1. Estados de espera da unidade de processamento central (CPU)

Os estados de espera da CPU referem-se às pausas ou atrasos experimentados pela unidade central de processamento enquanto aguarda que outros componentes do computador concluam suas tarefas. Vários fatores podem levar a estados de espera da CPU:

Atrasos no acesso à memória (RAM): Se os dados ou instruções solicitados não estiverem prontamente disponíveis na memória cache da CPU, a CPU poderá ter que esperar enquanto os dados são buscados na RAM mais lenta. A diferença de velocidade entre a CPU e a RAM pode introduzir estados de espera.

Operações de entrada/saída (E/S): Quando a CPU solicita dados de dispositivos de entrada ou envia dados para dispositivos de saída, ela poderá encontrar estados de espera se os dispositivos de E/S não conseguirem processar rapidamente as informações. Por exemplo, a leitura de dados de um disco rígido mecânico pode introduzir mais estados de espera em comparação com um SSD.

Contenção de ônibus: Em sistemas de computador multicomponentes, existe apenas um caminho para comunicação entre a CPU e os componentes do sistema. Se vários dispositivos, como placas gráficas ou controladores periféricos, solicitarem acesso ao barramento simultaneamente, eles poderão causar contenção de barramento. A CPU tem que esperar até obter o controle do barramento para continuar suas operações, resultando em estados de espera.

2. Paralisações do processador (paralisações do pipeline)

As paralisações do processador, também conhecidas como paralisações de pipeline, ocorrem em processadores em pipeline modernos. Pipelining envolve dividir as tarefas em vários estágios para aumentar a eficiência. No entanto, certas situações podem paralisar temporariamente o pipeline quando determinados dados dependem dos resultados de uma etapa anterior ou ainda não estão acessíveis.

Paralisações de dependência de dados: No processamento em pipeline, a saída de um estágio serve como entrada para o próximo. Se os dados necessários (operando de origem) para um estágio ainda estiverem sendo processados ​​ou estiverem paralisados ​​por outros motivos, os estágios subsequentes terão que esperar. Esse período de espera cria paralisações de dependência de dados.

Paradas de contenção de recursos: Semelhante aos estados de espera da CPU, as paralisações de contenção de recursos podem ocorrer quando várias unidades de execução dentro de um processador precisam acessar um recurso compartilhado, como um registro ou local de memória. Se uma parte do pipeline mantiver o recurso por mais tempo do que o esperado, ela interromperá o progresso de outros estágios, causando paralisações.

Em resumo, os estados de espera da CPU e as paralisações do processador ocorrem devido a limitações ou dependências de recursos. Embora os estados de espera afetem os sistemas multicomponentes tradicionais, as paralisações afetam mais diretamente os processadores modernos em pipeline. A otimização de componentes de hardware, interfaces de barramento e agendamento de software pode ajudar a reduzir essas instâncias e melhorar o desempenho geral do sistema.