¿Qué fueron los estados de espera y por qué "frenaron" el rendimiento de la PC?
En los primeros días de la computación, aún en la década de 1980, había tecnologías específicas para el funcionamiento armonioso de los componentes de las PC de la época. El "estado de espera" es uno de ellos y todo su concepto es relativamente simple: frenar el rendimiento del procesador cuando RAM no siguió su velocidad.
- ¿Qué es Energy Star, el sello que viene pegado a los cuadernos?
- ¿Qué es American Megatends, que aparece cada vez que enciendes tu computadora?
Hace 40 años, cuando la mayoría de los brasileños ni siquiera soñaban con tener una computadora, la realidad de la informática era extremadamente diferente de lo que tenemos hoy y la limitación era un signo de un período en el que todo aún se descubría.
A diferencia de las PC con CPU Intel 386 y otras de la época, hoy en día no tenemos este tipo de limitación y todo es "plug and play", es decir, conectado, montado. Para valorar aún más la facilidad que tiene hoy, abordamos aquí la razón que condujo a la existencia del estado de espera, cómo funcionó en la práctica, las configuraciones afectadas y cómo sucede hoy.
¿Por qué existieron los estados de espera?
Durante la década de 1980 y mediados de la década de 1990, hubo una evolución significativa en el rendimiento de los procesadores. Esta evolución fue tal que RAM no podía acompañar el cerebro de la PC. Y una de las cosas más fundamentales de la informática es la comunicación entre estos dos componentes.
Esta comunicación es constante y bilateral, es decir, cada una tiene su turno para comunicarse o transferir un datos. Con el procesador más rápido, tomó un largo tiempo de espera para que la memoria respondiera. A partir de esta respuesta, que tardó más, la CPU entró en una especie de modo de espera. Por eso se creó Wait State.
Piense en cualquier línea de producción donde todas las piezas sean importantes: si una de ellas falla, retrasa todo el proceso. Es un chef, experimentado y ágil, que necesita que sus asistentes entreguen los ingredientes para ensamblar el plato, pero son más lentos, retrasando la producción del plato (ya se juega con alguien inexperto en juegos? Entonces ...).
¿Cómo funcionó un estado de espera en la práctica?
En las PC de hace décadas, el procesador solicitó datos a través del bus. A partir de ahí, esperaba responder de RAM, que generalmente venía ciclos de procesamiento más tarde, reduciendo el rendimiento de la CPU. Esta comunicación, o intercambio de datos, que ocurre rápido e involucra otros recursos hoy en día, no fue así en los viejos tiempos.
En este período de espera, la CPU literalmente desperdició el rendimiento, ya que perdió algunos de sus ciclos esperando el retorno de la comunicación con RAM. Dependiendo de la tecnología implementada, el procesador podría detener su funcionalidad o reducir los relojes mientras espera, incluso conduciendo al ahorro de energía.
Impacto en el rendimiento del procesador
No es difícil imaginar que hubo un impacto en el rendimiento del procesador, ya que estuvo inactivo durante el tiempo de espera para la respuesta RAM. Es bastante difícil cuantificar el impacto práctico, ya que involucra una tecnología a la que ya no tenemos acceso, instrucciones por ciclo y el tiempo que toma cada instrucción. Pero en general, el sistema no operaba en todo su potencial y el usuario experimentó lentitud.
Cuando este cuello de botella (este era un cuello de botella) comenzó a eliminarse con el avance de las tecnologías que involucran a RAM, se creó el término "estado de espera cero", es decir, cero esperando la CPU por memoria. Esto, en teoría, no es del todo cierto, ya que siempre hay cierta desigualidad en la comunicación entre estos componentes.
De todos modos, los fabricantes de PC de la época usaron el nuevo término del avance tecnológico como un movimiento de marketing para atraer a los más entendidos. Dado que saber todo esto no era algo para el consumidor común sin conocimiento. Algo muy similar le sucedió al botón turbo en las PC de ese mismo tiempo.
¿Qué PC y CPU fueron afectadas por el estado de espera?
Como Intel fue quien abrió la era de las computadoras personales en la década de 1980, fueron sus primeros procesadores de PC quienes sufrieron un estado de espera, como 8088, 8086, 286 y 386.
Además, este retraso en el rendimiento de la CPU debido al retraso en la comunicación no fue solo el caso con la RAM, aunque este componente fue el principal. El sonido, las señales de video y otros componentes, que utilizaron el bus estándar ISA, también causaron un cuello de botella en esta dirección.
¿Los estados de espera todavía existen en las PC actuales?
Como se dijo antes, este retraso en la comunicación todavía existe en algún nivel. Resulta que hoy, con numerosas tecnologías, es posible aliviar este problema, lo que hace que sea imperceptible para el usuario común la pérdida de rendimiento, algo que incluso se disfraza más en puntos de referencia más precisos.
Estos dispositivos son la memoria de caché, que utiliza la tecnología SRAM muy rápido, que se integran dentro del procesador en sí, almacenan datos solicitados con frecuencia y lo proporcionan muy rápidamente, sin la necesidad de buscar esta información en la RAM más lenta.
Sin embargo, este componente también evolucionó mucho por las diferentes generaciones de DDR, hasta alcanzar el DDR5 actual, siempre aumentando la velocidad y, en consecuencia, acelerando la comunicación con la CPU. Además, los controladores de memoria modernos pueden administrar la RAM de una manera mucho más eficiente en comparación con hace décadas.
Los ingenieros de hardware y programadores han estado agregando otras técnicas, como Pipeline, Prepletch, entre otros, que suavizan considerablemente el efecto del estado de espera en el procesador.
Conclusión
Wait State ha surgido debido a una limitación, el primer cuello de botella significativo de computación en PC. Esto nos muestra cómo cada componente es único, con sus propias tecnologías y sus propias características. Han pasado muchos años desde que se introdujo el concepto y la evolución tecnológica ha podido suavizar este problema.
La búsqueda de más y más rendimiento en las computadoras personales, con cada componente evolucionando con tecnologías más refinadas, dio forma a la realidad de las PC modernas. Mirarlos hoy nos hace olvidar de dónde venimos: hubo mucha investigación y desarrollo para que las PC comiencen en muy pocos segundos, representan un video rápido y pesado, entre muchos otros ejemplos.
Ver más de CTUP:
- ¿Cuál es la diferencia entre PC AI y Copilot+ PC?
- ¿Qué es SCSI? | Interfaz del sistema informático pequeño
- Isla de bajo poder avanzada: cumplir con la nueva arquitectura de bajo consumo de Intel