Estado de espera

Un estado de espera es un retraso que experimenta el procesador de un ordenador al acceder a la memoria externa u otro dispositivo que tarda en responder.

Los microprocesadores de las computadoras generalmente funcionan mucho más rápido que los demás subsistemas de la computadora, que almacenan los datos que la CPU lee y escribe. Incluso la memoria, la más rápida de todas, no puede suministrar datos tan rápido como la CPU podría procesarlos. En un ejemplo de 2011, los procesadores típicos de PC, como el Intel Core 2 y el AMD Athlon 64 X2, funcionan con una frecuencia de reloj de varios GHz , lo que significa que un ciclo de reloj es menos de 1 nanosegundo (normalmente entre 0,3 ns y 0,5 ns en las CPU de escritorio modernas), mientras que la memoria principal tiene una latencia de entre 15 y 30 ns. Algunas cachés de segundo nivel de la CPU funcionan más lentamente que el núcleo del procesador.

Cuando el procesador necesita acceder a la memoria externa, comienza a colocar la dirección de la información solicitada en el bus de direcciones . Luego, debe esperar la respuesta, que puede tardar decenas, o incluso cientos, de ciclos. Cada ciclo de espera se denomina estado de espera.

Los estados de espera representan un desperdicio del rendimiento del procesador. Los diseños modernos intentan eliminarlos u ocultarlos mediante diversas técnicas: cachés de CPU , segmentación de instrucciones , precarga de instrucciones , predicción de bifurcaciones , multihilo simultáneo , entre otras. Ninguna técnica por sí sola es 100% efectiva, pero en conjunto pueden reducir significativamente el problema.

Los estados de espera pueden utilizarse para reducir el consumo energético de un procesador, permitiendo que el reloj principal disminuya su velocidad o se detenga temporalmente durante el estado de espera si la CPU no tiene otras tareas que realizar. En lugar de funcionar de forma continua en un bucle infinito a la espera de datos, la reducción esporádica de la velocidad del reloj de esta manera ayuda a mantener el núcleo del procesador refrigerado y a prolongar la duración de la batería en dispositivos informáticos portátiles.

En los mainframes de IBM , el término estado de espera se utiliza con un significado diferente. Un estado de espera se refiere a la detención de una CPU, posiblemente debido a algún tipo de error grave (como un error irrecuperable durante el arranque del sistema operativo ). Un estado de espera se indica mediante el bit 14 del PSW configurado en 1, mientras que los demás bits del PSW proporcionan un código de estado de espera que indica el motivo de la espera. En el modo z/Architecture , el código de estado de espera se encuentra en los bits 116-127. ^{[ 1 ]}

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