💇🏾 🔚 🚓 एनपीएस, कन्वेयर, ऑटोमैटिक कंप्यूटिंग और फिर ... कॉरआउट 🏝️ ❇️ 😴

1. कोरटाइन के बारे में फिर से

मेरे पिछले लेख में, प्रिय हबर, मैंने केवल आधुनिक प्रोग्रामिंग के ज्ञान की समस्याओं पर छुआ। आगामी चर्चा ने केवल सहज आशंकाओं की पुष्टि की जो उत्पन्न हुई: कुख्यात "सैद्धांतिक नींव" तुरंत असहमति का स्रोत बन गया। तथ्य यह है कि वे (असहमति) मौजूद नहीं हो सकते हैं या वे एक अलग प्रकृति के होंगे "वास्तविक" प्रोग्रामर के थोक को परेशान नहीं करते हैं। इसके अलावा, शायद यह विशेष रूप से दिलचस्प नहीं है, क्योंकि प्रोग्रामर मुख्य रूप से एक ब्याज - कोड, कोड और केवल कोड से प्रेरित होते हैं। खैर, लगभग "डॉक्टर के रूप में निर्धारित" [1] ...

अपने लेख और टिप्पणियों में कॉरटीन के विषय पर स्पर्श करते हुए, मैंने सपने में नहीं सोचा था कि वे "वर्तमान" प्रवृत्ति में कितने हैं। हालांकि, इसके साथ या बिना मेरी टिप्पणियों के "हैरान करने वाले" ट्रैक। किस लिए, वे कहते हैं, प्रोग्रामर? हालाँकि, यह मुझे लगता है कि नव स्वीकृत सी ++ 20 और इसके आगे के विकास की संभावनाओं के बारे में लेख पढ़ने के बाद सब कुछ स्पष्ट हो गया [2]। मेरे विस्मय के लिए, यह पता चला कि कोरटाइन मेरे प्रिय C ++ के वर्तमान और भविष्य के नवाचारों में सबसे आगे हैं ( CppCoro पुस्तकालय भी देखें )।

खैर, मुझे बताओ, क्या यह गंभीरता से और / या शांति से एक भौंह लेना संभव है, जो ऐसा लगता है, खुद को किसी के होने की कल्पना करता है? मारो क्या कहा जाता है! :(

कोरटाइन के साथ मेरे परिचित की पृष्ठभूमि (मैं उन्हें पुराने तरीके से सभी को एक ही कहूंगा) निम्नानुसार है। समानांतर करने की आवश्यकता थी, लेकिन कुछ उपयुक्त नहीं था। मुझे उपलब्ध साहित्य का अध्ययन, आविष्कार करना था। नतीजतन, कोरटाइन को तुरंत खारिज कर दिया गया था, और बाद में धागे। इसका कारण यह है कि दोनों ही कार्यक्रमों को व्यवस्थित करने के संरचनात्मक तरीके हैं, न कि कम्प्यूटेशनल मॉडल। लेकिन मैं ऐसा नहीं चाहता था।

जो कुछ मैं अंत में आया उसका विवरण हैबे पर मेरे पिछले लेखों में दिया गया है। यह बातचीत अभी तक दूर है, लेकिन अब के लिए, कोरटाइन को कैसे याद किया गया है, क्योंकि वे पहले से ही इस तरह की चर्चा का विषय बन गए हैं? केवल एक ही प्रक्रिया को रोकने / स्विच करने के "अंक" है। धागे के विपरीत, उन्होंने समानांतर संचालन का अनुकरण करने वाली प्रक्रियाओं के व्यवहार की भविष्यवाणी करना संभव बना दिया। सिद्धांत रूप में, इसने समानता के कार्यान्वयन के लिए प्रणाली के नुकसान को भी कम किया। लेकिन, फिर भी, संक्षेप में, यह सब मौलिक रूप से कुछ नहीं बदला। और चूंकि "डॉट्स" को ऑटोमेटन प्रोग्रामिंग (एपी) मॉडल के राज्यों द्वारा अनुकरण किया गया था, इसलिए कोरटाइन के साथ मेरा परिचित सात के लिए पूरा हो गया था।

लेकिन मैं यह नहीं मान सकता था कि कोरटाइन का अवतार, जिसे अब कॉरटाइन कहा जाता है, क्या वह मुझसे आगे निकल जाएगा। इस से, और मेरा, संभवतः उन पर "हमले" अनुचित थे, जिसके लिए मैं पूरी तरह से ईमानदारी से कोरुटिन के माफी माँगने वालों से माफी माँगता हूँ। शायद जल्दबाजी हो। फिर भी, नई खोज की गई परिस्थितियों ने कोरटाइन के मेरे रवैये को प्रभावित नहीं किया। नए कोड के लिए, उनके पक्ष में तर्क के लिए, मैंने मौलिक रूप से कुछ भी नया नहीं देखा। हालांकि, मैं यह नोट करना चाहता हूं कि धागे के मुकाबले कोरटाइन मेरे करीब और स्पष्ट हैं, क्योंकि जैसा कि मैंने ऊपर कहा था, परिमित ऑटोमेटा (सीए) के आंतरिक राज्यों के सेट का एक एनालॉग।

हालांकि, पश्चाताप बंद करो। आइए हम ऑटोमेटा पर लौटते हैं जो पूरी तरह से "coroutine थीम" को कवर करता है। अगला, मैं समानांतर मॉडल के मॉडलिंग से जुड़े एपी की क्षमताओं को पेश करूंगा जो सिद्धांत और व्यवहार में काफी प्रसिद्ध हैं - एल्गोरिदम के समानांतर समानांतर और पाइपलाइन मॉडल। उनका स्वचालित समाधान, मेरी राय में, अधिक दृश्य, प्राकृतिक और सरल दिखता है, जो एक ही कोरटाइन पर आधारित होगा।

2. एल्गोरिदम के टियर-समानांतर और पाइपलाइन रूप

मान लें कि आपको अभिव्यक्ति की गणना करने की आवश्यकता है:

y = (((a + b) * (c + d)) + ((e * f) + (q + h))।

इसके अलावा, ऑपरेशन के निष्पादन के समय को परिभाषित करें, असतत समय की मनमानी इकाइयों में परिभाषित करें - उपाय जहां जोड़ 1 मापता है, और गुणन 5 उपाय करता है।
अभिव्यक्ति की गणना के तर्क के आधार पर, संचालन का निष्पादन समय, और मध्यवर्ती चर की संख्या, एक अवतार में, टियर द्वारा संचालन का वितरण और खुद टाईर्स की संख्या देख सकते हैं, उदाहरण के लिए, निम्नानुसार:

t = = a + b; t2 = c + d; t3 = e * f; t4 = q + h;
टीयर ०: टी १; t2; t3; टी -4;
टीयर 1: टी 5 = टी 1 * टी 2; t6 = t3 + t4;
टीयर 2: टी 7 = टी 5 + टी 6;

आलेखीय रूप से यह अंजीर में दिखाया गया है। 1, जो टियर में गणना के वितरण के लिए दो विकल्प दिखाता है और टिक में चिपकाए गए गणना समय की पुष्टि करता है। उनकी तुलना से पता चलता है कि सामान्य स्थिति में, टियर की संख्या में कमी का मतलब गणना समय में कमी नहीं है।

अंजीर। 1. एक अभिव्यक्ति की गणना के टियर-समानांतर रूप।

लेकिन एक और विकल्प पर विचार किया जा सकता है, जो पहले से ही एक समस्या को हल करने वाले टियर-समानांतर रूपों की भीड़ द्वारा दर्शाया गया है। अंजीर में। चित्र 2 ऐसे ही एक समाधान को दर्शाता है। गणना समय कम हो गया है। एनपीएस के समानांतरकरण मल्टीप्रोसेसर सिस्टम पर उनके निष्पादन को ध्यान में रखते हुए आकर्षक हो सकता है।

अंजीर। 2. समानांतर एनपीएस

यदि आप JPF ग्राफ को घुमाते हैं, तो आप पाइपलाइन कंप्यूटिंग की योजना प्राप्त कर सकते हैं। इसमें, कन्वेयर के तत्व टियर होंगे, जिनमें से संचालन समय सबसे धीमा टीयर तक कम हो जाता है। अंजीर में। चित्र 3 मूल अभिव्यक्ति की ऐसी पाइपलाइन योजना दिखाता है।

अंजीर। 3. पाइपलाइन मॉडल

चूंकि इस उदाहरण के लिए असतत कन्वेयर समय 5 घड़ी चक्र है, गणना का समय एनपीएस के सबसे खराब संस्करण से भी बदतर होगा। गणना की निरंतरता में पाइपलाइन के फायदे।

3. भावों की गणना के लिए एक ऑटोमेटन मॉडल

यदि आप संचालन के सिंक्रनाइज़ेशन पर प्रतिबंध हटाते हैं, तो एनपीएस को एक सर्किट में बदल दिया जा सकता है जो परिणाम को पाइपलाइन के रूप में उत्पन्न करेगा, लेकिन संचालन के अनुक्रम और समय से संबंधित प्रतिबंधों के बिना। इस तरह के एक तार्किक नेटवर्क आरेख के अलावा ऑपरेशन के प्रदर्शन के साथ (गुणन का कार्यान्वयन समान है) एक अंतरिक्ष यान नेटवर्क मॉडल के रूप में अंजीर में दिखाया गया है। 4.

अंजीर। 4. परिमित राज्य मशीनों के एक नेटवर्क के आधार पर अभिव्यक्तियों की गणना

आप देख सकते हैं कि नेटवर्क लगातार 7 घड़ी चक्रों के विलंब के साथ परिणाम देगा, अर्थात। साथ ही सबसे तेज एनपीएस मॉडल (चित्र 7)। इसके नुकसान में डेटा दौड़ से जुड़े आउटपुट अस्थिरता शामिल हैं। उदाहरण के लिए, चर g, h और e, f के युग्मों में चर के मान में एक साथ बदलाव से अगले घड़ी चक्र में t4 में परिवर्तन होगा, एक घड़ी चक्र के बाद परिवर्तनशील t6 में और दूसरा घड़ी चक्र से आउटपुट वेरिएबल t7 में (चित्र 1 और अंजीर। 4 देखें)। । उसी समय, 5 घड़ी चक्रों के बाद, चर t3 बदल जाएगा, जिससे परिवर्तन होगा और चर t6, t7 के अंत में स्थापित मूल्यों का उत्पादन होगा।

अंजीर। 5. ऑटोमेटा के नेटवर्क के साथ एनपीएस की मॉडलिंग

अंजीर में। चित्र 5 दिखाता है कि कैसे एक अतिरिक्त ब्लॉक की शुरुआत एनपीएस की गणना का अनुकरण करना संभव बनाती है। इसी तरह, आप पिप्पलीलाइज्ड कंप्यूटिंग के मॉडल का अनुकरण कर सकते हैं, साथ ही डेटा रेस से जुड़े आउटपुट में बदलाव को रोक सकते हैं।

3. निष्कर्ष

यह संदेह करना अजीब होगा कि उपरोक्त "चित्रों" को कोरटाइन का उपयोग करके महसूस नहीं किया जा सकता है। बस, ईमानदार होने के लिए, मैं ऐसा नहीं करना चाहूंगा। मेरे लिए, ऑटोमेटा बनाने के लिए बहुत आसान है जो आवश्यक संचालन को लागू करते हैं, और फिर, केवल उनकी संख्या और उनके बीच के संबंधों को बदलते हुए, किसी भी अभिव्यक्ति की गणना को लागू करते हैं।

मैं यह दोहराते नहीं थकूंगा कि मैं MATLAB में स्टेटफ्लो पैकेज में लागू दृश्य प्रोग्रामिंग की अवधारणा से आकर्षित हूं। यहां आप आवश्यक ऑटोमेटोन ऑपरेशन भी बना सकते हैं, और फिर, उन्हें मानक ब्लॉकों के रूप में उपयोग करते हुए, किसी भी अभिव्यक्ति के लिए एक गणना योजना "ड्रा", जो संकलन के बाद एक कार्यशील कार्यक्रम (उदाहरण के लिए, उसी C ++ में) में बदल जाएगी। इसी समय, डिजाइन प्रक्रिया के दौरान, विज़ुअलाइज़ेशन और डीबगिंग टूल उपलब्ध होंगे जो स्वचालित प्रोग्रामिंग तकनीक के लिए विशिष्ट हैं।

सच है, सवाल उठ सकता है - स्टेटफ्लो होने पर सीपीएसयू के एक निश्चित अज्ञात वातावरण के लिए स्थायी लिंक क्यों? लेकिन हम इस बारे में अलग से बात करेंगे ...

भविष्यवाणियां करना एक कृतघ्नता है, लेकिन फिर भी, अपने अनुभव के आधार पर, मैं एक देशद्रोही विचार व्यक्त करूंगा: उच्च स्तरीय भाषाओं में असेंबली लैंग्वेज प्रोग्रामिंग को नकारने के लिए उपयोग किया जाता है, इसलिए जल्दी या बाद में दृश्यता होती है। उच्च-स्तरीय भाषाओं में प्रोग्रामिंग से बाहर कम भीड़।

साहित्य

1. प्रोग्रामर, चलो शास्त्रीय कार्यक्रमों के स्रोतों का अध्ययन करते हैं। [इलेक्ट्रॉनिक संसाधन], एक्सेस मोड: habr.com/en/post/488808 मुक्त। Yaz। रूसी (उपचार की तारीख 02.22.2020)।
2. C ++ 20 स्वीकृत! C ++ 23 डेवलपर्स के लिए क्या उम्मीद करें और क्या तैयारी करें। [इलेक्ट्रॉनिक संसाधन], एक्सेस मोड:habr.com/en/company/yandex/blog/488588 मुक्त। Yaz। रूसी (उपचार की तारीख 02.20.2020)।

एनपीएस, कन्वेयर, ऑटोमैटिक कंप्यूटिंग और फिर ... कॉरआउट

1. कोरटाइन के बारे में फिर से

2. एल्गोरिदम के टियर-समानांतर और पाइपलाइन रूप

3. भावों की गणना के लिए एक ऑटोमेटन मॉडल

3. निष्कर्ष

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