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1. États d'attente de l'unité centrale de traitement (CPU)
Les états d'attente du processeur font référence aux pauses ou aux retards subis par l'unité centrale en attendant que d'autres composants de l'ordinateur terminent leurs tâches. Plusieurs facteurs peuvent conduire à des états d'attente du processeur :
Délai d'accès à la mémoire (RAM) : Si les données ou instructions demandées ne sont pas facilement disponibles dans la mémoire cache du processeur, celui-ci devra peut-être attendre pendant que les données sont extraites de la RAM, plus lente. La différence de vitesse entre le CPU et la RAM peut introduire des états d'attente.
Opérations d'entrée/sortie (E/S) : Lorsque le processeur demande des données aux périphériques d'entrée ou envoie des données aux périphériques de sortie, il peut rencontrer des états d'attente si les périphériques d'E/S ne sont pas en mesure de traiter rapidement les informations. Par exemple, la lecture des données d'un disque dur mécanique peut introduire davantage d'états d'attente par rapport à un SSD.
Conflit de bus : Dans les systèmes informatiques multi-composants, il n’existe qu’un seul chemin de communication entre le processeur et les composants du système. Si plusieurs périphériques tels que des cartes graphiques ou des contrôleurs de périphériques demandent simultanément l'accès au bus, ils peuvent provoquer un conflit de bus. Le processeur doit attendre jusqu'à ce qu'il prenne le contrôle du bus pour poursuivre ses opérations, ce qui entraîne des états d'attente.
2. Blocages du processeur (blocages du pipeline)
Les blocages de processeur, également appelés blocages de pipeline, se produisent dans les processeurs pipelines modernes. Le pipeline consiste à diviser les tâches en plusieurs étapes pour augmenter l'efficacité. Cependant, certaines situations peuvent bloquer temporairement le pipeline lorsque certaines données dépendent des résultats d'une étape précédente ou ne sont pas encore accessibles.
La dépendance aux données se bloque : Dans le traitement pipeline, la sortie d’une étape sert d’entrée à la suivante. Si les données requises (opérande source) pour une étape sont toujours en cours de traitement ou sont bloquées pour d'autres raisons, les étapes suivantes doivent attendre. Cette période d’attente crée des blocages de dépendance aux données.
Les blocages liés aux conflits de ressources : Semblables aux états d'attente du processeur, des blocages de conflits de ressources peuvent se produire lorsque plusieurs unités d'exécution au sein d'un processeur doivent accéder à une ressource partagée telle qu'un registre ou un emplacement mémoire. Si une partie du pipeline retient la ressource plus longtemps que prévu, elle interrompt la progression des autres étapes, provoquant des blocages.
En résumé, les états d'attente du processeur et les blocages du processeur se produisent en raison de limitations ou de dépendances en matière de ressources. Alors que les états d’attente affectent les systèmes multi-composants traditionnels, les blocages ont un impact plus direct sur les processeurs pipelines modernes. L'optimisation des composants matériels, des interfaces de bus et de la planification logicielle peut contribuer à réduire ces instances et à améliorer les performances globales du système.
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