Los estados de espera de la CPU se refieren a las pausas o retrasos que experimenta la unidad central de procesamiento mientras espera que otros componentes de la computadora completen sus tareas. Varios factores pueden provocar estados de espera de la CPU:
Retrasos en el acceso a la memoria (RAM): Si los datos o instrucciones solicitados no están disponibles en la memoria caché de la CPU, es posible que la CPU tenga que esperar mientras los datos se recuperan de la RAM más lenta. La diferencia de velocidad entre la CPU y la RAM puede introducir estados de espera.
Operaciones de entrada/salida (E/S): Cuando la CPU solicita datos de dispositivos de entrada o envía datos a dispositivos de salida, puede encontrar estados de espera si los dispositivos de E/S no pueden procesar rápidamente la información. Por ejemplo, leer datos de un disco duro mecánico puede introducir más estados de espera en comparación con un SSD.
Contención de autobuses: En los sistemas informáticos de múltiples componentes, solo existe una ruta de comunicación entre la CPU y los componentes del sistema. Si varios dispositivos, como tarjetas gráficas o controladores periféricos, solicitan acceso al bus simultáneamente, pueden provocar una contención en el bus. La CPU tiene que esperar hasta obtener el control del bus para continuar con sus operaciones, lo que genera estados de espera.
2. Bloqueos del procesador (bloqueos de canalización)
Las paradas del procesador, también conocidas como paradas de canalización, ocurren en los procesadores canalizados modernos. La canalización implica dividir las tareas en múltiples etapas para aumentar la eficiencia. Sin embargo, ciertas situaciones pueden detener temporalmente el proceso cuando ciertos datos dependen de los resultados de una etapa anterior o aún no son accesibles.
Atascamientos por dependencia de datos: En el procesamiento canalizado, la salida de una etapa sirve como entrada para la siguiente. Si los datos requeridos (operando fuente) para una etapa todavía se están procesando o están detenidos por otras razones, las etapas posteriores tienen que esperar. Este período de espera crea puestos de dependencia de datos.
Puntos de contención de recursos: De manera similar a los estados de espera de la CPU, los atascos por contención de recursos pueden ocurrir cuando varias unidades de ejecución dentro de un procesador necesitan acceder a un recurso compartido, como un registro o una ubicación de memoria. Si una parte del oleoducto retiene el recurso más tiempo del esperado, detiene el progreso de otras etapas, provocando paradas.
En resumen, tanto los estados de espera de la CPU como las paradas del procesador se producen debido a limitaciones o dependencias de recursos. Si bien los estados de espera afectan a los sistemas tradicionales de múltiples componentes, las paradas afectan más directamente a los procesadores canalizados modernos. La optimización de los componentes de hardware, las interfaces de bus y la programación de software puede ayudar a reducir estos casos y mejorar el rendimiento general del sistema.