Всем доброго! Вот мы и добрались до тематики С++ на наших курсах и по нашей старой доброй традиции делимся тем, что мы нашли достаточно интересным при подготовке программы и то, что будем затрагивать во время обучения.

Инфографика:



Когда нам нужно оптимизировать код, мы должны отпрофилировать его и упростить. Однако, иногда имеет смысл просто узнать приблизительную стоимость некоторых популярных операций, чтобы не делать с самого начала неэффективных вещей (и, надеюсь, не профилировать программу позже).

Продолжаем серию статей, посвященных многоядерным цифровым сигнальным процессорам TMS320C6678. В данной статье будет рассмотрена подсистема памяти ядра. Архитектура памяти процессора — один из ключевых моментов, напрямую влияющих на его эффективность. Знание особенностей организации архитектуры памяти позволяет разработчику более рационально использовать ресурсы DSP. Современные процессоры имеют достаточно сложную архитектуру памяти, включающую несколько уровней и контроллеры кэш. При этом в случае DSP работа с памятью усложняется наличием свободы выбора объемов кэш-памяти на разных уровнях, а для многоядерных процессоров характерна проблема синхронизации кэш разных ядер.

Продолжаем рассматривать устройство многоядерного DSP TMS320C6678. Данная статья посвящена устройству операционных ядер процессора. Архитектура ядер описывается кратко с акцентом на сравнении платформы С66х с более ранними хорошо известными моделями С6000.

Операционное ядро сигнального процессора – это основной элемент, непосредственно реализующий вычислительные действия, направленные на осуществление обработки сигнала в соответствии с алгоритмом, диктуемым заложенной в процессор программой. Многоядерные процессоры семейства TMS320C66xх содержат набор операционных ядер, что является предпосылкой соответствующего роста вычислительной производительности устройства по сравнению с одноядерными процессорами. Далее будет рассмотрено одно типовое ЦСП-ядро процессора TMS320C66хх.

В статье описывается подход к программированию многоядерных сигнальных процессоров на основе OpenMP. Рассматриваются директивы OpenMP, разбирается их смысл и варианты использования. Делается акцент на цифровых сигнальных процессорах. Примеры применения директив OpenMP выбраны приближенными к задачам цифровой обработки сигналов. Реализация проводится на процессоре TMS320C6678 фирмы Texas Instruments, включающем 8 DSP-ядер. В части I статьи рассматриваются основные директивы OpenMP. Во II части статьи планируется дополнить список директив, а также рассмотреть вопросы внутренней организации работы OpenMP и вопросы оптимизации программного обеспечения.

Данная статья отражает лекционно-практический материал, предлагаемый слушателям в рамках курсов повышения квалификации по программе «Многоядерные процессоры цифровой обработки сигналов C66x фирмы Texas Instruments», проводимых ежегодно в Рязанском радиотехническом университете. Статья планировалась к публикации в одном из научно-технических журналов, но в силу специфики рассматриваемых вопросов было принято решение о накоплении материала для учебного пособия по многоядерным DSP-процессорам. А пока данный материал будет копиться, он вполне может полежать на страницах Интернета в свободном доступе. Отзывы и пожелания приветствуются.

Данная статья открывает серию публикаций, посвященных многоядерным цифровым сигнальным процессорам TMS320C6678. В статье дается общее представление об архитектуре процессора. Статья отражает лекционно-практический материал, предлагаемый слушателям в рамках курсов повышения квалификации по программе «Многоядерные процессоры цифровой обработки сигналов C66x фирмы Texas Instruments», проводимых в Рязанском государственном радиотехническом университете.

Целью данной публикации не является полный анализ синхронизаторов из пакета java.util.concurrent. Пишу её, прежде всего, как справочник, который облегчит вхождение в тему и покажет возможности практического применения классов для синхронизации потоков (далее поток = thread).

В java.util.concurrent много различных классов, которые по функционалу можно поделить на группы: Concurrent Collections, Executors, Atomics и т.д. Одной из этих групп будет Synchronizers (синхронизаторы).



Синхронизаторы – вспомогательные утилиты для синхронизации потоков, которые дают возможность разработчику регулировать и/или ограничивать работу потоков и предоставляют более высокий уровень абстракции, чем основные примитивы языка (мониторы).

Я работаю программистом уже много лет, на протяжении которых, как это ни странно, я всё время что-то программирую. И вот какую интересную вещь я заметил: в коде, написанном мной месяц назад, всегда хочется что-то чуть-чуть поправить. В код полугодичной давности хочется поменять очень многое, а код, написанный два-три года назад, превращает меня в эмо: хочется заплакать и умереть. В этой статье я опишу два подхода. Благодаря первому архитектура программы получается запутанной, а сопровождение — неоправданно дорогим, а второй — это принцип KISS.

Итак, представим себе, что есть два программиста. Один из них умный, прочёл кучу статей на Хабре, знает каталог GoF наизусть, а Фаулера — в лицо. Другой же делает всё просто. Первого будут звать, например, Борис Н., а второго — Маркус П. Само собой, имена вымышленные, и все совпадения с реальными людьми и программистами случайны.

Итак, к ним обоим приходит проектный менеджер (если в вашей вселенной PM не ходит сам к программистам, назовите его как-то иначе, например BA или lead, сути это не изменит) и говорит:
— Ребята, нам нужно, чтобы делался хлеб.

Именно так, «делался», без уточнения способа производства.

Как же поступят наши программисты?

Шаблоны проектирования — это способ решения периодически возникающих проблем. Точнее, это руководства по решению конкретных проблем. Это не классы, пакеты или библиотеки, которые вы можете вставить в своё приложение и ожидать волшебства.

Как сказано в Википедии:

В программной инженерии шаблон проектирования приложений — это многократно применяемое решение регулярно возникающей проблемы в рамках определённого контекста архитектуры приложения. Шаблон — это не законченное архитектурное решение, которое можно напрямую преобразовать в исходный или машинный код. Это описание подхода к решению проблемы, который можно применять в разных ситуациях.

Будьте осторожны

• Шаблоны проектирования — не «серебряная пуля».
• Не пытайтесь внедрять их принудительно, последствия могут быть негативными. Помните, что шаблоны — это способы решения, а не поиска проблем. Так что не перемудрите.
• Если применять их правильно и в нужных местах, они могут оказаться спасением. В противном случае у вас будет ещё больше проблем.

В статье приведены примеры на PHP 7, но пусть вас это не смущает, ведь заложенные в шаблонах принципы неизменны. Кроме того, внедряется поддержка других языков.

Статья на перевод предложена alessandro893. Материал взят с обширного справочного сайта, описывающего, в частности, принципы работы и устройство радаров.

Антенна – это электрическое устройство, преобразующее электроэнергию в радиоволны и наоборот. Антенна используется не только в радарах, но и в глушилках, системах предупреждения об облучении и в системах коммуникаций. При передаче антенна концентрирует энергию передатчика радара и формирует луч, направляемый в нужную сторону. При приёме антенна собирает возвращающуюся энергию радара, содержащуюся в отражённых сигналах, и передаёт их на приёмник. Антенны часто различаются по форме луча и эффективности.


Слева – изотропная антенна, справа – направленная

Дипольная антенна

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.

AVR

Микроконтроллеры AVR фирмы Atmel хорошо знакомы разработчикам и не нуждаются в особом представлении. Эти устройства используют модифицированную гарвардскую архитектуру и демонстрируют приличную производительность при низком энергопотреблении. Видимо не будет преувеличением сказать, что сегодняшней популярностью AVR во многом обязан проекту Arduino.

Введение

Данная статья является продолжением цикла статей: Использование паттерна синглтон [1], Синглтон и время жизни объекта [2], Обращение зависимостей и порождающие шаблоны проектирования [3], Реализация синглтона в многопоточном приложении [4]. Сейчас я хотел бы поговорить о многопоточности. Эта тема настолько объемна и многогранна, что охватить ее всю не представляется возможным. Здесь я заострю внимание на некоторых практичных вещах, которые позволят вообще не думать о многопоточности, ну или думать о ней в крайне минимальном объеме. Если говорить точнее, то думать о ней только на этапе проектирования, но не реализации. Т.е. будут рассмотрены вопросы о том, как сделать так, чтобы автоматически вызывались правильные конструкции без головной боли. Такой подход, в свою очередь, позволяет значительно уменьшить проблемы, вызванные состояниями гонок (race condition, см. Состояние гонки [5]) и взаимными блокировками (deadlock, см. Взаимная блокировка [6]). Этот факт уже сам по себе представляет немалую ценность. Также будет рассмотрен подход, который позволяет иметь доступ к объекту из нескольких потоков одновременно без использования каких-либо блокировок и атомарных операций!

В данной статье рассматривается ряд возможностей С++11, которые все разработчики должны знать и использовать. Существует много новых дополнений к языку и стандартной библиотеке, эта статья лишь поверхностно охватывает часть из них. Однако, я полагаю, что некоторые из этих новых функций должны стать обыденными для всех разработчиков С++. Подобных статей наверное существует много, в этой я предприму попытку составить список возможностей, которые должны войти в повседневное использование.

Сегодня в программе:

• auto
• nullptr
• range-based циклы
• override и final
• строго-типизированный enum
• интеллектуальные указатели
• лямбды
• non-member begin() и end()
• static_assert и классы свойств
• семантика перемещения

Резистор: кусочек материала, сопротивляющийся прохождению электрического тока. К обоим концам присоединены клеммы. И всё. Что может быть проще?

Оказывается, что это совсем не просто. Температура, ёмкость, индуктивность и другие параметры играют роль в превращении резистора в довольно сложный компонент. И использовать его в схемах можно по-разному, но мы сконцентрируемся на разных видах резисторов фиксированного номинала, на том, как их делают и как они могут пригодиться в разных случаях.

Начнём с самого простого и старого.

Углеродные композиционные резисторы

Все программы должны быть правильными, но некоторые программы должны быть быстрыми. Если программа обрабатывает видео-фреймы или сетевые пакеты в реальном времени, производительность является ключевым фактором. Недостаточно использовать эффективные алгоритмы и структуры данных. Нужно писать такой код, который компилятор легко оптимизирует и транслирует в быстрый исполняемый код.


В этой статье мы рассмотрим базовые техники оптимизации кода, которые могут увеличить производительность вашей программы во много раз. Мы также коснёмся устройства процессора. Понимание как работает процессор необходимо для написания эффективных программ.

Маргарет Гамильтон стоит рядом с написанным ей исходным кодом бортового компьютера «Аполлона»

Лаборатория реактивного движения (Jet Propulsion Laboratory) — научно-исследовательский центр НАСА, ответственный за большинство беспилотных космических кораблей США. Там пишут много кода, и права на ошибку у них намного меньше, чем у обычных программистов.

В JPL пишут на Си, и на их сайте есть документ "JPL Institutional Coding Standard", описывающий жесткие стандарты кодирования внутри организации. Они напоминают правила программирования для встроенных (embedded) систем и систем реального времени, с ограниченными ресурсами. Но многие из правил эти просто принципы хорошего программирования. Ограничение сложности, максимальное упрощение для последующего чтения кода и отладки, отсутствие побочных эффектов. Мы в Хекслете постоянно говорим об этом в вебинарах и, конечно, в самих курсах. Мы считаем очень важным как можно раньше поднимать эти темы, поэтому про функции и побочные эффекты начинаем говорить в самом первом курсе «Основы программирования», который рассчитан на новичков. Это бесплатный курс, кстати, и в нем есть практика на языке JavaScript.

Спасибо хабраюзеру Boletus за важную поправку и дополнение:
В 2006 году Gerard Holzmann с коллективом сформулировал 10 основных правил для JPL в документе «The Power of 10: Rules for Developing Safety-Critical Code». Они вошли в основу нынешнего стандарта, наряду с MISRA C и другими дополнениями. Статья в Википедии.

Вот перевод этого списка.

Идея, лежащая в основе всех алгоритмов сжатия с потерями, довольно проста: на первом этапе удалить несущественную информацию, а на втором этапе к оставшимся данным применить наиболее подходящий алгоритм сжатия без потерь. Основные сложности заключаются в выделении этой несущественной информации. Подходы здесь существенно различаются в зависимости от типа сжимаемых данных. Для звука чаще всего удаляют частоты, которые человек просто не способен воспринять, уменьшают частоту дискретизации, а также некоторые алгоритмы удаляют тихие звуки, следующие сразу за громкими, для видеоданных кодируют только движущиеся объекты, а незначительные изменения на неподвижных объектах просто отбрасывают. Методы выделения несущественной информации на изображениях будут подробно рассмотрены далее.

Как я уже обещал постом ранее, представляю вашему вниманию вторую часть большого рассказа о сжатии изображений. На этот раз речь пойдёт о методах сжатия изображений без потерь.

Мы с моим научным руководителем готовим небольшую монографию по обработке изображений. Решил представить на суд хабрасообщества главу, посвящённую алгоритмам сжатия изображений. Так как в рамках одного поста целую главу уместить тяжело, решил разбить её на три поста:
1. Методы сжатия данных;
2. Сжатие изображений без потерь;
3. Сжатие изображений с потерями.
Ниже вы можете ознакомиться с первым постом серии.