Почему зависают компьютеры, смартфоны, планшеты

Все пользователи хоть раз в жизни сталкивались с тем, что их компьютер (ноутбук, планшет, смартфон, телефонов) неожиданно завис.
Вроде, устройство включено. Только что все прекрасно двигалось, перемещалось, звучало, показывало.  И вдруг…

Устройство не откликается, практически, ни на что. Курсор мышки на компьютере может двигаться. Но нет никакой реакции на клики мышкой. Ноль реакции на тапы пальцем, либо на  прикосновения стилусом (у кого он есть). Всё зависло.

Содержание статьи:
1. Немного о непобедимом полководце
2. Есть ли адъютант у непобедимого полководца
3. Какие посыльные приходят к адъютанту
4. Доблестные воины непобедимого полководца
5. Почему бывают 32-х и 64-х разрядные подразделения войск непобедимого полководца
6. Возможно ли отступление войск непобедимого полководца
7. Как возникает зависание компьютера
8. Почему зависает компьютер
9. Нужна ли перезагрузка для устранения зависания и как ее сделать

Почему зависают компьютеры и другие устройства, имеющие в своем составе процессор, память и работающие с помощью программного обеспечения? Попробуем разобраться. Начнем с примера о гипотетическом и совершенно непобедимом полководце, чтобы потом прояснить на примере компьютера.

Непобедимый полководец, кто он

Давайте представим себе древнего полководца. Не совсем из Древнего Рима или Древней Греции, но и не слишком современного. У нашего полководца будет всего два рода войск, скажем, пехота и кавалерия. Он ведет сражение, управляет своими воинами.

Наш военачальник непобедим. Потому что он может отправить в сражение любое количество пехотинцев и кавалеристов. Конечно, так не бывает, но мы ведь может себе представить подобное, не правда ли?!

Его воины отправляются в бой группами по 4 человека. Таких групп может быть бесчисленное множество. Состоять каждая группа может только из одних пехотинцев, только из одних кавалеристов, либо группа может быть смешанная в любых пропорциях.

Если обозначить одного пехотинца цифрой 0, а одного кавалериста цифрой 1, то каждая отправляемая группа может иметь 16 конфигураций, 16 вариантов своего состава:

0000, 0001, 0010, 0011, 0100, 0101, 0110, 0111, 1000, 1001, 1010, 1011, 1100, 1101, 1110 и 1111.

Наш непобедимый командующий, отправляя сражаться каждую такую группу, успевает всем ее участникам сказать несколько ободряющих слов и текст приказа. То есть, на каждую группу наш полководец тратит некоторое, пусть небольшое, время.

Что характерно, наш военачальник настолько профессионален, что он позволяет себе ничего не делать в промежутках между отправками групп солдат. Он спит, когда не воюет. Конечно, не на виду у всех – это деморализует. Скажем, он дремлет в походной палатке.

Когда же возникает необходимость отправлять войска в бой, он просыпается, выходит из палатки, определяет нужное количество войск для отправки, разбивает их на группы по 4, каждую группу напутствует.

Затем полководец преспокойно возвращается в палатку, чтобы снова принять строго горизонтальное положение.

Смелый адъютант непобедимого полководца

Кто же тот смельчак, что будит нашего командующего? Конечно, его адъютант. Он, и только он имеет право входить в палатку, где военачальник, по мнению всех остальных, день и ночь корпит над картами сражений. Именно адъютант будит спящего и сообщает ему о необходимости приняться за дело.

Полководец, надо сказать, никогда не отказывает адъютанту. Он положительно реагирует на предложение взяться за работу. Адъютанта никогда не наказывают, даже если тот ошибся, и зря разбудил. Адъютант имеет право на ошибку, так считает наш военачальник. Благородно, не правда ли? Возможно, поэтому нашего военачальника до сих пор никто не победил.

Хорошо. А теперь зададимся вопросом: почему адъютант принимает решение разбудить полководца и призвать его «на работу»? Ответ прост: ему об этом сообщают посыльные, прибывающие из разных мест сражения. Адъютант получает от них депеши. Вскрыл пакет и – бегом в палатку!

Многочисленные посыльные к адъютанту

Дело в том, что война идет нешуточная. Посыльные прибывают с разных сторон: с севера, востока, юга, запада и с любых других направлений. Появляются они, кто не торопясь, кто бегом, кто на лошади, кто рысью или галопом. Ибо возникающие проблемы могут быть различной степени срочности и важности.

Неторопливые посыльные подходят к адъютанту молча и даже несколько скромно. Порой, адъютанту самому приходится им напоминать, мол, нечего переминаться с ноги на ногу, пора докладывать по форме.

Разгоряченные быстрой ходьбой или верховой ездой более шустрые посыльные напоминают о своем присутствии громкими словами, мол, у меня депеша срочная. Кто-то из посыльных станет кричать во весь голос, а то и стрелять вверх из табельного оружия, привлекая к себе внимание.

Бывает, что приносится (иначе не скажешь) посыльный, выхватывает у пушкаря предусмотрительно зажженный фитиль, подносит к пушке, что стоит возле палатки, охраняя покой командующего, и бабах! Бросайте все дела, ко мне! Именно так можно воспринять его странный поступок. Прибыл посыльный с пакетом срочнее срочного!

Вот такой шум-гам-тарарам постоянно стоит возле палатки, где преспокойно возлежит непобедимый военачальник.

Доблестные войска непобедимого полководца

Надо сказать, что наш гипотетический непобедимый командующий не знает поражений, в том числе, благодаря самому себе и созданной им системе управления войсками. Но главная сила – его воины. Это пехотинцы (мы их обозначили цифрой 0) и кавалеристы (цифра 1), как мы выяснили чуть раньше.

Воины нашего военачальника, в дополнении к своему безграничному количеству, еще и бесконечно профессиональны. Не было случая, чтобы хоть один воин из любой четверки, отправленной на сражение, не выполнил поставленную задачу. Что велено, то сделано!

Воины никогда не ошибаются, не забывают поставленные цели, не меняют их в ходе сражения. Каждая четверка пехотинцев и кавалеристов делает ровно то, что велено и что заложено в их конфигурации, и во взаимном сочетании конфигураций друг с другом.

Поясним про возможные взаимные конфигурации четверок. Четверки объединяются перед сражением в более крупные подразделения. Это могут быть 32 четверки или 64 четверки. Каждое такое подразделение называют по числу четверок: 32-х разрядное подразделение и 64-х разрядное подразделение.

Чем больший разряд у подразделения, тем быстрее оно может решить поставленную задачу. Ведь понятно, чем больше солдат в войске, тем сильнее и напористее они могут действовать!

И еще: чем больший разряд у подразделения, тем большее число задач они могут решить. Вернее, при большем разряде подразделения задачу можно выполнить разом, одним ударом по врагу. Тогда как менее разрядное подразделение должно действовать последовательно, шаг за шагом.

О полководце Суворове

Здесь уместно вспомнить непобедимого Суворова. Однажды он сильно сожалел, что не смог встретить стотысячное войско противника, имея в своем подчинении только десять тысяч солдат.

Противник растянул войска на переходе, они превратились в две армии по 50 тысяч в каждой. Суворов примерно так и сказал: «Жаль, что они растянулись. Придется разбивать их два раза, за два сражения!». И разбил!

Примерно так же у нашего непобедимого полководца: чем больший разряд имеет группа воинов, тем побеждают они за меньшее число сражений. Мало разрядов – надо чаще сражаться и побеждать в каждом сражении. Много разрядов – может быть достаточно одного победного сражения. Поражений не бывает никогда!

Почему не все подразделения являются 64-х разрядными

Получается, что более разрядные подразделения (64) выполняют поставленные задачи быстрее, за меньшее количество сражений. А менее разрядные подразделения (32), хоть они тоже непобедимые, но дольше возятся с противником, вынуждая в конечном итоге отступить или сдаться.

Почему одни подразделения имеют разрядность 32, другие 64? Ведь удобнее было бы везде иметь 64 разряда: быстро, надежно и практично! Но наш полководец совершенствовал свое мастерство постепенно, много лет.

Сначала, когда-то давно он посылал на сражения только группы по 8, потом по 16 разрядов. Затем им была разработана стратегия и тактика военных действий группами по 32 разряда. И лишь совсем недавно он придумал, как действовать группами в 64 разряда.

Противник же нашего непобедимого полководца развивался значительно медленнее. Кто-то из непримиримых противников остановился в своем развитии, и по-прежнему воюет группами по 16 разрядов (16 четверок, состоящих из пехотинцев и кавалеристов). Кто-то двинулся дальше, и научился строить свои войска группами по 32 разряда. Есть и современные противники, которые освоили 64-х разрядный строй.

Кстати, даже если появятся противники со 128 разрядным строем, наш полководец их все равно разобьет. Но будет это делать пока группами по 64 разряда. До тех пор, пока наш мудрец сам не освоит строй по 128 разрядов.

Пытливый и внимательный читатель спросит, почему же нельзя везде использовать только 64-х разрядный строй, даже против тех, кто не продвинулся в своем развитии дальше 16-и или 32-х разрядов? Вопрос правильный, но совершенно неуместный для того времени, где живет наш непобедимый полководец.

Живет же он в прошлом, когда войны велись относительно честно: «Я имею честь напасть на Вас!». И если противник выдвинул 32-х разрядный строй, надо воевать с ним аналогично. Нельзя пользоваться преимуществами военного строя, это будет некорректно по отношению к своему противнику. Непобедимость наряду с честностью, согласитесь, уникальные качества нашего командующего.

Отступают ли войска нашего непобедимого полководца

Теперь посмотрим на описанную картину (маслом) в динамике, в действии. Итак, военачальник преспокойно спит. Адъютант ждет посыльных. Появился первый, передал пакет. Адъютант вскрыл письмо, зашел в палатку, тут же вышел полководец (как ни в чем не бывало). Кликнул он, положим несколько сотен миллионов 32-х разрядных четверок, каждому сказал напутственное слово. Солдаты (пехотинцы и кавалеристы) убыли. Командующий отправился в палатку.

Снова появился посыльный, стрельнул из пистолетика, привлекая внимание. Адъютант – в палатку, полководец – из палатки. Пару миллиардов 64-х разрядных групп воинов отправились в заданном направлении. Военачальник снова отправился на отдых.

Полководец даже не контролирует выполнение поставленных задач. Его войска настолько выучены, что сбоев не бывает. Цели будут достигнуты. Здесь – очень важный момент для нашего дальнейшего повествования! У военачальника нет даже команды для отзыва своих воинов. Даже, если те не смогли справиться с задачей и требуется отступление, хотя бы временное. Победители идут только вперед, отходов назад не бывает, сигнал к отступлению отсутствует!

А вот сразу пятеро посыльных пришли. Один скромный, молчаливый. Другой кричит, третий вопит, четвертый размахивает пистолетиком, пятый палит из пушки. Адъютант преспокойно выслушивает самого шумного пушкаря. Входит в палатку, выходит командующий, и вот уже еще сотня другая миллионов 32-х разрядных воинов ушла в бой.

Затем адъютант обслуживает по очереди менее шумного посыльного, затем еще более скромного, пока не доходит до молчаливого. За это время военачальник только разок успел зайти в палатку вздремнуть. В остальных случаях адъютант догонял его в момент входа в палатку, не давая шефу возможности хоть на время отойти от дел.

И опять тишина, ждем посыльных, спим в палатке. Вот так протекают обычные сражения. До тех пор пока…

Безостановочная работа непобедимого полководца

Вдруг сражение обрело отчаянные контуры. Посыльные так и посыпались на адъютанта. К пушке стоит очередь тех, кто должен стрельнуть. Пушкарь не успевает подтаскивать порох и закатывать ядра. Про тех, кто стреляет из пистолетов вообще молчу. Остальных посыльных столько, что заняли они всю поляну перед палаткой полководца.

Но наш командующий непобедим. Его численностью не возьмешь. Порядок непобедимой работы не изменяется ни на йоту. Посыльный – адъютант – палатка (если военачальник успел туда юркнуть) – полководец – многомиллионные четверки – шагом марш на задание!

Все, конечно, хорошо. Но у каждой четверки, у каждого миллиона четверок, у каждой сотни миллионов четверок есть своя скорость убывания на поле боя. Они не могут исчезнуть мгновенно. Да, четверки двигаются безумно быстро, практически, со скоростью света, которая является предельной в нашем мире. Но даже скорость света не бесконечна.

И вот наступает момент, когда с одной стороны посыльные уже не могут даже подступиться к поляне, где их ждет адъютант. Поляна полностью занята такими же бедолагами посыльными с молчаливыми взглядами или с хищным взором на раскаленную докрасна пушку предупреждения о срочной вести.

С другой стороны многомиллионные 32-х и 64-х разрядные колонны войск не могут уйти с поляны, ибо все направления заняты такими же воинами, спешащими на задание.

Почему непобедим непобедимый полководец

Возникают закономерные очереди, как на поляну и к пушке, так и с поляны в сторону многочисленных полей боя. Что делать? Отозвать часть отправленных воинов, чтобы освободить место для новых колонн? Разумное решение, но… У непобедимого полководца нет команды отзыва полков назад. Ведь он непобедим, отступлений не бывает!

Прогнать с поляны ожидающих своей очереди посыльных? Так ведь посыльный тут же вернется обратно. Он тоже в некотором роде непобедим тем, что доставит свою весточку в любом случае. Хоть что с ним делай, а адъютант получит пакет!

Что делать?! Надо признаться, что дело плохо. Оказывается, наш гипотетический непобедимый командующий является непобедимым лишь при одном единственном условии. Как вы думаете при каком? Наверное, предполагаете, что ему нужна команда отзыва своих полков? Или команда на изгнание посыльных?

Но ведь и то, и другое решение сделает нашего полководца уязвимым для врагов. Как это отозвать войска? Кто будет биться с противником? Как можно прогнать посыльных? Как тогда узнать, сколько и каких войск нужно послать в том или ином направлении? Если войска не придут, то противник решит свои задачи в противовес непобедимому командующему. Сие невозможно!

Что необходимо полководцу

Значит нужно какое-то другое решение. Почему непобедим наш полководец? Что он вообще делает? Давайте вспомним: встает с походной кровати, выслушивает адъютанта, принимает решения, формирует войска, ставит задачи и снова ложится спать. Какую часть его работы можно убрать или добавить? Вроде, никакую, все предельно просто, ничего лишнего.

Но ведь, делая только что перечисленное, наш военачальник оказался уязвим в случае большого количества посыльных. Число посыльных – это внешняя ситуация на поле сражения, ей полководец управлять не может, он может только на нее реагировать. Но теперь не получается.

Оказывается, что при такой организации работы непобедимого полководца, он будет действительно непобедим при одном единственном условии. А именно… Догадались? Конечно же! Если у него будет хоть немного времени вздремнуть на своей походной кровати!!!

Сон нужен нашему полководцу не для отдыха. Для того, чтобы отправленные им войска успели хоть немного уйти в сторону полей сражения. Чтобы его сон был сигналом о том, что нет новых посыльных со срочными проблемами. Как только проблем становится много, посыльных – тьма, а войск столько, что они уже мешают друг другу – наступает коллапс.

И вот тогда мы говорим, что компьютер (телефон, смартфон, планшет, ноутбук и другое подобное устройство) завис!

Причины зависания компьютера

Процессор компьютера (он же «непобедимый полководец») или аналогичного ему устройства ДОЛЖЕН хоть иногда останавливаться в своей непрерывной работе. Он должен «засыпать» в ожидании очередного прихода «адъютанта» – это так называемые сигналы прерывания. Сигналы прерывания прерывают либо «сон» (бездействие) процессора, либо прерывают его работу над некоторым иным процессом, и переключают процессор на решение другой более важной задачи.

Сигналы прерывания бывают разных уровней. Посыльные в нашем примере были тихими и очень шумными. Прерывания также бывают низкого уровня, среднего, высокого. Чем выше уровень прерывания, тем внимательнее, с большим приоритетом, должен на них реагировать процессор.

Что касается 32-х и 64-х разрядов, то современные процессоры в основном 64-х разрядные. Но как и непобедимый полководец, который честен по отношению к своим противникам, так и наш процессор с 64-я разрядами может обрабатывать 32-х разрядные старые программы и приложения. Делать он это будет так, как будто на время он стал 32-х разрядным, то есть значительно медленнее.

Чем медленнее работает процессор, тем больше вероятность, что он зависнет при большом потоке прерываний. Процессор должен как можно быстрее «избавляться» от запросов, от прерываний, исходящих от приложений. Иначе он может создать, фактически, бесконечную очередь прерываний, требующих его внимания.

Процессор непобедим. Это и есть наш полководец в компьютере.

Он непрерывно обрабатывает миллионы, десятки и сотни миллионов, а также миллиарды 32-х и 64-х разрядных «слов» (команд). Он неутомим. Не устает. Обладает огромной производительностью, исчисляемой сотнями миллионов операций в секунду. Но это все-таки ограниченная производительность.

Предпосылки зависания

Как только у процессора не остается ни одной доли секунды на «сон» (бездействие) , – возникают предпосылки зависания. Теперь процессор не справляется с обработкой сигналов прерывания, их слишком много. Процессор не успевает обрабатывать команды (слова), их стало больше, чем можно успеть сделать даже на фоне многомиллионной производительности. Ну и что, что сотня миллионов операций в секунду! А если нам предложат обработать тысячи миллиардов операций?

Конечно, описанная ситуация коллапса на полянке возле палатки полководца – всего лишь модель. На самом деле внутри компа происходит, пусть нечто похожее, но не совсем такое.

Однако, для понимания, почему зависает компьютер вполне достаточно представить себе непобедимого полководца, не способного отозвать назад свои войска в то время, как эти многочисленные собственные войска начинают наступать на пятки друг другу.

Отозвать что-либо назад может только тот, кто обладает интеллектом. Наш непобедимый полководец – процессор – работает по строго заданной программе: проснулся, принял прерывание, выполнил пару сотен миллионов команд для обработки прерывания, и снова заснул.  Процессор не может изменить свой собственный порядок работы. Потому что он –кремний, по сути, камень, а не живое разумное существо.

Вот, когда появятся компьютеры с искусственным интеллектом, тогда, возможно, мы забудем про зависания. Например, может ли «зависнуть» человек? В некотором смысле, да, но перезагрузка такому бедолаге не нужна, по крайней мере извне.

Если же завис процессор, компьютер, то – вперед, на перезагрузку!!! Поскольку компьютер железный и неживой, он не способен изменить себя сам.

Почему возникают зависания компьютеров

Мы уже увидели на примере непобедимого полководца, что компьютер зависает из-за возникновения потока непосильных задач. Отступать компьютер не умеет, он непобедим, по крайней мере, он сам так считает. Начинаются одна за другой непрерывные попытки выполнить хотя бы одну задачу, за ней следующую, потом… Но задач уже столько, что в какой-то момент становится понятно, что обработать их нет возможности.

Извне можно попытаться остановить какие-то задачи. Допустим, вручную с помощью Диспетчера задач на компьютере или с помощью Диспетчера приложений на смартфоне можно попытаться снять, остановить какие-то приложения, программы. Это может помочь. Мы разгрузим компьютер, смартфон и его процессор.

Но остановить те или иные программы и приложения можно только тогда, когда еще есть возможность запустить Диспетчер задач или Диспетчер приложений. Зависание может оказаться настолько серьезным, что мышка будет бегать по экрану, но ни одна новая задача не будет запущена. Тогда – перезагрузка! И возможно, произойдет потеря всех не сохраненных данных в зависших приложениях и программах.

Если же удалось разгрузить компьютер или смартфон с помощью того или иного Диспетчера – ура! Однако, продолжать работу на таком компе или телефоне не надо. Сохраняем все данные в сохранивших свою работоспособность приложениях и программах. Аккуратно закрываем все программы и приложения. Следом – перезагрузка! Перезагрузка начинает новую спокойную «жизнь» на «поляне» возле спящего «полководца».

Нужна ли перезагрузка компьютера во время или после зависания и как ее можно сделать

Получается, что если завис компьютер или телефон, то перезагрузка полезна в любом случае: удалось или нет вручную прекратить работу программ и приложений, которые вызвали зависание.

Чтобы сделать перезагрузку устройства достаточно его выключить. А затем включить через пару минут.

Если устройство не выключается, то может помочь длительное нажатие на кнопку выключения электропитания. Обычно это заставляет устройство выключиться, даже если оно зависло.

Если длительное нажатие на кнопку выключения электропитания не выключает устройство, то иногда пытаются вынуть из него аккумуляторную батарею, чтобы оставить без электричества. Правда, в некоторых моделях батарею извлечь не так просто. Тогда останется ждать, когда аккумулятор разрядится до нуля, и устройство само выключится. Ждать, возможно, придется долго.

А вот пытаться воздействовать на компьютер или смартфон непосредственно через зависшие приложения или программы (а не через Диспетчеры задач или приложений) – не стоит!!!

Приложение или программа зависли

Допустим, зависло какое-либо приложение. Мы по нему тапаем, кликаем, пытаемся его оживить или закрыть «крестиком». Каждый наш клик, каждый тап – это отправка нового «посыльного» на переполненную «поляну» возле палатки недремлющего непобедимого «полководца». И толку-то что? Наш «посыльный» даже к пушке не прорвется. Значит, не услышит «адъютант» и «полководец» наши клики и тапы! Наоборот, только очередь к «пушке» вырастет.

Поэтому, снимаем зависшие программы и приложения через Диспетчер задач или Диспетчер приложений. А затем – перезагрузка. Либо сразу перезагрузка, если Диспетчеры на помогают.

Правда, стоит немного набраться терпения при работе с Диспетчерами. Не спешите, если даже Диспетчеры не помогают сразу остановить зависшие приложения. Команды на снятие задач могут все-таки сработать, спустя некоторое относительно непродолжительное время. «Посыльные» Диспетчеров задач или приложений тоже стоят в очереди «на поляну». Только «пушка» у них собственная, им не надо стоять в общей очереди. Наши посыльные из Диспетчеров «палят» из особых «пушек», пытаясь достучаться до «адъютанта» и «непобедимого полководца».

И, возможно, «адъютант» (диспетчер прерываний) все же обратит внимание на наших срочных «посыльных» (прерывания)  спустя некоторое время! А вслед за ним «полководец» (процессор) соизволит выполнить нашу команду на отступление, как бы ему не хотелось ее игнорировать в силу своей кажущейся непобедимости!

Он (процессор) непобедим только потому, что в него никто не заложил собственную внутреннюю команду на отступление. То ли забыли, то ли не надо процессору даже думать в этом направлении. Однако, у подобной непобедимости есть редкая оборотная сторона – возможные зависания.

Но то уже вопросы к тем, кто создает процессоры. И это совсем другая история…

Дополнительные материалы:

1. Почему выключается компьютер сам по себе

2. Как сбросить до заводских настроек телефон Андроид Самсунг

3. Четыре способа как закрыть программу

4. Как удалить программу в Windows 7, чтобы установить ее заново

5. Старый ноутбук: выбросить нельзя оставить?