Ein Wartezustand ist ein vorübergehender Zustand, in dem ein Computerprozessor auf ein bestimmtes Ereignis wartet, z. B. auf eine Anweisung des Benutzers oder eine Eingabe von einem Peripheriegerät. Während dieses Zeitraums, der von einigen Mikrosekunden bis zu mehreren Sekunden oder mehr reichen kann, ist der Prozessor im Wesentlichen angehalten.
Wartezustände treten auf, wenn der Prozessor auf etwas warten muss, bevor er den nächsten Befehl ausführen kann. Dies kann auf eine Verzögerung beim Empfang von Eingaben von einem Peripheriegerät, eine Verzögerung beim Speicherzugriff oder eine vom Benutzer ausgelöste Aktion zurückzuführen sein.
Es gibt zwei Hauptarten von Wartezuständen: aktive und passive. Ein aktiver Wartezustand tritt auf, wenn der Prozessor aktiv auf ein Signal oder eine Eingabe wartet, während ein passiver Wartezustand auftritt, wenn der Prozessor einfach im Leerlauf ist und darauf wartet, von einem Benutzer oder einem anderen Gerät aktiviert zu werden.
Der Hauptvorteil eines Wartezustands besteht darin, dass Strom gespart werden kann, da der Prozessor während dieses Zeitraums nicht aktiv ist. Dies kann zu einer längeren Batterielebensdauer oder einem geringeren Stromverbrauch führen.
Der Hauptnachteil eines Wartezustands ist, dass er zu einer erhöhten Latenz führen kann, da der Prozessor während dieser Zeit nicht aktiv Anweisungen ausführt. Dies kann zu Verzögerungen bei Operationen führen, insbesondere bei Aufgaben, die häufige Eingaben durch den Benutzer erfordern.
Es gibt mehrere Techniken zur Verringerung des Wartezustands, z. B. das Vorabholen von Daten und Befehlen, Pipelining und das Zwischenspeichern von Daten. Diese Techniken können dazu beitragen, die Latenzzeit zu verringern und die Gesamtleistung zu verbessern.
Beim Hochleistungsrechnen können Wartezustände verwendet werden, um die Leistung von Aufgaben zu verbessern, die häufige Eingaben durch den Benutzer erfordern. Indem der Prozessor auf die Benutzereingabe wartet, kann er sich auf andere Aufgaben konzentrieren und ist bereit, auf die Benutzereingabe zu reagieren, sobald sie eingeht.
In Mehrkernprozessoren können Wartezustände verwendet werden, um die Leistung von Aufgaben zu verbessern, die Eingaben von mehreren Kernen erfordern. Auf diese Weise können mehrere Aufgaben parallel verarbeitet werden, was zu einer besseren Leistung führt.
Beim Cloud Computing können Wartezustände zur Verbesserung der Ressourcennutzung genutzt werden. Indem der Prozessor auf Eingaben des Benutzers oder eines anderen Geräts wartet, kann er sich auf andere Aufgaben konzentrieren und ist bereit, auf Benutzereingaben zu reagieren, sobald diese eingehen. Dies kann dazu beitragen, die Ressourcennutzung zu maximieren, was zu einer verbesserten Leistung führt.
Warten ist eine CPU-Anweisung, die den Prozessor anweist, auf ein bestimmtes Ereignis zu warten, bevor er fortfährt. Bei dem Ereignis kann es sich um eine externe Eingabe handeln, z. B. eine Tastatur oder Maus, oder um ein internes Ereignis, z. B. einen Timer.
Geben Sie ein Beispiel dafür, wann Wartezustände erforderlich sind. Wartezustände sind oft erforderlich, wenn ein Mikroprozessor auf langsamere Speicher oder Geräte zugreift. Wenn ein Mikroprozessor beispielsweise mit einer hohen Taktfrequenz läuft und versucht, auf Daten aus einem langsameren Speichergerät zuzugreifen, können Wartezustände erforderlich sein, damit die Daten abgerufen werden können, bevor der Mikroprozessor die Ausführung fortsetzt.
Bereitschaftszustand:
Der Bereitschaftszustand zeigt an, dass der Mikroprozessor bereit ist, einen Befehl auszuführen. Der Mikroprozessor kann sich im Bereitschaftszustand befinden, wenn er darauf wartet, dass ein Befehl aus dem Speicher geholt wird, oder wenn er darauf wartet, dass Daten aus dem Speicher geholt werden.
Wartezustand:
Der Wartezustand zeigt an, dass der Mikroprozessor auf etwas wartet, das passieren soll. Der Mikroprozessor kann sich im Wartezustand befinden, wenn er darauf wartet, dass ein Befehl aus dem Speicher geholt wird, oder wenn er darauf wartet, dass Daten aus dem Speicher geholt werden.
Ein Task oder Prozess kann sich in einem Wartezustand befinden, wenn er auf eine Ressource wartet, die nicht ohne weiteres verfügbar ist. So kann eine Aufgabe beispielsweise auf eine Benutzereingabe oder auf den Aufbau einer Netzwerkverbindung warten. In einem Wartezustand kann die Aufgabe nicht fortfahren, bis die erforderliche Ressource verfügbar ist.
Es gibt mehrere mögliche Gründe, warum die CPU-Wartezeit hoch sein kann. Eine Möglichkeit ist, dass die CPU auf den Abschluss von E/A-Operationen wartet. Eine andere Möglichkeit ist, dass der CPU nicht genügend Ressourcen zur Verfügung stehen, so dass sie auf die Freigabe von Ressourcen durch andere Prozesse warten muss. Außerdem kann die CPU-Wartezeit durch Planungsprobleme, wie z. B. die Umkehrung der Priorität, beeinflusst werden.