Привет, Хабр! Предлагаю вашему вниманию перевод статьи «Top 20 C++ multithreading mistakes and how to avoid them» автора Deb Haldar.


Сцена из фильма «Петля времени» (2012)

Многопоточность— одна из наиболее сложных областей в программировании, особенно в C++. За годы разработки я совершил множество ошибок. К счастью, большинство из них были выявлены на код ревью и тестировании. Тем не менее, некоторые каким-то образом проскакивали на продуктив, и нам приходилось править эксплуатируемые системы, что всегда дорого.

В этой статье я попытался категоризировать все известные мне ошибки с возможными решениями. Если вам известны еще какие-то подводные камни, либо имеете предложения по решению описанных ошибок– пожалуйста, оставляйте свои комментарии под статьей.

В начале 90-х создание трёхмерного игрового движка означало, что вы заставите машину выполнять почти не свойственные ей задачи. Персональные компьютеры того времени предназначались для запуска текстовых процессоров и электронных таблиц, а не для 3D-вычислений с частотой 70 кадров в секунду. Серьёзным препятствием стало то, что, несмотря на свою мощь, ЦП не имел аппаратного устройства для вычислений с плавающей запятой. У программистов было только АЛУ, перемалывающее целые числа.

При написании книги Game Engine Black Book: Wolfenstein 3D я хотел наглядно показать, насколько велики были проблемы при работе без плавающей запятой. Мои попытки разобраться в числах с плавающей запятой при помощи каноничных статей мозг воспринимал в штыки. Я начал искать другой способ. Что-нибудь, далёкое от $$ и их загадочных экспонент с мантиссами. Может быть, в виде рисунка, потому что их мой мозг воспринимает проще.

В результате я написал эту статью и решил добавить её в книгу. Не буду утверждать, что это моё изобретение, но пока мне не приходилось видеть такого объяснения чисел с плавающей запятой. Надеюсь, статья поможет тем, у кого, как и у меня, аллергия на математические обозначения.

Целью этой статьи является пошаговая демонстрация процесса разработки всего набора программного обеспечения необходимого для организации связи самодельного устройства с компьютером посредством USB.

На данный момент, большинство радиолюбителей реализуют такой тип подключения используя чипы переходники USB в RS232 таким образом организуя связь со своим устройством посредством драйвера виртуального COM порта поставляемого с чипом переходником. Минусы такого подхода думаю понятны. Это как минимум лишний чип на плате и ограничения накладываемые этим чипом и его драйвером.
Мне же хочется осветить весь процесс организации такого взаимодействия так как оно и должно быть сделано, и как делается во всех серьезных устройствах.
В конце концов, сейчас 21-й век, модуль USB есть почти во всех микроконтроллерах. Именно о том, как наиболее быстро воспользоваться этим модулем и будет эта статья.

«С опытом приходит стандартный, научный подход к вычислению правильного размера стека: взять случайное число и надеяться на лучшее»
— Jack Ganssle, «The Art of Designing Embedded Systems»

Привет, Хабр!

Как ни странно, но в абсолютном большинстве виденных мной «учебников для начинающих» по STM32 в частности и микроконтроллерам вообще нет, как правило, вообще ничего про такую вещь, как распределение памяти, размещение стека и, главное, недопущение переполнения памяти — в результате которого одна область перетирает другую и всё рушится, обычно с феерическими эффектами.

Отчасти это объясняется простотой учебных проектов, выполняемых при этом на отладочных платах с относительно жирными микроконтроллерами, на которых влететь в нехватку памяти, мигая светодиодом, довольно сложно — однако в последнее время даже у начинающих любителей мне всё чаще встречаются упоминания, например, контроллеров типа STM32F030F4P6, простых в монтаже, стоящих копейки, но и памяти имеющих единицы килобайт.

Такие контроллеры позволяют делать вполне себе серьёзные штуки (ну вот у нас, например, такая вполне себе годная измериловка сделана на STM32F042K6T6 с 6 КБ ОЗУ, от которых свободными остаются чуть больше 100 байт), но при обращении с памятью при работе с ними нужна определённая аккуратность.

Об этой аккуратности и хочу поговорить. Статья будет короткая, профессионалы ничего нового не узнают — но начинающим эти знания очень рекомендуется иметь.

В этой статье рассказывается, как писать синтаксические анализаторы с помощью этой небольшой библиотеки на с++.

Обычно, текст на машинном языке состоит из предложений, те — из подпредложений, а те, в свою очередь, из подподпредложений, и так вплоть до символов.

Например, элемент xml состоит из открывающего тега, содержимого и закрывающего тега. —> Открывающий тег состоит из '<', имени тега, возможно пустого списка атрибутов и '>'. —> Закрывающий тег состоит из '</', имени тега и '>'. —> Атрибут состоит из имени, знаков '=', '"', строки символов и снова '"'. —> Содержимое в свою очередь тоже может содержать элементы. —> И т.д. Таким образом, после разбора получается синтаксическое дерево.

Такие языки удобно описывать формой Бэкуса-Наура (БНФ), где каждый нетерминал соответствует некоторому предложению языка. Когда мы пишем программы, мы обычно разбиваем их на функции и подфункции, и раз мы собрались писать синтаксический анализатор, пусть каждому нетерминалу БНФ соответствует одна функция нашего анализатора, и пусть каждая такая функция:

• пытается разобрать это предложение с заданной позиции
• возвращает, удалось ли ей это сделать
• возвращает позицию, где закончился разбор или произошла ошибка
• а также, возможно, возвращает некоторые дополнительные данные, которые мы хотим получить в результате разбора

Например для БНФ вида expr ::= expr1 expr2 expr3 будем писать такую функцию:

Всем привет! В этой статье речь пойдет о реализации быстрого преобразования Фурье в формате с плавающей точкой на ПЛИС. Будут показаны основные особенности разработки ядра от самой первой стадии до готового конфигурируемого IP-ядра. В частности, будет проведено сравнение с готовыми ядрами фирмы Xilinx, показаны преимущества и недостатки тех или иных вариантов реализации. В статье будет рассказано о главной особенности ядра БПФ и ОБПФ — об отсутствии необходимости переводить данные в натуральный порядок после БПФ и ОБПФ для их совместной связки. В этой статье я постараюсь отразить всё тонкости реализации проекта под названием FP23FFTK, приведу реальные примеры использования готового ядра. Проект написан на языке VHDL и заточен под FPGA фирмы Xilinx последних семейств.

Безопасности на хабре посвящен целый хаб, и, пожалуй, никто особенно не задумывается, что именно вкладывается в понятие «безопасность», и так все ясно: информационная безопасность (security). Однако, есть еще и другая сторона безопасности, safety, связанная с рисками для здоровья и жизни людей, а также окружающей среды. Поскольку информационные технологии сами по себе опасности не представляют, то обычно говорят о функциональной составляющей, то есть о безопасности, связанной с правильным функционированием компьютерной системы. Если информационная безопасность стала критична с появлением интернета, то функциональная безопасность рассматривалась и до появления цифрового управления, ведь аварии происходили всегда.

Данная статья начинает серию публикаций на тему функциональной безопасности.

Информационной безопасности АСУ ТП посвящено немало статей на хабре. Функциональной безопасности авторы тоже касались, как в хабе по SCADA, так и в хабе по промышленному программированию АСУ ТП, но, как мне показалось, несколько вскользь. Поэтому я предлагаю короткую информацию об этом важном свойстве, от которого напрямую зависит, получит ли SkyNET контроль над человечеством.
В статье сделаны некоторые обобщения для АСУ ТП, а также для встроенных и кибер-физических систем.

Привет, Хаброжители! Эта книга основана на онлайн-курсах по алгоритмам, которые Тим Рафгарден ведет на Coursera и Stanford Lagunita, а появились эти курсы благодаря лекциям для студентов, которые он читает в Стэнфордском университете на протяжении многих лет.

Алгоритмы — это сердце и душа computer science. Без них не обойтись, они есть везде — от сетевой маршрутизации и расчетов по геномике до криптографии и машинного обучения. «Совершенный алгоритм» превратит вас в настоящего профи, который будет ставить задачи и мастерски их решать как в жизни, так и на собеседовании при приеме на работу в любую IT-компанию. Тим Рафгарден расскажет об асимптотическом анализе, нотации большое-О, алгоритмах «разделяй и властвуй», рандомизации, сортировки и отбора. Книга адресована тем, у кого уже есть опыт программирования. Вы перейдете на новый уровень, чтобы увидеть общую картину, разобраться в низкоуровневых концепциях и математических нюансах.

Существует мнение, что использование С++ при разработке программного обеспечения для микроконтроллеров это как стрельба из пушки по воробьям. Мол код получается большого размера и неповоротливый, а мы привыкли бороться за каждый бит в ОЗУ или ПЗУ. И программное обеспечение для микроконтроллера может быть написано обязательно на Си. Действительно, ведь язык Си был задуман как альтернатива ассемблеру, код должен был быть такой же компактный и быстрый, а читаемость и удобство разработки позволять легко писать довольно большие программы. Но ведь когда-то и разработчики на ассемблере говорили тоже самое про Си, с тех пор утекло много воды и программистов, использующих только ассемблер, можно по пальцам пересчитать. Конечно, ассемблер еще играет важную роль в разработке кода для быстрых параллельных вычислений, написании ОСРВ, но это скорее исключение из правил. Так же как когда-то Си пробивал себе дорогу в качестве стандарта для встроенного ПО, так и язык С++ уже вполне может заменить Си в этой области. С++ стандарта С++14 и современные компиляторы имеют достаточно средств для того чтобы создавать компактный код и не уступать по эффективности коду, созданному на Си, а благодаря нововведениям быть понятнее и надежнее. Ниже приведен код поиска наименьшего числа в массиве из 5 целых чисел на двух языках Си и С++ на компиляторе IAR for ARM 8.20 с отключенной оптимизацией.

Многие знакомы со словом «JTAG», но знакомство это скорее всего поверхностное. В этой статье я хочу перевести Вас на новый уровень, так сказать «во френдзону». Возможно, для многих я не открою ничего нового, но надеюсь тем, кто давно хотел ознакомиться, будет интересно почитать. Итак, от винта.

Привет, Хабр!

Почитал я некоторые ранее опубликованные статьи о том, как жить славному молодцу, перед которым встала задача спаять 10-50-100 устройств из резисторов и микросхем, и взгрустнул, ибо во всех в них советы были даны если не вредные, то и не сильно полезные.


А вот, например, совет держать включённый паяльник за ручку — полезный!

В связи с этим хочу рассказать, как можно легко решить задачу, совершенно типичную для пары-тройки собравшихся вместе индивидуальных разработчиков-фрилансеров, небольшой компании по разработке электроники или опытного отдела в компании покрупнее:

• регулярно надо делать 5-10-50-100 плат с SMD-компонентами
• по возможности быстро
• по возможности дёшево

Если вы можете позволить себе — что по срокам, что по деньгам — услуги «Резонита» или «Компэла» (сотрудничающего, впрочем, с «Резонитом») по сборке модулей под ключ, то текст ниже в общем и целом не для вас. Однако, на практике даже в достаточно крупных компаниях люди, занимающиеся опытными образцами, часто собирают их сами — потому что это занимает пару дней вместо недели, потому что всегда можно на ходу что-то подправить, потому что не надо бегать между начальством и бухгалтерией со счетами и актами… В мелких же вопрос упирается попросту в деньги.

Тем более, что в наше время базовое оборудование, позволяющее делать подобные вещи достаточно быстро и достаточно дёшево, доступно даже любителю-одиночке.

Данная статья является продолжением цикла по программированию микроконтроллеров на базе ядра Cortex-M.
Первую статью можно прочитать здесь:
Начинаем изучать Cortex-M на примере STM32
Задачей статей является подробное описание особенностей, возникающих при программировании МК. Материал не предназначен для желающих за 10 минут запустить пример мигания светодиодом. Я постараюсь подробно описать то, что часто скрывают от новичков, чтобы их не напугать.

Мне очень хочется, чтобы программисты использующие стандартные библиотеки, шаблоны, примеры и т.д. понимали как все это работает. А при отсутствии этих самых библиотек и примеров могли самостоятельно решить свою задачу.

Основной акцент сделан на изучение документации на ядро Cortex-M и документации на конкретный контроллер.
На этот раз речь пойдет про прерывания, а так же будут затронуты некоторые вопросы архитектуры памяти и структуры прошивки МК.

В жизни каждого плисовода наступает момент, когда требуется написать собственный загрузчик файла конфигурации в ПЛИС. Пришлось мне участвовать в разработке учебного стенда для кафедры одного технического вуза. Стенд предназначен для изучения цифровой обработки сигналов, хотя в рамках этой статьи это не имеет особого значения. А значение имеет то, что в основе стенда стоит ПЛИС (Altera Cyclone IV), на которой по задумке автора стенда студенты собирают всякие схемы ЦОС. Стенд подключается к компьютеру через USB. Требуется выполнить загрузку ПЛИС с компьютера через USB.

Принято решение для подключения к ПК использовать FTDI в ее двухканальной ипостаси — FT2232H. Один канал будет использован для конфигурации ПЛИС, другой может быть использован для высокоскоростного обмена в режиме FIFO.

Введение

Я математик-программист. Самый большой скачок в своей карьере я совершил, когда научился говорить:«Я ничего не понимаю!» Сейчас мне не стыдно сказать светилу науки, что мне читает лекцию, что я не понимаю, о чём оно, светило, мне говорит. И это очень сложно. Да, признаться в своём неведении сложно и стыдно. Кому понравится признаваться в том, что он не знает азов чего-то-там. В силу своей профессии я должен присутствовать на большом количестве презентаций и лекций, где, признаюсь, в подавляющем большинстве случаев мне хочется спать, потому что я ничего не понимаю. А не понимаю я потому, что огромная проблема текущей ситуации в науке кроется в математике. Она предполагает, что все слушатели знакомы с абсолютно всеми областями математики (что абсурдно). Признаться в том, что вы не знаете, что такое производная (о том, что это — чуть позже) — стыдно.

Но я научился говорить, что я не знаю, что такое умножение. Да, я не знаю, что такое подалгебра над алгеброй Ли. Да, я не знаю, зачем нужны в жизни квадратные уравнения. К слову, если вы уверены, что вы знаете, то нам есть над чем поговорить! Математика — это серия фокусов. Математики стараются запутать и запугать публику; там, где нет замешательства, нет репутации, нет авторитета. Да, это престижно говорить как можно более абстрактным языком, что есть по себе полная чушь.

Привет!

Выяснив, что многие знакомые программисты не помнят комплексные числа или помнят их очень плохо, я решил сделать небольшую шпаргалку по формулам.



А школьники могут что-то новое узнать ;)
// Всех кого заинтересовал прошу под кат.

От загрузчика к ядру

Если вы читали предыдущие статьи, то знаете о моём новом увлечении низкоуровневым программированием. Я написал несколько статей о программировании на ассемблере для x86_64 Linux и в то же время начал погружаться в исходный код ядра Linux.

Мне очень интересно разобраться, как работают низкоуровневые штуки: как программы запускаются на моём компьютере, как они расположены в памяти, как ядро управляет процессами и памятью, как работает сетевой стек на низком уровне и многое другое. Итак, я решил написать еще одну серию статей о ядре Linux для архитектуры x86_64.

Обратите внимание, что я не профессиональный разработчик ядра и не пишу код ядра на работе. Это всего лишь хобби. Мне просто нравятся низкоуровневые вещи и интересно в них копаться. Поэтому если заметите какую-то путаницу или появилятся вопросы/замечания, свяжитесь со мной в твиттере, по почте или просто создайте тикет. Буду благодарен.

Привет, Хабр!

После волны, поднятой моим предыдущим постом, довольно заметное число людей спрашивали меня (в фейсбуке, в личке и т.п.), на что, собственно, обращать внимание, чтобы вместо умной розетки на ардуино не получить очередной тазик-эвтаназик.


Тема это большая и сложная, но я постараюсь выделить основные моменты — не в последнюю очередь на основании ошибок, которые я видел во всевозможных реальных устройствах и проектах, в том числе публиковавшихся на Хабре. Я не буду долго и нудно перечислять ГОСТы, но перечислю совсем базовые вещи, которые необходимо понимать и соблюдать, чтобы не убить хотя бы себя (если вы планируете не убивать также и окружающих, то после завершения этой статьи не поленитесь пролистать и релевантные ГОСТы).

Итак, вы собрались делать устройство, которое как минимум одним своим концом включается в розетку.

Всем привет! В этой статье речь пойдет об одной важной части цифровой обработки сигналов — оконной фильтрации сигналов, в частности на ПЛИС. В статье будут показаны способы проектирования классических окон стандартной длины и «длинных» окон от 64K до 16M+ отсчетов. Основной язык разработки — VHDL, элементная база — современные кристаллы FPGA Xilinx последних семейств: это Ultrascale, Ultrascale+, 7-series. В статье будет показана реализация CORDIC — базового ядра для конфигурации оконных функций любой длительности, а также основных оконных функций. В статье рассмотрен метод проектирования с помощью языков высокого уровня С/C++ в Vivado HLS. Как обычно, в конце статьи вы найдете ссылку на исходные коды проекта.

КДПВ: типичная схема прохождения сигнала через узлы ЦОС для задач анализа спектра.

На всякий случай, а то вдруг санкции применят (смаил). Описываемый случай не имеет никакого отношения к реальности и является целиком и полностью выдумкой автора

Раньше было про потоки, семафоры, очереди и HAL

Как-то раз попросили меня посмотреть на одно очень дорогостоящее устройство. Проблема была одна: среди использующих это устройство возникло стойкое убеждение, что 99,99% его цены происходит от того факта, что производитель этого устройства монополист в своей сфере и деваться пользователям этого устройства некуда.



Вооружившись осциллографом, я полез внутрь.

HAL 9000: I'm completely operational, and all my circuits are functioning perfectly.

или это должно быть первой статьей, но я почему-то всегда пишу подобное ближе к концу

Раньше было про потоки, про семафоры и очереди

Одним из основных препятствий для перехода на STM32 является обилие текстов, инструкций и мануалов, описывающих работу с контроллером. Виновником этого обилия стала сама STMicroelectronics, которая поначалу планомерно запутывала своих пользователей, а затем предлагала неверные варианты выхода.

Проблема заключается в многообразии выпускаемых контроллеров, которые почему-то требовали разных процедур инициализации даже для одной и той же периферии. И код, работающий на одном контроллере, отказывался работать на другом. В результате по сети гуляют сборники шаманских рецептов, для понимания которых требуется куча времени и воскуривание даташитов.

Но не так давно ST поняла, в какую яму она угодила и начала усиленно из нее выбираться, привлекая новые силы. И именно благодаря этому сейчас время старта сократилось до несуразно маленьких величин. Как это выглядит на практике? Добро пожаловать под кат.