Windows od lat pokazuje fałszywe użycie procesora. Autor Menedżera zadań wyjaśnia dlaczego

Miliony użytkowników systemu Windows od dekad spoglądają na Menedżer zadań, traktując widoczny tam procent użycia procesora jak cyfrowy odpowiednik pulsu komputera. Gdy liczba gwałtownie rośnie, pojawia się niepokój. Gdy spada, wielu uznaje, że wszystko wróciło do normy. Teraz okazuje się, że ten pozornie prosty wskaźnik od początku był znacznie bardziej złożony, niż mogło się wydawać.

Dave Plummer, były inżynier Microsoftu i autor pierwszej wersji Menedżera zadań, postanowił wyjaśnić, dlaczego narzędzie pokazuje wartości, które nie zawsze pokrywają się z tym, co naprawdę dzieje się wewnątrz komputera. Jego wyjaśnienie pokazuje, że pytanie o obciążenie procesora wcale nie należy do najprostszych w świecie informatyki.

„Współczesne użycie procesora bardziej odzwierciedla poziom zapełnienia autostrady niż liczbę faktycznie przejechanych mil. Autostrada wypełniona do połowy samochodami Ferrari może przepuścić znacznie więcej ruchu niż zatłoczona autostrada pełna starych betoniarek” – wyjaśnił Plummer. 

Jeden procent, który ukrywa znacznie więcej

Na pierwszy rzut oka sprawa wydaje się banalna. Procesor pracuje albo nie pracuje. W praktyce komputer wykonuje wiele operacji jednocześnie, rozkładając zadania między rdzenie, wątki oraz różne poziomy priorytetów systemowych.

Plummer tłumaczy, że już samo określenie, czym jest „użycie procesora”, rodzi wiele problemów. Nie wiadomo bowiem, czy chodzi o pojedynczy rdzeń, wszystkie rdzenie naraz, krótką chwilę czy średnią z kilku sekund. Dochodzi do tego podział na tryb użytkownika, tryb systemowy oraz zadania wykonywane w tle przez sam system operacyjny.

Właśnie dlatego liczba widoczna w Menedżerze zadań nie jest bezpośrednim odczytem z procesora. To wynik matematycznego modelu, który ma przedstawić użytkownikowi uproszczony obraz bardzo skomplikowanego procesu.

Jak naprawdę działa Menedżer zadań

Pierwszy Menedżer zadań powstał w czasach, gdy komputery miały znacznie mniej pamięci i dużo słabsze procesory. Program musiał być lekki, szybki i niemal niewidoczny dla systemu.

Zamiast nieustannie monitorować procesor w czasie rzeczywistym, narzędzie działało na zasadzie cyklicznych odświeżeń. System sprawdzał, ile czasu procesor poświęcił każdemu procesowi od ostatniego pomiaru, a następnie obliczał średnie wykorzystanie w danym przedziale.

To oznacza, że użytkownik nie widzi dokładnie tego, co dzieje się w tej konkretnej sekundzie. Otrzymuje uśredniony wynik z krótkiego fragmentu czasu. Przy gwałtownych skokach obciążenia różnica potrafi być zauważalna, zwłaszcza na nowoczesnych komputerach.

Nowoczesne procesory skomplikowały wszystko

W latach 90. takie rozwiązanie działało bardzo dobrze. Dzisiejsze układy są jednak zupełnie inne. Współczesne procesory dynamicznie zmieniają taktowanie, przechodzą między stanami energooszczędnymi i chwilowo podbijają wydajność, gdy system tego potrzebuje.

Plummer zwraca uwagę, że dawniej czas pracy procesora był dobrym wskaźnikiem wykonanej pracy. Teraz ten sam procent może oznaczać zupełnie inną wydajność w zależności od temperatury, poboru energii czy aktywnego trybu turbo.

Na nowoczesnym laptopie procesor może pokazywać niższe użycie niż starszy model, a mimo to wykonywać więcej operacji w tym samym czasie. Dla użytkownika oznacza to, że procent w Menedżerze zadań nie zawsze odzwierciedla realną moc obliczeniową.

Dlaczego Microsoft nigdy tego nie zmienił

Można zapytać, dlaczego Microsoft nie przebudował tego mechanizmu od podstaw. Powód jest prostszy, niż mogłoby się wydawać. Użytkownicy przyzwyczaili się do konkretnego sposobu prezentowania danych, a radykalna zmiana mogłaby wywołać jeszcze większe zamieszanie.

Plummer przyznał, że idealny wskaźnik powinien pokazywać nie tylko czas pracy procesora, ale faktyczną ilość wykonanej pracy w odniesieniu do maksymalnych możliwości układu. Problem polega na tym, że taki pomiar byłby znacznie trudniejszy do przedstawienia w prosty i zrozumiały sposób.

Microsoft przez lata wybierał więc rozwiązanie praktyczne, nawet jeśli nie było ono perfekcyjne.