Состояние ожидания — это задержка, которую испытывает процессор компьютера при доступе к внешней памяти или другому устройству, которое медленно отвечает.
Компьютерные микропроцессоры обычно работают намного быстрее, чем другие подсистемы компьютера, в которых хранятся данные, читаемые и записываемые ЦП. Даже память, самая быстрая из них, не может предоставлять данные так быстро, как процессор может их обрабатывать. В примере 2011 года типичные процессоры ПК, такие как Intel Core 2 и AMD Athlon 64 X2, работают с тактовой частотой в несколько ГГц , что означает, что один тактовый цикл составляет менее 1 наносекунды (обычно от 0,3 до 0,5 нс на современных настольных компьютерах). CPU), тогда как основная память имеет задержку около 15–30 нс. Некоторые кэши ЦП второго уровня работают медленнее ядра процессора.
Когда процессору требуется доступ к внешней памяти, он начинает размещать адрес запрошенной информации на адресной шине . Затем ему приходится ждать ответа, который может прийти через десятки, если не сотни циклов. Каждый из циклов ожидания называется состоянием ожидания.
Состояния ожидания — это пустая трата производительности процессора. Современные разработки пытаются устранить или скрыть их, используя различные методы: кэши ЦП , конвейеры инструкций , предварительную выборку инструкций , предсказание ветвей , одновременную многопоточность и другие. Ни один метод не дает 100% успеха, но вместе они могут значительно уменьшить проблему.
Состояния ожидания можно использовать для снижения энергопотребления процессора, позволяя тактовой частоте основного процессора либо замедляться, либо временно приостанавливаться во время состояния ожидания, если у ЦП нет другой работы. Вместо того, чтобы бесполезно вращаться в тесном цикле в ожидании данных, спорадическое снижение тактовой частоты таким образом помогает поддерживать охлаждение ядра процессора и продлить срок службы батареи в портативных вычислительных устройствах.
На мэйнфреймах IBM термин состояние ожидания используется в другом значении. Состояние ожидания означает остановку ЦП, возможно, из-за какой-либо серьезной ошибки (например, неисправимой ошибки во время выполнения IPL операционной системы ). Состояние ожидания обозначается битом 14 PSW, установленным в 1, а другие биты PSW предоставляют код состояния ожидания, указывающий причину ожидания. В режиме z/Architecture код состояния ожидания находится в битах 116–127. [1]