داشتم یه ویدیو تو یوتیوب تحت عنوان What Happens When a Program Calls Sleeps میدیدم که خیلی جالب بود اگه تا حالا از تابع sleep توی برنامه‌نویسی استفاده کردید، شاید براتون سوال شده که چرا اسمش «sleep» هست و نه مثلاً «wait» یا «delay»؟ این ویدیو یه سفر جذاب به پشت صحنه‌ی این تابع ساده‌ست که پر از نکات سخت‌افزاری و نرم‌افزاریه. این تابع تقریباً توی همه زبان‌های برنامه‌نویسی هست (تو جاوااسکریپت داستانش فرق داره).

اولین چیزی که ویدیو بهش می‌پردازه، اینه که تابع sleep چطور توی دنیای واقعی کار می‌کنه. می‌ره سراغ سخت‌افزار و نشون می‌ده که چطور با استفاده از فلیپ‌فلاپ‌ها (یه جور مدار الکترونیکی که مثل سلول‌های حافظه کار می‌کنن) می‌شه یه تایمر ساخت.

این تایمرها توی سی‌پی‌یو مثل یه ساعت شنی دیجیتال عمل می‌کنن: یه عدد اولیه می‌گیرن و با هر تیک ساعت، شمارش معکوس می‌کنن تا به صفر برسن. وقتی یه برنامه sleep رو صدا می‌زنه، سیستم‌عامل با یه system call این تایمر رو تنظیم می‌کنه و وقتی تایمر به صفر رسید، با یه interrupt برنامه رو بیدار می‌کنه.

ولی یه چالش بزرگ وجود داره: تعداد تایمرهای سخت‌افزاری توی یه چیپ محدوده. مثلاً اگه فقط دو تا تایمر داشته باشیم و سه تا برنامه بخوان sleep کنن، یکی باید منتظر بمونه! اینجا نرم‌افزار وارد بازی می‌شه. ویدیو توضیح می‌ده که چطور سیستم‌عامل با یه تکنیک هوشمندانه، فقط با یه تایمر می‌تونه چندین برنامه رو مدیریت کنه. برنامه‌هایی که sleep صدا می‌زنن، توی یه «صف خواب» می‌رن و سیستم‌عامل با یه تایمر و یه سری محاسبات، مطمئن می‌شه که هر کدوم سر وقت بیدار بشن.

بعدش، ویدیو یه روش قدیمی‌تر به اسم busy waiting رو بررسی می‌کنه که توی اون، برنامه با یه حلقه‌ی بی‌فایده، پردازنده رو مشغول نگه می‌داشت تا زمان بگذره. این روش نه تنها دقت پایینی داره (چون به سرعت پردازنده و نوع دستورات بستگی داره)، بلکه کلی از منابع سیستم رو هدر می‌ده و حتی می‌تونه سیستم رو قفل کنه! خوشبختانه، سیستم‌عامل‌های مدرن با استفاده از برنامه‌ریزی پردازنده (CPU scheduling) این مشکل رو حل کردن. وقتی برنامه sleep رو صدا می‌زنه، عملاً به سیستم‌عامل می‌گه: «من برای یه مدت نمی‌خوام پردازنده رو اشغال کنم، بذار بقیه کار کنن.»

یه نکته‌ی جالب دیگه اینه که دقت sleep همیشه ۱۰۰٪ نیست. چون بعد از بیدار شدن، برنامه می‌ره توی صف آماده و اگه سیستم شلوغ باشه، ممکنه یه کم بیشتر منتظر بمونه. برای همین، وقتی از sleep استفاده می‌کنید، زمان داده‌شده یه حداقل تضمین‌شده‌ست، نه یه عدد دقیق. این موضوع توی سیستم‌های عمومی (غیر real-time) کاملاً عادیه و ویدیو خیلی خوب توضیح می‌ده که چرا نباید انتظار دقت میکروثانیه‌ای داشته باشیم.

در نهایت، ویدیو به این می‌رسه که چرا اسم این تابع «sleep» هست. «wait» می‌تونه گنگ باشه و به هر نوع انتظاری اشاره کنه (مثل busy waiting)، ولی «sleep» یعنی برنامه کاملاً غیرفعال می‌شه، منابع رو آزاد می‌کنه و مثل وقتی که ما می‌خوابیم، منتظر می‌مونه تا بیدار بشه. این اسم حسابی به ماهیت این تابع می‌خوره!

اگه کنجکاو شدید که جزئیات بیشتری درباره‌ی این موضوع بدونید، این ویدیو پر از توضیحات باحال و انیمیشن‌های جذابه که مفاهیم پیچیده رو ساده می‌کنه. حتماً یه سر بزنید و خودتون ببینید:

📹 https://www.youtube.com/watch?v=e5g8eYKEhMw


—-

💡 مثل همیشه کنجکاو بمونید :)

🆔 @MdDaily