На написание данного поста меня подвигла недавняя публикация этого и вот этого переводов, в которых авторы в интеллигентной форме выражают свое недовольство по поводу того, как O-оценки вычислительной сложности классических, казалось бы, алгоритмов вступили в диссонанс с их практическим опытом разработки. Основным предметом критики послужила модель памяти, в рамках которой эти оценки были получены — она, де, не учитывает особенности иерархической организации по принципу быстродействия, которая имеет место быть в современных вычислительных системах. От чего и произрастают все последующие неприятности. И судя по наблюдаемой реакции благодарных читателей, авторы далеко не одиноки в своем негодовании и желании «наехать» на классиков с их О-большими. Так возможно, действительно стоит отправить на свалку истории выкладки дядек в белых халатах, сделанные ими для ламповых тугодумающих и пышащих жаром машин, и дать дорогу молодым амбициозным моделям, более точно отражающим анатомию современного «железа»?


Давайте разбираться

Большинство программистов представляют вычислительную систему как процессор, который выполняет инструкции, и память, которая хранит инструкции и данные для процессора. В этой простой модели память представляется линейным массивом байтов и процессор может обратиться к любому месту в памяти за константное время. Хотя это эффективная модель для большинства ситуаций, она не отражает того, как в действительности работают современные системы.

В действительности система памяти образует иерархию устройств хранения с разными ёмкостями, стоимостью и временем доступа. Регистры процессора хранят наиболее часто используемые данные. Маленькие быстрые кэш-памяти, расположенные близко к процессору, служат буферными зонами, которые хранят маленькую часть данных, расположеных в относительно медленной оперативной памяти. Оперативная память служит буфером для медленных локальных дисков. А локальные диски служат буфером для данных с удалённых машин, связанных сетью.


Иерархия памяти работает, потому что хорошо написанные программы имеют тенденцию обращаться к хранилищу на каком-то конкретном уровне более часто, чем к хранилищу на более низком уровне. Так что хранилище на более низком уровне может быть медленнее, больше и дешевле. В итоге мы получаем большой объём памяти, который имеет стоимость хранилища в самом низу иерархии, но доставляет данные программе со скоростью быстрого хранилища в самом верху иерархии.

Несмотря на стремительное развитие процессоров общего назначения (ARM, x86 и более экзотических), не теряют своей актуальности специализированные процессоры цифровой обработки сигналов (ЦОС). Одним из самых популярных процессоров ЦОС с плавающей точкой в родном отечестве стал процессор ADSP-TS201S фирмы Analog Devices. В свое время (10-15 лет назад) этот процессор не знал себе равных в высокопроизводительных системах ЦОС, работающих в реальном времени. Его основные характеристики:

• Частота процессора – 600 MГц
• Объем внутренней памяти – 3 МБайта
• 4 высокоскоростных порта – 600 Мбайт/сек
• Внешняя шина – 100 МГц
• Каналы DMA – 12 каналов

Решения на процессоре ADSP-TS201S хорошо себя зарекомендовали в широком классе аппаратуры как гражданского, так и не очень гражданского назначения. Но всему хорошему приходит сами знаете что конец.

Уязвимость и ошибка логического разделения поселились в плеере gstreamer версий 0.10.x для музыкальных файлов Nintendo Entertainment System, сообщил Крис Эванс в своем блоге о кибербезопасности. Уязвимость системы позволяет получить стабильный доступ к использованию и обхождению 64-битных ASLR, DEP и так далее. Такое стало возможным благодаря наличию поддержки тьюринг-полного скриптования музыкальных файлов внутри плеера. Уязвимость кроется в поддержке обратной совместимости.

Уязвимости подвержена Ubuntu старой, все еще поддерживаемой LTS-версии 12.04.5. В последующих версиях используется новый glibc, и эксплойт в системе уже не работает.

«Любая, достаточно развитая технология неотличима от магии»

Артур Кларк

Более 24 тыс. различных устройств, более тысячи различных производителей – огромная фрагментация — и это только на Android… Как в таком море вариантов выбрать то, что нужно именно вам?

На картинке выше – один прямоугольник соответствует одной модели смартфона, чем больше площадь, тем больше количество на сетях мобильных операторов в мире. Источник картинки: здесь.

Выбор смартфона стал затруднителен как никогда. Лет десять назад дизайн смартфонов имел куда большее значение, каждый новый девайс был уникален внешне – погуглите, посмотрите, например, как выглядели «мультимедийные компьютеры» Nokia N-series! (Например). Это были реальные произведения инженерного искусства. И в первую очередь, дизайн помогал определиться с выбором. Сейчас — другое дело: все смартфоны сенсорные, почти без кнопок, без движущихся частей, прямоугольные, с ходу не просто отличить.

Долгое время развитие микроэлектроники проходило под девизом «меньше и быстрее». Уменьшался техпроцесс, вводились новые элементы архитектуры x86 (наборы расширений инструкций), увеличивалась тактовая частота вычислительного ядра. Когда рост «грубой» производительности упёрся в экономические и физические факторы, популярными стали различные способы параллелизации вычислений. В то же время развивались не только CPU, показывавшие хорошую производительность в однопоточных и сложных вычислениях, но и GPU, способные быстро выполнять большое количество однотипных и простых задач, которые с трудом поддавались обычным процессорам.



Сегодня мы вступаем в новую эпоху развития чипов, отвечающих за проведение вычислений в сердцах десктопов, серверов, мобильных девайсов и носимой электроники. Объединив подходы к обработке информации на CPU и GPU мы разработали новую, открытую архитектуру, без которой дальнейшее исполнение того же закона Мура представляется трудновыполнимым. Встречайте HSA — Гетерогенную Системную Архитектуру.

Приветствуем наших читателей на страницах блога iCover! Исследователи из Университета Колорадо Боулдер (Colorado Boulder), в сотрудничестве с коллегами из Университета Калифорнии, Беркли и Массачусетского Технологического института (MIT), разработали первый действующий прототип энергоэффективного однокристального электронно-оптического микропроцессора, два ядра которого RISC-V обмениваются данными с памятью SRAM не по электрическому, а по оптическому интерфейсу.

Intel объявила о планах выпуска процессора Intel Xeon E3-1500M v5, предназначенного для использования в мобильных рабочих станциях.

В 1968 году был разработан бортовой управляющий компьютер КА Аполлон (Apollo Guidance Computer — AGC), в котором впервые применили микросхемы.

AGC создавался учеными и инженерами в лаборатории приборов Массачусетского технологического института для программы Аполлон. Руководил разработкой Чарльз Старк Дрейпер, а главным конструктором аппаратного обеспечения был Элдон Холл. Изначальные изыскания проводили: Лэнинг Младший, Альберт Хопкинс, Рамон Алонсо и Хьюг Блэйр-Смит. Серийное производство осуществлялось фирмой Рейтеон, причём в группу разработчиков был включён её представитель, Херб Тэлер.

В компьютере использовалось 2800 микросхем, каждая из которых содержала два элемента исключающее ИЛИ. Тактовая частота составляла 2 МГц. Весила модель 250 кг.

Компания Qualcomm выпустила собственную версию серверного процессора, это ARM с 24 ядрами. Таким образом, компания присоединилась к производителям серверных чипов, правда, сделала это довольно поздно. Чипы с ARM архитектурой, по мнению некоторых специалистов, могут быть альтернативой х86 в силу своей энергоэффективности.

Такой процессор может пригодиться владельцам крупнейших дата-центров мира, включая корпорации Facebook и Google, а также сервис-провайдеров и крупные компании. Новый чип, по словам разработчиков, подходит для таких сфер, как когнитивные системы, дата майнинг, SaaS и прочие.

Ученые изобрели новый метод разработки и создания компьютерных микрочипов, который способен значительно ускорить обработку данных как минимум в 1000 раз по сравнению с существующими CPU. Основывается данный метод на материале, называемом углеродными нанотрубками и позволяет строить микрочип в трех измерениях.



По словам Макса Шалакера (Max Shulaker), члена команды дизайнеров чипа и кандидата на получение докторской степени в области электротехники Стэнфордского университета Калифорнии, такой 3D проект значительно экономит место в системе и увеличивает скорость обработки данных. Достигается это благодаря тому, что ученые вмещают память, хранящую все данные и уплотняют число процессоров в миниатюрное пространство.

История создания легенды

Сегодня, в 2018 году, мы отмечаем сорокалетие, пожалуй, ключевого в истории персональных компьютеров процессора, а именно – Intel 8086.


Именно с него началась эпоха архитектуры x86, заложившей основы развития процессоров на многие годы и десятилетия вперед, именно ему мы обязаны взлету популярности компьютера как индивидуальной единицы, доступной каждому пользователю. В честь 40-летнего юбилея процессора, с которого началось превращение Intel в многомиллиардную корпорацию, компания представила небольшой символический подарок своим поклонникам — им стал юбилейный i7-8086K, первым процессором в истории Intel, способным работать на частоте 5 ГГц прямо из коробки.



Но сегодня мы не будем петь дифирамбы инженерам современных процессоров-лидеров, а вернемся в далекое прошлое, в 1976 год, где и началась история Intel 8086. И началась она с совершенно другого процессора.

На презентации NVIDIA SIGGRAPH 2018 генеральный директор компании Дженсен Хуан официально представил долгожданную (и вызвавшую многочисленные слухи и домыслы) архитектуру Turing GPU. Следующее поколение графических процессоров NVIDIA, Turing, будет включать в себя ряд новых функций, и увидит мир уже в этом году. Хотя в центре внимания сегодняшних анонсов оказалась профессиональная визуализация (ProViz), мы ожидаем, что новая архитектура будет использоваться и в других предстоящих продуктах NVIDIA. Сегодняшний обзор это не просто перечисление всех особенностей Тьюринг.

Intel разработала чип 8087 в 1980 году для того, чтобы улучшить производительность ПК с процессорами линеек 8086/8088 (таких, как IBM PC) при выполнении операций с плавающей запятой. Поскольку первые микропроцессоры были предназначены для выполнения операций с целыми числами, выполнение операций с числами с плавающей запятой было медленным, что уже и говорить о выполнение трансцендентных операций, таких как тригонометрические функции или логарифмы. Сопроцессор 8087 значительно повысил скорость выполнения задач с плавающей запятой, все выполнялось почти в 100 раз быстрее. Архитектура 8087 была реализована и в более поздние процессоры Intel, а инструкции 8087 по-прежнему используются в современных x86 ПК. Intel представила в 1980 году чип 8087, предназначенный для улучшения производительности вычислений с плавающей запятой на процессорах 8086 и 8088.

Со 2 по 5 октября в Новосибирске прошла школа по основам цифровой схемотехники, архитектуры и использования Verilog. Формальное название мероприятия: школа для магистрантов и аспирантов, проходившая в Новосибирском государственном техническом университет в рамках XIV Международной научно-технической конференции «Актуальные проблемы электронного приборостроения» АПЭП-2018, проводимой под эгидой IEEE.

Данное мероприятие было в первую очередь ориентировано на тех, кто:

• прочитал книгу Цифровая схемотехника и архитектура компьютера, Д.Харрис, С.Харрис (также известная как H&H или Харрис-и-Харрис);
• хочет применить свои знания на практике, но не понимает, какое оборудование и ПО для этого необходимо и не умеет его использовать;
• является студентом старших курсов или аспирантом и, как предполагается, будет распространять полученные знания (вести в ВУЗе практикумы, лабораторные работы и т.д.).

Анонс: аналогичная школа запланирована с 6 по 9 ноября на базе Института космических и информационных технологий Сибирского федерального университета (ИКИТ СФУ). Вести школу будут Алина Лесковская — аспирант, инженер-конструктор АО ИСС им.М.Ф.Решетнева, а также ее коллеги: Дмитрий Власов и Борис Дудкин. Контакт для регистрации: leskovskayaav@yandex.ru

Если ваша должность звучит как минимум «Junior FPGA Developer», то с высокой вероятностью вы не узнаете в этом посте ничего для себя нового. Для всех остальных – добро пожаловать под кат.

Разумно было бы предполагать, что для ядра довольно легко будет ничего не делать – но это не так. На конференции Kernel Recipes 2018 Рафаэль Высоцкий рассказал о том, чем занимаются процессоры, когда им нечего делать, как это обрабатывает ядро, какие у текущей стратегии есть проблемы, и как его недавняя работа над циклом бездействия улучшила ситуацию с энергопотреблением систем, которые ничего не делают.

Цикл бездействия, одна из подсистем ядра, которую поддерживает Высоцкий, управляет тем, что делает CPU, когда ему не нужно исполнять никаких процессов. Высоцкий очень точно дал все определения: CPU – это такая сущность, которая может принимать инструкции из памяти и выполнять их одновременно с другими сущностями в той же системе, занимающимися тем же самым. На простейшей однопроцессорной системе с одним ядром этим ядром является CPU. Если у процессора несколько ядер, то каждое из этих ядер – CPU. Если у каждого из ядер есть несколько интерфейсов для одновременного исполнения инструкций – Intel называет такую систему "гиперпоточностью" – тогда каждый из этих потоков будет CPU.

Часть 1 → Часть 2 → Часть 3 → Часть 4

Новейшая линейка десктоп-процессоров Intel в основном включает изменения, направленные на энтузиастов производительности. Intel расширила потребительские процессоры до восьми ядер, увеличила частоты, улучшила теплопередачу, а так же обновила оборудование для лучшей защиты от уязвимостей Spectre и Meltdown. Единственный минус: придется раскошелиться и приобрести мощный кулер. На этот раз цены и энергопотребление достигли новых пределов.

Обновление Coffee Lake

В публикации анонса Intel, мы подробно остановилось на трех новых процессорах. Вот краткое напоминание о новейшем чипе на рынке. В настоящее время выпущены три процессора: 8-ядерный Core i9-9900K, способный работать на частоте 5,0 ГГц «из коробки», 8-ядерный Core i7-9700K, который немного дешевле, и 6-ядерный Core i5-9600K, который по спецификациям заслуживает звание «поглотителя рынка».

Если вы когда-нибудь наблюдали за тем, как работают демо-версии роботов, то наверняка замечали, что робот может надолго «зависать», прежде чем продолжить движение. Можно подумать, что таким образом робот размышляет над тем, в какой момент и по какой траектории двигаться. Это предположение недалеко от истины: в этот момент процессор обрабатывает операции планирования движения, что зачастую отнимает много времени.

Исследователи из университета Дьюка нашли способ ускорить планирование движения роботов в три раза при использовании одной двадцатой мощности, требуемой для этого сегодня. В основе их решения лежит специализированный процессор, который может выполнять наиболее трудоемкую часть работы – проверку всех возможных столкновений во всем диапазоне движения робота – с высокой эффективностью.

Фотография кристалла микропроцессора Intel 8008 под микроскопом (см. фотографию большего разрешения 3565×2549)

Энтузиаст микропроцессоров и зарядных устройств Кен Ширрифф (Ken Shirriff) хорошо известен в сообществе электролюбителей. Он раньше публиковал обстоятельные хорошо иллюстрированные репортажи с разбором крохотного зарядного устройства для iPhone, десятка других зарядных устройств, среди которых великолепное изделие Apple даже не самое лучшее. В 2013 году он провёл реверс-инжиниринг ALU в процессоре Z80 по его фотографиям (это процессор из Osborne 1, TRS-80 и Sinclair ZX Spectrum).

Сейчас Шеррифф обратил внимание на исторический процессор Intel 8008 — первый 8-битный центральный процессор, выпущенный фирмой Intel 1 апреля 1972 года, то есть почти 45 лет назад, по цене $120. Микросхема Intel 8008 позиционировалась для продвинутых калькуляторов, но в итоге нашла своё место в первых персональных компьютерах.