حالة الانتظار

حالة الانتظار هي تأخير يواجهه معالج الكمبيوتر عند الوصول إلى الذاكرة الخارجية أو جهاز آخر بطيء الاستجابة.

تعمل المعالجات الدقيقة في أجهزة الكمبيوتر عمومًا بسرعة أكبر بكثير من الأنظمة الفرعية الأخرى التي تخزن البيانات التي يقرأها المعالج ويكتبها. حتى الذاكرة، وهي الأسرع بينها، لا تستطيع توفير البيانات بنفس سرعة معالجة المعالج لها. على سبيل المثال، في عام 2011، كانت معالجات الكمبيوتر الشخصي النموذجية، مثل Intel Core 2 و AMD Athlon 64 X2، تعمل بتردد عدة جيجاهرتز ، مما يعني أن دورة الساعة الواحدة تستغرق أقل من نانوثانية واحدة (عادةً ما بين 0.3 و0.5 نانوثانية في معالجات سطح المكتب الحديثة)، بينما يبلغ زمن استجابة الذاكرة الرئيسية حوالي 15-30 نانوثانية. بعض ذاكرات التخزين المؤقت من المستوى الثاني في المعالج تعمل بسرعة أبطأ من نواة المعالج.

عندما يحتاج المعالج إلى الوصول إلى الذاكرة الخارجية، يبدأ بوضع عنوان المعلومات المطلوبة على ناقل العناوين . ثم ينتظر الرد، الذي قد يعود بعد عشرات أو حتى مئات الدورات. تُسمى كل دورة من دورات الانتظار حالة انتظار.

يعود أصل مصطلح "الانتظار" إلى وحدات المعالجة المركزية القديمة، التي كانت تحتوي على حالة إدخال خاصة تُسمى "الانتظار". كانت وحدات المعالجة المركزية القديمة تُنفذ دورات تعليمات متكررة تتألف من مراحل مختلفة، وفي معظم الحالات تتألف من دورات ساعة واحدة. يُجبر تفعيل إشارة "الانتظار" وحدة المعالجة المركزية على تكرار أو إطالة دورة مع تفعيل عنوان على خطوط العناوين وإشارة تحكم حتى تختفي الإشارة. كان هذا الأمر بالغ الأهمية، لأنه حتى بالنسبة لوحدات المعالجة المركزية القديمة ذات سرعات الساعة 1 ميجاهرتز، كانت ذاكرة القراءة فقط القابلة للبرمجة والمسح والبرمجة (EPROM) الأولى ذات أوقات الوصول مثل 450 نانوثانية بطيئة للغاية، وكان لا بد من استخدام حالات الانتظار. كما كان الوصول إلى ذاكرة الوصول العشوائي (RAM) أبطأ، وأضافت تقنية تعدد الإرسال للصفوف/الأعمدة مزيدًا من زمن الاستجابة.

تُعدّ حالات الانتظار هدرًا واضحًا لأداء المعالج. وتسعى التصاميم الحديثة إلى التخلص منها أو إخفائها باستخدام تقنيات متنوعة، مثل: ذاكرة التخزين المؤقت لوحدة المعالجة المركزية ، وخطوط أنابيب التعليمات ، وجلب التعليمات المسبق ، والتنبؤ بالتفرع ، والمعالجة المتعددة المتزامنة ، وغيرها. لا توجد تقنية واحدة ناجحة بنسبة 100%، ولكن يمكن لمجموع هذه التقنيات أن يقلل المشكلة بشكل ملحوظ.

يمكن استخدام حالات الانتظار لتقليل استهلاك الطاقة للمعالج، وذلك بالسماح لساعة المعالج الرئيسية إما بالتباطؤ أو التوقف مؤقتًا أثناء حالة الانتظار إذا لم يكن لدى وحدة المعالجة المركزية أي مهام أخرى. فبدلاً من الدوران بلا جدوى في حلقة مفرغة بانتظار البيانات، يساعد خفض سرعة الساعة بشكل متقطع بهذه الطريقة على تبريد نواة المعالج وإطالة عمر البطارية في أجهزة الحوسبة المحمولة.

في أجهزة IBM المركزية ، يُستخدم مصطلح " حالة الانتظار" بمعنى مختلف. تشير حالة الانتظار إلى توقف وحدة المعالجة المركزية، ربما بسبب خطأ جسيم (مثل خطأ غير قابل للإصلاح أثناء إعادة تشغيل نظام التشغيل ) . يُشار إلى حالة الانتظار بضبط البت 14 من سجل حالة النظام (PSW) على 1، بينما تُحدد البتات الأخرى في سجل حالة النظام رمز حالة الانتظار الذي يُوضح سبب الانتظار. في وضع z/Architecture ، يوجد رمز حالة الانتظار في البتات من 116 إلى 127. ^{[ 1 ]}

• فقاعة (الحوسبة)
• تماسك الذاكرة المؤقتة §  بروتوكولات التماسك
• نموذج الاتساق
• كاشميست
  • صفحات
• المعالجة المتعددة (هندسة الحاسوب)