Прим. редактора: статья датирована 2008 годом, поэтому некоторые даты потеряли свою актуальность.

В этом году исполняется сорок лет со дня изобретения одного почти забытого устройства, ставшего впоследствии первым персональным компьютером. Удивительно, но события, описанные в статье, имели место вовсе не в Калифорнии.

Эпоху ПК x86 принято отсчитывать с 1972 года, с момента, когда Intel Corp. разработала чип 8008, 8-битного преемника 4-битного 4004. Последний был создан годом ранее и вошел в историю как первый в мире микропроцессор.

Но на деле история чуть сложнее и интереснее. Во-первых, «биография» x86 началась на 4 года раньше, еще в 1968 году. Её основоположник — ныне почти забытый инженер Остин Рош из Сан-Антонио. Он горел идеей создания персонального компьютера.


Основатели CTC

Intel 8086 – один из самых влиятельных из когда-либо созданных компьютерных чипов. Он создал архитектуру x86, доминирующую в современных настольных и серверных компьютерах. Я занимался реверс-инжинирингом 8086 на основе фотографий кристаллов, и в данной статье я опишу реализацию регистрового файла (набора регистров).


Кристалл 8086. Отмечено место хранения регистров. Верхние регистры используются блоком интерфейса шины для доступа к памяти, а нижние регистры общего назначения используются исполнительным блоком. Буфер команд – это 6-байтная очередь, состоящая из заранее запрошенных команд.

Микропроцессор Intel 8086 – один из самых влиятельных чипов. Порождённая им архитектура х86 и по сей день доминирует среди настольных и серверных компьютеров. И всё же этот чип ещё достаточно прост для того, чтобы его цепи можно было изучать под микроскопом и разбираться в них. В этой статье я объясню реализацию динамической защёлки [одноступенчатый триггер] – схемы, удерживающей один бит. В 8086 есть более 80 защёлок, разбросанных по всему чипу, и удерживающих различные важные биты статуса процессора, но я сконцентрируюсь на восьми из них, реализующих регистр команд и хранящих выполняющуюся команду.

У 8086-го есть более 80 защёлок. Некоторые из них хранят значения контактов AD (address/data) или управляющих контактов. Другие хранят текущий адрес микрокода и микрокоманды, а также адрес возврата из подпрограммы микрокода. В третьих хранятся биты исходного и выходного регистра команд, и АЛУ-операция команды. Во многих хранятся статусы внутреннего состояния, в которых я пока ещё разбираюсь.

<< До этого: Эра фрагментации, часть 4: анархисты

В 1990-м Джон Куотерман, консультант по сетевым технологиям и эксперт в области UNIX, опубликовал всеобъемлющий обзор состояния компьютерных сетей на тот момент. В небольшом разделе, посвящённом будущему вычислительных систем, он предсказал появление единой глобальной сети для «электронной почты, конференций, передачи файлов, удалённого входа в систему – так же, как сегодня существует всемирная телефонная сеть и всемирная почта». Однако особой роли интернету он не придал. Он предположил, что эта всемирная сеть «скорее всего, будет управляться правительственными службами связи», кроме США, «где ею будут управлять региональные подразделения Bell Operating Companies и операторы междугородней связи».

Целью данной статьи будет объяснить, как своим внезапным взрывным экспоненциальным ростом интернет настолько грубо опроверг совершенно естественные предположения.

Одна из недооценённых характеристик ранних микропроцессоров – сложность в распределении питания внутри интегральной схемы. У современного процессора может быть 15 слоёв металла с проводниками, но у чипов из 1970-х, например, у 8086, был всего один металлический слой, из-за чего разводка проводников представляла собой проблему. Сигналы тактовой частоты (синхросигналы) тоже нужно доводить до всех частей чипа, чтобы все они работали синхронно.

На фото ниже показан кристалл 8086 под микроскопом. Виден металлический слой сверху чипа, под которым прячутся кремниевая подложка и поликремниевый слой с проводниками. По периметру кристалла снаружи крохотная проволочная разварка соединяет площадки кристалла с внешними ногами. У 8086 площадка питания расположена сверху, а площадки земли – сверху и снизу. У каждой из них есть два проводка проволочной разварки, что удваивает величину поддерживаемого тока. Видны широкие металлические дорожки, идущие от площадок питания и земли. Они распределяют питание по чипу.

Все ПК из списка ниже в свое время выглядели, как гости из будущего. Возможно, так и есть, ведь они стали началом современной компьютерной индустрии. Всего в списке 20 моделей разных лет, расставленных автором статьи по значимости в порядке возрастания. Список субъективный, но в нем оказались действительно те модели, что стали историей. Если список кажется некорректным — это можно исправить. В конце статьи — голосование, которое позволит определить значимость каждого компьютера из списка по мнению Хабра.

Случаи, когда изобретатель создает сложное электротехническое устройство с нуля, полагаясь при этом исключительно на собственные изыскания, чрезвычайно редки. Как правило, те или иные девайсы рождаются на стыке сразу нескольких технологий и стандартов, созданных разными людьми в разное время. Для примера возьмем банальную флешку. Это портативный носитель данных, выполненный на базе энергонезависимой памяти NAND и оснащенный встроенным USB-портом, который используется для подключения накопителя к клиентскому устройству. Таким образом, чтобы понять, как подобный девайс в принципе мог появиться на рынке, необходимо проследить историю изобретения не только самих чипов памяти, но и соответствующего интерфейса, без которого привычных нам флешек попросту бы не существовало. Давайте же попробуем это сделать.

Программируемая Логическая Интегральная Схема (ПЛИС) может реализовать произвольную логику, что угодно, от микропроцессора до генератора видеосигнала или майнера криптовалюты. ПЛИС состоит из множества логических блоков, каждый из которых обычно состоит из триггера и логической функции, а также из сети проводников, соединяющей логические блоки. Что делает ПЛИС особенной, это то, что она является программируемым аппаратным обеспечением, вы можете сконфигурировать каждый логический блок и соединения между ними. В результате вы можете построить сложную цифровую схему без физического соединения каждого логического элемента и триггера, что обошлось бы вам в стоимость разработки заказной интегральной схемы.


Фотография показывает один из 64 блоков микросхемы XC2064. Слои металлизации убраны, мы видим кремний и поликремниевые транзисторы, лежащие под металлизацией. По ссылке вы можете увидеть фото в большем масштабе: siliconpr0n.

С современными жёсткими дисками (Hard Disk Drive, HDD) связано одно интересное противоречие. С одной стороны это — вершина инженерной мысли, достойный продукт индустрии точного машиностроения, производящийся в огромных количествах. С другой — они представляют технологию хранения данных, которую критикуют все кому не лень. Как только их не обзывают, вспоминая, например, то, что в них используется оксид железа, или попросту — ржавчина. Но в жёстких дисках, несмотря на это, спокойно, в течение всего срока их службы, крутятся магнитные пластины зеркальной гладкости. Всего в нескольких нанометрах от них находятся головки чтения/записи, за положение которых отвечает специальный электропривод. Он способен с огромной точностью и с высокой скоростью размещать головки над микроскопическими магнитными дорожками.



Несмотря на то, что с течением времени на каждом квадратном миллиметре пластин размещают всё больше и больше дорожек, и на то, что головки чтения-записи каждые несколько лет усложняют, надёжность жёстких дисков постоянно растёт. Так, компания Backblaze, которая занимается хранением данных, подготовила отчёт за второй квартал 2020 года, посвящённый жёстким дискам, которые в ней используются. Как оказалось, годовой уровень отказов дисков, в сравнении с прошлым годом, значительно сократился.

Значит ли это, что HDD со временем становятся надёжнее? Как перспективные технологии магнитной записи, вроде MAMR и HAMR, могут повлиять на показатели надёжности жёстких дисков в ближайшие десятилетия?

Меня раздражает традиционная архитектура бизнес-приложений — об этом я уже говорил. Я критикую — я предлагаю. Сейчас я расскажу, к чему меня привели поиски решений для проблем из предыдущей статьи.

Мне нравится перебирать архитектурные концепции. Всю жизнь я пытаюсь найти в области архитектуры и дизайна ПО что-то работающее и в то же время простое. Не требующее разрыва мозга для понимания и кардинальной смены парадигмы. Идей накопилось порядочно и я решил объединить лучшие из них в своём фреймворке — Reinforced.Tecture. Разработка таких штук даёт гигантское количество пищи для размышлений, я хочу ими поделиться.

Тексты про такие технические вещи обычно до ужаса нудные. Я честно постарался не нудить, поэтому мой текст получился слегка агрессивным. Если вам с этим норм и интересно почитать про архитектуры .NET-приложений — заходите.

NedoOS – многозадачная операционная система для «русского ZX Spectrum» со средами программирования на ассемблере, Basic, Pascal, C, NedoLang. Работает на TR-DOS, FAT16 и FAT32 с длинными именами, поддерживает tar, gz, zip, rar2 и практически все реально используемые форматы спектрумовских файлов, сетевые утилиты включают Web-браузер и Web-сервер, Telnet-клиент и Telnet-сервер, IRC-клиент и др. Под ОС пишутся игры, в том числе сетевые. Сейчас в репозитории 6 участников. Исходный код всей системы (58 программ) составляет 230 тысяч строк на ассемблере и 70 тысяч строк на Си.

Как Tesla увеличивает отставание конкурентов, не выходя за рамки правил агентства по охране окружающей среды США

Толпа конкурентов подбирается к дальности поездки автомобиля Tesla Model S в 412 км. Porsche Taycan попадает в промежуток от 309 до 327 км. Audi e-tron – от 328 до 351 км. Jaguar I-Pace проходит 377 км. Chevy Bolt EV идёт нос к носу со своим расстоянием в 417 км.

Есть только одна проблема. Tesla Model S заслужила эту характеристику у агентства по охране окружающей среды (АООС) США восемь лет назад. Сегодня, по меркам АООС США, модель Tesla с самым большим расстоянием поездки, Model S Long Range Plus, может покрыть невероятные 647 км.

И по расстоянию, проходимому электромобилями, Tesla, судя по всему, вне конкуренции. Несмотря на миллиарды, вливаемые в программы разработки электромобилей, авторитетные автопроизводители не смогли достичь такой дальности поездки — а выигрыш в этой игре остаётся ключевым для выигрыша в поиске покупателей. Так как же Tesla это удаётся?

В продолжение моего поста про вычислимую Вселенную я хочу представить вам свой перевод статьи Стивена Вольфрама, созданной в рамках его проекта The Wolfram Physics Project.

Неожиданное открытие

За прошедшие несколько веков произошел настоящий прорыв в наших знаниях о принципах работы окружающего нас мира. Но несмотря на это, у нас все еще нет фундаментальной теории физики, и мы все так же не имеем ответа на вопрос о том, как именно работает наша Вселенная. Я занимаюсь этой темой уже порядка 50-и лет, но только в последние несколько месяцев все кусочки пазла наконец-то начали складываться вместе. И получающаяся картина оказалась гораздо прекрасней, чем все, что я только мог себе представить.

Если у вас имеется больше одного Linux-компьютера, то вы, вероятно, постоянно пользуетесь ssh. Это — отличный инструмент, но мне всегда казалась в нём странной одна деталь. Несмотря на то, что ssh-соединения позволяют передавать файлы с применением scp и sftp, у нас нет возможности перемещать файлы между локальной и удалённой системой, не запуская программу на локальном хосте, или не подключаясь к локальной машине с удалённой.



Последнее — это настоящая проблема, так как к серверам часто подключаются, находясь в это время за файрволом или за NAT-маршрутизатором, то есть, не имея постоянного IP-адреса. В результате сервер, в любом случае, не сможет подключиться к локальной системе, с которой раньше к нему обращались. Если бы в ssh-сессии можно было бы просто взять локальный или удалённый файл и передать его туда, куда нужно, это было бы очень удобно.

Я, на самом деле, не вполне достиг этой цели, но подобрался к её достижению очень близко. В этом материале я расскажу вам о скрипте, который позволяет монтировать удалённые директории на локальном компьютере. На локальной машине надо будет установить sshfs, но на удалённой, на которую вы, возможно, не можете устанавливать программы, ничего менять не придётся. Если же потратить на настройку систем некоторое время, и если на клиентском компьютере имеется работающий ssh-сервер, то можно будет ещё и монтировать локальные директории на удалённых системах. При этом не придётся беспокоиться о блокировке IP-адресов или портов. Фактически, если вы способны подключиться к удалённой машине, это означает, что вам удастся и то, о чём я хочу рассказать.

В результате, если это всё скомбинировать, оказывается, что я очень близок к цели. Я могу работать с командной оболочкой на клиенте или на сервере и имею возможность удобно читать и записывать файлы на обеих сторонах соединения. Для этого нужно лишь всё правильно настроить.

У каждого компьютера есть ОЗУ, встроенное в процессор или находящееся на отдельной подключенной к системе плате — вычислительные устройства просто не смогли бы работать без оперативной памяти. ОЗУ — потрясающий образец прецизионного проектирования, однако несмотря на тонкость процессов изготовления, память ежегодно производится в огромных объёмах. В ней миллиарды транзисторов, но она потребляет только считанные ватты мощности. Учитывая большую важность памяти, стоит написать толковый анализ её анатомии.

Итак, давайте приготовимся к вскрытию, выкатим носилки и отправимся в анатомический театр. Настало время изучить все подробности каждой ячейки, из которых состоит современная память, и узнать, как она работает.

Зачем же ты, RAM-ео?

Процессорам требуется очень быстро получать доступ к данным и командам, чтобы программы выполнялись мгновенно. Кроме того, им нужно, чтобы при произвольных или неожиданных запросах не очень страдала скорость. Именно поэтому для компьютера так важно ОЗУ (RAM, сокращение от random-access memory — память с произвольным доступом).

Существует два основных типа RAM: статическая и динамическая, или сокращённо SRAM и DRAM.

Мы будем рассматривать только DRAM, потому что SRAM используется только внутри процессоров, таких как CPU или GPU. Так где же находится DRAM в наших компьютерах и как она работает?

Бесплатный, мощный, очень популярный, с кучей дополнений, да что там говорить, сам Фейсбук выбрал его в качестве основного редактора!


Сегодня речь пойдет о редакторе кода Visual Studio Code или просто VS Code. Мы с тобой его установим, настроим, а также применим плагины, которые существенно упростят нам работу.

Python легко использовать. В нем вы можете найти огромное количество библиотек для чего угодно. И это его основное преимущество. Из нескольких строк кода вы ничего не сделаете. Если вам нужны скрипты для личного пользования или для технически подкованной аудитории, то вам даже не придется думать о графическом интерфейсе.

Однако иногда ваша целевая аудитория не сильно подкована технически. Люди не против использовать ваши скрипты на Python до тех пор пока им не нужно смотреть на одну строку кода. В таком случае скриптов командной строки будет недостаточно. В идеале вам нужен графический интерфейс. Цель этого поста использовать только Python.

Библиотеки Python, которые можно использовать для графического интерфейса

По сути, есть 3 большие библиотеки Python для графического интерфейса; Tkinter, wxPython и PyQT. Рассматривая их, я не нашел там ничего из того, что мне нравится в Python. Библиотеки Python, как правило, очень хорошо абстрагируются от супер-технических моментов. Если бы мне нужно было работать с объектно-ориентированным программированием, я мог бы с таким же успехом загрузить Java или .Net.