Je potrebný čas na nájdenie pokynov a sprístupnenie CPU?

Čas potrebný na nájdenie pokynov a ich sprístupnenie CPU sa nazýva čas načítanie pokynov . Je to kľúčová súčasť pokynového cyklu , čo je základný proces, ktorým počítač vykonáva programy.

Tu je rozdelenie faktorov, ktoré prispievajú k času načítania výučby:

1. Čas prístupu k pamäti:

* latencia: Toto je čas, ktorý potrebuje, aby údaje cestovali z pamäte do CPU. Závisí to od typu pamäte (napr. RAM, vyrovnávacia pamäť) a vzdialenosť, ktorú údaje musia cestovať.

* Šírka pásma autobusu: Toto je rýchlosť, v ktorej sa môžu údaje prenášať medzi pamäť a CPU.

* tvrdenie o pamäti: Ak sa viac procesov alebo vlákien pokúša získať prístup k rovnakému umiestneniu pamäte súčasne, môžu dôjsť k oneskoreniam v dôsledku sporu.

2. Výučba Cache:

* cache zasiahne: Ak je inštrukcia už v vyrovnávacej pamäti, čas načítania je extrémne rýchly, pretože vyrovnávacia pamäť je oveľa rýchlejšia ako hlavná pamäť.

* vyrovnávacia pamäť chýba: Ak inštrukcia nie je v vyrovnávacej pamäti, dochádza k vyrovnávacej pamäte a CPU ju musí načítať z hlavnej pamäte, čo vedie k výraznému oneskoreniu.

3. Dekodér inštrukcie:

* Zložitosť inštrukcií: Komplexné pokyny môžu trvať dlhšie, kým sa dekódujú ako jednoduchšie.

* Fázy potrubia: Niektoré CPU používajú potrubie na načítanie a dekódovanie viacerých pokynov súčasne, čím sa skráti celkový čas načítania.

4. Operačný systém režijné náklady:

* Správa pamäte: Operačný systém bude možno musieť spravovať virtuálnu pamäť a tabuľky stránok, čím sa pridá k režijnej náklade.

* Plánovanie procesu: Ak CPU potrebuje prejsť na iný proces, bude na prepínaní kontextu strávený ďalší čas.

Typické časy načítania inštrukcií:

* cache hit: Niekoľko nanosekundov (NS)

* cache slečna: Desiatky až stovky nanosekúnd (NS)

* Prístup k disku: Milisekundy (MS)

Vplyv času načítania výučby:

* Výkon programu: Rýchlejšie časy načítania inštrukcií vedú k rýchlejšiemu vykonávaniu programu.

* Spotreba energie: Časté vynechanie vyrovnávacej pamäte môžu zvýšiť spotrebu energie.

* Dizajn systému: Čas načítania inštrukcií je kľúčovým faktorom pri návrhu CPU, návrhu pamäťového systému a optimalizácii operačného systému.

V súhrne je čas načítania inštrukcií komplexným faktorom ovplyvneným rôznymi aspektmi počítačového systému. Optimalizácia zahŕňa použitie efektívnych mechanizmov ukladania do vyrovnávacej pamäte, zníženie tvrdenia o pamäti a minimalizovanie režijných nákladov operačného systému. To prispieva k celkovému výkonu systému a energetickej účinnosti.

• Predchádzajúca strana: Čo je ochrana CPU? 
• Ďalšia strana: Ako sa staráte o procesor?