O que eram wait states e como eles afetavam o desempenho dos PCs

Nos primórdios da computação, nos anos 1980, existiam tecnologias específicas para o funcionamento harmonioso dos componentes dos PCs da época. O “wait state” é um deles e todo seu conceito é relativamente simples: frear o desempenho do processador quando a memória RAM não acompanhava sua velocidade.

Há 40 anos, quando a maioria dos brasileiros nem sonhava em ter um computador, a realidade da computação era extremamente diferente do que temos hoje e a limitação era um sinal de um período em que tudo ainda estava sendo descoberto.

Diferente dos PCs com CPUs Intel 386 e outros da época, hoje em dia não temos esse tipo de limitação e tudo é “plug and play” — ou seja, conectou, rodou. Para você valorizar ainda mais a facilidade que tem hoje, abordamos aqui o motivo que levou à existência do wait state, como ele funcionava na prática, configurações afetadas e como isso acontece atualmente.

Por que os wait states existiam?

Durante a década de 1980 e meados do começo dos anos 1990, houve uma evolução significativa no desempenho dos processadores. Essa evolução foi tamanha que a memória RAM não conseguiu acompanhar o cérebro do PC. E uma das coisas mais fundamentais da computação é a comunicação entre esses dois componentes.

Essa comunicação é constante e bilateral, ou seja, cada um tem sua vez de se comunicar ou transferir um dado. Com o processador mais rápido, era necessário um grande tempo de espera para que a memória respondesse. A partir dessa resposta, que demorava mais, a CPU entrava em uma espécie de modo de espera. Por isso o wait state foi criado.

Como funcionava um wait state na prática?

Nos PCs de décadas atrás, o processador solicitava dados através do barramento. A partir daí, ele esperava pela resposta da memória RAM, que geralmente vinha ciclos de processamento depois, diminuindo o desempenho da CPU. Essa comunicação, ou troca de dados, que acontece de forma veloz e envolvendo outros recursos hoje, não era assim antigamente.

Nesse período de espera, a CPU literalmente desperdiçava desempenho, já que perdia alguns de seus ciclos esperando pelo retorno na comunicação com a memória RAM. Dependendo da tecnologia implementada, o processador poderia pausar sua funcionalidade ou reduzir os clocks enquanto esperava, até levando à economia de energia.

Impacto no desempenho>

Não é difícil imaginar que existia um impacto na performance do processador, já que ele ficava ocioso durante o tempo de espera pela resposta da memória RAM. É bastante difícil quantificar o impacto prático, já que envolve uma tecnologia que não temos mais acesso, instruções por ciclo e o tempo que leva cada instrução. Mas, em geral, o sistema não operava em seu total potencial e o usuário experimentava lentidão.

Quais PCs e CPUs eram afetados pelo wait state?

Como a Intel foi quem abriu a era dos computadores pessoais na década de 1980, eram seus primeiros processadores para PCs os que sofriam com o wait state, como o 8088, 8086, 286 e 386.

Além disso, esse atraso na comunicação não acontecia somente com a memória RAM, embora esse componente fosse o principal. Placas de som, de vídeo e outros componentes, que usavam o barramento padrão ISA, também causavam gargalo nesse sentido.

Wait states ainda existem nos PCs atuais?

Como dito antes, esse atraso na comunicação ainda existe em algum nível. Acontece que hoje, com inúmeras tecnologias, é possível amenizar essa questão, tornando imperceptível ao usuário comum a perda de desempenho, algo que até se disfarça também em benchmarks mais precisos.

Conclusão

O wait state surgiu por conta de uma limitação, o primeiro gargalo significativo da computação em PCs. Isso nos mostra como cada componente é único, com suas próprias tecnologias e características próprias. Muitos anos se passaram desde que o conceito foi introduzido e a evolução tecnológica conseguiu amenizar essa questão.

A busca por cada vez mais desempenho em computadores pessoais, com cada componente evoluindo com tecnologias mais refinadas, moldou a realidade dos PCs modernos. Olhar para eles hoje nos faz esquecer de onde viemos: existiu muita pesquisa e desenvolvimento para os PCs iniciarem em pouquíssimos segundos, renderizar um vídeo pesado de forma veloz, entre tantos outros exemplos.