Čekací stavy pamětí

ing. Daniel Sisr: Ve vašem časopise COMPUTER č. 3/96 jsem četl o čekacích stavech pamětí (článek...
ing. Daniel Sisr: Ve vašem časopise COMPUTER č. 3/96 jsem četl o čekacích stavech pamětí (článek Paměti není nikdy dost). Mohli by jste tento termín vysvětlit blíže?

Computer: Čekací stavy se táhnou s počítači jako obecný fenomén od doby jejich vzniku. Ze začátku si dovolím pojednat o tomto problému obecně a teprve později se zaměřím na ony paměti.

Velké problémy v počítačích působí přizpůsobení rychlosti jejich jednotlivých komponent. Počítač pracuje na nějaké taktovací frekvenci. Veškeré instrukce a operace se přitom provádějí v předem určeném počtu taktů.

Procesor je například schopen přečíst data ze sběrnice v několika málo taktech, ovšem zařízení, které má tato data na sběrnici dodat, potřebuje k vybavení požadované informace více času, než je doba těchto taktů procesoru. A zde vzniká rychlostní diference. Nic není platné, že nějaká část počítače je schopna pracovat závratnou rychlostí, když musí při své činnosti spolupracovat s něčím, co se jenom plouží. Obecně se dá říci, že rychlost počítače je ovlivňována rychlostí všech jeho komponent a v nejhorším případě se celková rychlost stroje bude odvíjet od rychlosti komponenty nejpomalejší. Pokud totiž ostatní části počítače potřebují od této nejpomalejší části nějaké výsledky, musí si na ně počkat. A právě k tomu, aby vůbec byly takovéto komponenty schopny společně spolupracovat, slouží již zmíněné čekací stavy. Někdo, například procesor (což je v současné době nejrychlejší aktivní část PC) podá požadavek na jinou část počítače k provedení nějaké akce (například přístup k datům na pevný disk, v tomto případě tedy na řadič pevného disku). Řadič začne tuto operaci provádět, ovšem s ohledem na fyzikální principy nevydoluje požadovaná data rychleji než řádově v milisekundách. Za tuto dobu je procesor schopen provést velké množství instrukcí. Procesor má tedy nyní dvě možnosti. Buď požadovaná data nepotřebuje v současné době tak akutně a potom si bude chvíli dělat něco jiného do té doby, než budou k dispozici. To je výhodnější situace. Pokud se však bez požadovaných dat neobejde, pak musí čekat na dokončení přístupu a proto vloží čekací stavy. Nebude tedy dělat nic, jenom se takt po taktu „ptát" řadiče, zda už byl jeho požadavek vyřízen. Teprve až řadič potvrdí dokončení přístupu, bude procesor pokračovat v započaté práci. Bohužel běh aplikace se na tuto dobu přístupu k disku úplně zastavil. Na stejném principu probíhá spolupráce v počítači mezi všemi jeho částmi. Čeká se na uvolnění sběrnice, na odezvu periferie, i na odezvu paměti.

Spolupráce procesoru a paměti je asi nejčastější operací v počítači. Z paměti procesor bere většinu dat, které zpracovává a zase tam ukládá výsledky své činnosti. Mimo to program, který vlastně vše řídí, je rovněž uložen v paměti. Bohužel však jsou paměti oproti procesoru o dost pomalejší. Hlavní operační paměť současných PC pracuje na dynamickém principu. To znamená, že informace v nich musí být speciální operací průběžně obnovovány (refresh), jinak by došlo k jejich ztrátě. Je to vynuceno velkými kapacitami daných čipů, neboť dynamické paměti potřebují k uložení jednoho bitu o polovinu méně místa na čipu než paměti statické. Tak exitsují paměti levné a velké. Bohužel však jsou také pomalé. Doba přístupu se pohybuje okolo 60–70 ns. Z těchto důvodů se zavádějí rychlé vyrovnávací paměti, tzv. Cache. Ty jsou sestaveny z drahých statických pamětí, které mají odezvu okolo 10–20 ns. Protože jsou tyto statické paměti prostorově (vzhledem k čipu) náročnější a také dražší, je jejich kapacita v počítači jen do 512 KB, oproti 8–128 MB hlavní dynamické paměti. Princip Cache je pak ten, že její řídící obvody se v ní snaží udržet ta data a instrukce, ke kterým bude procesor v nejbližší době přistupovat (bere se to z hlediska pravděpodobnosti) a tak zkrátit přístupové doby, a tím i čekací stavy pamětí. Pokud totiž procesor přistupuje k vnější paměti, pak vždy vkládá do své činnosti na sběrnici čekací stavy, neboť vybavovací doba pamětí je pomalejší než možnost práce procesoru. Pokud ovšem přistupuje do Cache, pak vkládá čekacích stavů méně než když čeká na odezvu z hlavní paměti. Paměti mají také jinou odezvu při čtení a při zápisu, proto se uvádí u těchto popisů více hodnot. Jedním z hlavních důvodů zavedení Cache pamětí přímo na čipy procesoru je minimalizace prodlevy při načítání dat z vnějších pamětí, ať už ze sekundární (vnější) Cache, nebo přímo z hlavní paměti. Tak nemusí na nic čekat, zvláště s ohledem na fakt, že v moderních procesorech se zpracovává najednou více instrukcí. Čekací stavy jsou tedy obecně časové úseky v počítači, ve kterých čeká jedna část počítače na odezvu od části jiné.

Váš názor Další článek: Softwarový gigant zakládá nové výzkumné centrum

Témata článku: Hlavní důvod, Velký čip, SISR, Fyzikální princip, Sekundární zařízení, Refresh, Pomalá doba, Odezva, Paměť, Vnější provedení, Stav, Nejhorší stav, Velká část, Paměti, Požadovaná rychlost, Velká kapacita


Určitě si přečtěte

Jak v prohlížeči vypnout oznámení zasílaná webovými stránkami

Jak v prohlížeči vypnout oznámení zasílaná webovými stránkami

** Obtěžují vás neustálé dotazy webů, zda chcete zobrazovat oznámení? ** Můžete je zakázat, a to jak kompletně, tak i pro jednotlivé stránky ** Připravili jsme návody pro Chrome, Firefox, Edge a Operu

Karel Kilián | 11

Starlink podle betatesterů: Rychlejší a levnější než satelitní internet v Česku

Starlink podle betatesterů: Rychlejší a levnější než satelitní internet v Česku

** Reddit se začíná plnit zkušenostmi se Starlinkem ** Při přímé viditelnosti dá i 120 Mb/s ** Klasický satelitní internet už teď dalece překonává

Jakub Čížek | 41

Internet poslední naděje. Kdo má nejlepší tarif „LTE na doma“?

Internet poslední naděje. Kdo má nejlepší tarif „LTE na doma“?

** Srovnali jsme fixní LTE připojení od tuzemských operátorů ** Liší se rychlostmi, cenou i podmínkami ** Na co všechno dát pozor?

Lukáš Václavík | 43

Teď už Chromium ovládne Windows 10 úplně. Microsoft dokončil WebView2

Teď už Chromium ovládne Windows 10 úplně. Microsoft dokončil WebView2

** Před dvěma lety se Microsoft zasnoubil s Chromem ** Nový Edge není zdaleka jejich jediné dítě ** Ještě důležitější je komponenta WebView2

Jakub Čížek | 50

Nejlepší notebooky do 10 000 korun: Co má ještě smysl kupovat. A co ne?

Nejlepší notebooky do 10 000 korun: Co má ještě smysl kupovat. A co ne?

** Notebooky s cenou do deseti tisíc korun jsou plné kompromisů ** Existuje několik modelů dobře použitelných pro nenáročné použití ** Vhodnou alternativou jsou tablety nebo repasované počítače

David Polesný | 87

Velký test televizorů v Computeru: i levnější značky překvapily kvalitou obrazu

Velký test televizorů v Computeru: i levnější značky překvapily kvalitou obrazu

** Jak funguje biometrické zabezpečení ve Windows ** Nejlepší správci hesel ** Létáme v Microsoft Flight Simulator

Časopis Computer | 5


Aktuální číslo časopisu Computer

Megatest mobilů do 5 500 Kč

Test levných herních notebooků

Hrajeme na Xbox Series X

Programy pro kontrolu dětí na počítači