Разминка

Прошло 23 года с тех пор, как я последний раз писал себе программы для тренировок. Несколько листов в тетради с карандашными рисунками, примечаниями и цифрами. Я начал их составлять после травмы поясницы, полученной по собственной глупости и незнанию, в небольшой «деревенской» качалке рядом с Загорской ГАЭС. Тот лишний блин к поднимаемому весу отзывается болью в моей спине и по сей день. Он заставляет меня, при любых обстоятельствах, поддерживать физическую форму. Так мы и живем, боль ждет когда ослабеет мышечный корсет, а я не даю ей этого шанса.

Многое, очень многое изменилось за эти годы, но люди по прежнему «качают железо» и делают одни и те-же ошибки. Я пишу для них. Может кому и пригодится…

Российские и зарубежные издательства трудятся во всю на благо простых разработчиков и выпускают десятки книг в месяц из самых разных областей компьютерной науки. При этом, как и во многих других областях, процент качественного товара остается на определенном (не слишком высоком) уровне. Прежде чем пойти в магазин и купить книгу (да, я в этом вопросе старомоден и не понимаю, как можно читать хорошую техническую книгу в электронном виде) приходится потратить солидное время на изучение того, стоит ли она потраченных средств и усилий.

Прежде чем выбрать книгу я точно так же пытаюсь выяснить ответ на этот вопрос с помощью некоторых критериев, которыми являются «перекрестные ссылки» авторитетных авторов друг на друга, имя самого автора (мало кто сомневается в качестве очередной книги Джеффри Рихтера, его книги можно брать практически не раздумывая), а также рецензии, желательно, так же известных людей.

За последнее время вышло (или собирается выйти) достаточное количество интересных книг, как на русском, так и на английском языках, поэтому я решил сделать подборку книг, которые я либо совсем недавно приобрел, либо с удовольствием бы сделал это в самое ближайшее время. С некоторыми из представленных ниже книг я в той или иной степени знаком лично и мое мнение является более обоснованным, в некоторых других случаях я основываюсь на приведенных выше критериях, поэтому мое мнение вполне может быть не слишком точным (хотя мое мнение в любом случае может не совпасть с вашим). Представленный ниже список – это такой себе wish list из новинок компьютерной литературы, который может стать отправной точкой при выборе книги другими специалистами.

Р. Мартин. Чистый код: создание, анализ и рефакторинг. Питер. 2010

(Оригинал: Robert C. Martin, Clean Code: A Handbook of Agile Software Craftsmanship, Prentice Hall, 2008)

После долгого перерыва продолжаем делать интересные штуки, как всегда на чистом железе без операционной системы. В этой части статьи научимся использовать весь потенциал процессоров: будем запускать программу сразу на нескольких ядрах процессора в полностью параллельном режиме. Чтобы провернуть такое, нам потребуется многое сделать для расширения функциональности программы полученной в части 3.

Просто так выполнять какие-то вычисления на ядрах процессора – скучно, поэтому нужна задача, которая требует больших вычислительных ресурсов, хорошо раскладывается на параллельные вычисления, да и выглядит прикольно. Предлагаем сделать программу, которая рендерит простенькую 3D-сцену, используя алгоритм обратной трассировки лучей, или, по-простому, Ray Tracing.

Начнем с самого начала: наша цель параллельные вычисления на всех ядрах процессора. Все современные процессоры для PC, да и ARM уже тоже (я молчу про GPU) – это многоядерные процессоры. Что же это означает? Это означает, что вместо одного вычислительного ядра у процессора на одном компьютере присутствует несколько ядер. В общем случае, все выглядит несколько сложнее: на компьютере может быть установлено несколько сокетов (чипов процессора), в рамках каждого чипа (в рамках одного кристалла) может находиться сразу несколько физических ядер, а в рамках каждого физического ядра может находиться несколько логических ядер (например, те, что возникают при использовании технологии Hyper Threading). Все это схематично представлено на рисунке ниже, и называется топологией.

В первой части нашей статьи мы рассказали о том, каким образом можно получить простую программу “Hello World”, которая запускается без операционной системы и печатает сообщение на экран.

В этой части статьи, хочется развить получившийся в первой части код таким образом, чтобы он мог быть отлажен через GDB, компилировался через оболочку Visual Studio и печатал на экран список PCI устройств.

! ВАЖНО!: Все дальнейшие действия могут успешно осуществляться только после успешного прохождения всех 6-ти шагов описанных в первой части статьи).

В этой части попробуем сделать “невозможное”: научимся использовать графический дисплей без операционной системы. На самом деле это задача не из легких, особенно в случае работы в 32-х битном защищенном режиме, и особенно если хочется использовать приличное разрешение экрана а не 320x200x8. Но все по порядку: раз хотим графику – значит нужно работать с видеокартой.

Современные графические карты – это практически полноценные компьютеры по мощности не уступающие основному: тут и декодирование MPEG2 в качестве 1080p, поддержка 3D графики и шейдеров, технологии вроде CUDA, и многое другое. Это все выглядит весьма сложно. С другой стороны видеокарты – это всего лишь очередной PCI девайс, такой же, как и остальные. Это устройство мы даже “нашли” в предыдущей статье с номером класса устройства 0x03 (class_name=graphics adapter). Как и с любым, устройством с видеокартой можно работать при помощи портов ввода-вывода или MMIO областей памяти, а сама видеокарта может использовать DMA и прерывания для взаимодействия с основным процессором. Если посмотреть на диапазон портов ввода-вывода, доступных у видео карт, то мы увидим, что всего ей выделяется менее 50-ти байт – не так уж и много с учетом огромной функциональности, которой обладают современные видеокарты.