Процессор күту күйі: жад немесе құрылғылардың жауап беруінің баяулығынан туындайтын кешігу. CPU жылдамдығы мен жад арасындағы айырмашылықтарды түсіндіреміз.
Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Күту күйі – компьютер процессоры сыртқы жадқа немесе жауап беруі баяу құрылғыға қол жеткізген кезде туындайтын кешігу. Компьютерлік микропроцессорлар әдетте компьютердің басқа ішкі жүйелерінен әлдеқайда жылдам жұмыс істейді, олар CPU оқитын және жазатын деректерді сақтайды. Тіпті ең жылдам жадтың өзі CPU өңдей алатын жылдамдықпен деректерді ұсына алмайды. Мысалы, 2011 жылы Intel Core 2 және AMD Athlon 64 X2 сияқты әдеттегі PC процессорлары бірнеше ГГц жиілікте жұмыс істейді, яғни бір сағаттық цикл 1 наносекундтан кем (қазіргі үстелдік CPU-да әдетте шамамен 0,3 нс-тан 0,5 нс-қа дейін), ал негізгі жадтың жауап беру уақыты шамамен 15–30 нс құрайды. Кейбір екінші деңгейдегі CPU кэштері процессор ядросынан баяу жұмыс істейді. Процессорға сыртқы жадқа қол жеткізу қажет болғанда, ол сұралатын ақпараттың адресін адрес шинасына жібереді. Содан кейін ол жауапты күтуі керек, ол ондаған, тіпті жүздеген циклдардан кейін келуі мүмкін. Күту кезінде өткізілген әр цикл күту күйі деп аталады. Күту күйлері – процессордың өнімділігін тиімсіз пайдалану. Қазіргі заманғы құрылымдар оларды жоюға немесе жасыруға әртүрлі техникаларды қолданады: CPU кэші, нұсқау құбырлары, нұсқау алдын ала жүктеу, тармақ болжауы, бір уақытта көп тізбекті өңдеу және тағы басқалар. Ешбір техника 100% тиімді болмаса да, олардың біріктірілуі мәселенің айтарлықтай азаюына мүмкіндік береді.
A wait state is a delay experienced by a computer processor when accessing external memory or another device that is slow to respond. Computer microprocessors generally run much faster than the computer's other subsystems, which hold the data the CPU reads and writes. Even memory, the fastest of these, cannot supply data as fast as the CPU could process it. In an example from 2011, typical PC processors like the Intel Core 2 and the AMD Athlon 64 X2 run with a clock of several GHz, which means that one clock cycle is less than 1 nanosecond (typically about 0.3 ns to 0.5 ns on modern desktop CPUs), while main memory has a latency of about 15–30 ns. Some second level CPU caches run slower than the processor core. When the processor needs to access external memory, it starts placing the address of the requested information on the address bus. It then must wait for the answer, that may come back tens if not hundreds of cycles later. Each of the cycles spent waiting is called a wait state. Wait states are a pure waste of a processor's performance. Modern designs try to eliminate or hide them using a variety of techniques: CPU caches, instruction pipelines, instruction prefetch, branch prediction, simultaneous multithreading and others. No single technique is 100% successful, but together can significantly reduce the problem.
Энергияны үнемдеу
Күту күйлері процессордың энергия тұтынуын азайтуға мүмкіндік береді, егер процессорда басқа жұмыс болмаса, күту күйінде негізгі процессор сағатының жылдамдығын төмендетуге немесе уақытша тоқтатуға болады. Деректерді күту үшін пайдасыз циклда айналудың орнына, осылай сағат жылдамдығын ара-арасында төмендету процессор ядросын салқын ұстауға және портативті құрылымдардың батареясын ұзартуға көмектеседі.
Wait states can be used to reduce the energy consumption of a processor, by allowing the main processor clock to either slow down or temporarily pause during the wait state if the CPU has no other work to do. Rather than spinning uselessly in a tight loop waiting for data, sporadically reducing the clock speed in this manner helps to keep the processor core cool and to extend battery life in portable computing devices.
IBM мейнфреймдеріндегі баламалы мағынасы
IBM мейнфреймдерінде «күту күйі» термині басқа мағынада қолданылады. Күту күйі – процессордың (CPU) тоқтатылуын білдіреді, себебі қандай да бір ауыр қателік жағдайы болуы мүмкін (мысалы, операциялық жүйе IPL-ге өткелі келе қалпына келтірілмейтін қателік). Күту күйі процессордың мән-жайы тіркегісінің (PSW) 14-биті 1-ге орнатылғанда белгілі болады, ал PSW-нің басқа биттері күту себебін көрсететін күту күйі кодын ұсынады. z/Architecture режимінде күту күйі коды 116–127 биттерінде табылады.
On IBM mainframes, the term wait state is used with a different meaning. A wait state refers to a CPU being halted, possibly due to some kind of serious error condition (such as an unrecoverable error during operating system to IPL). A wait state is indicated by bit 14 of the PSW being set to 1, with other bits of the PSW providing a wait state code giving a reason for the wait. In z/Architecture mode, the wait state code is found in bits 116 127.