Computer Science

Функции CPU CPU (central processing unit) или же процессор — основной элемент аппаратного обеспечения вычислительного устройства, с помощью которого происходит обработка информации. Для того чтобы лучше понять каковы его функции, обратимся к его устройству. Процессор состоит из ядра процессора, состоящее из арифметико-логического устройства, внутренней памяти (регистров) и быстрой памяти (кэш), а также шины - устройства управления всеми операциями и внешними компонентами. Через шины в CPU попадает информация, которую затем обрабатывает ядро. Таким образом, в основные функции процессора входит:  1. обработка информации с помощью арифметических и логических операций;  2. управление работой всего аппаратного обеспечения компьютера.

Логические элементы компьютера В основе построения аппаратного обеспечения лежат так называемые вентили. Они представляют собой достаточно простые элементы, которые можно комбинировать между собой, создавая тем самым различные схемы. Одни схемы подходят для осуществления арифметических операций, а на основе других строят различную память ЭВМ. Вентиль — устройство, выполняющее логическую операцию, преобразуя таким образом множество входных логических сигналов в выходной логический сигнал. Логика работы вентиля основана на битовых операциях с входными цифровыми сигналами в качестве операндов. Простейший вентиль представляет собой транзисторный инвертор — то есть вентиль НЕ, а, соединив пару транзисторов различным способом, получают вентили ИЛИ-НЕ и И-НЕ.

Операционная система z/OS  64-битная серверная операционная система, разработанная компанией IBM для мейнфреймов собственного производства. Содержит большинство функций, реализованных в 70-х годах, а в некоторых случаях даже в 60-х, z/OS также предлагает многие отличительные черты и элементы, идентичные таковым в ныне доступных открытых системах.  На данный момент z/OS поддерживает Java, Unix API и приложения, и легко взаимодействует с TCP/IP и Веб. Поддержка действующих стандартов функциональности в z/OS и поддержка Linux и OpenSolaris позволяет наращивать возможности для будущего использования. z/OS является передовой ОС, разрабатываемой IBM, предназначенной для продолжительной работы с большим количеством операций с высоким уровнем безопасности и устойчивости.

Time Sharing Option TSO или буквально с английского «опция разделения времени» — интерактивное окружение распределения вычислительных ресурсов между многими пользователями, используемое в операционных системах для мэйнфреймов, разработанных IBM TSO напрямую обычно используют программисты и системные администраторы мейнфрейма, позволяя им:  ⁃ запускать задания в пакетном режиме  ⁃ писать, компилировать и отлаживать программы  ⁃ просматривать и редактировать наборы данных  ⁃ заниматься поддержкой приложений для конечных пользователей. Пользователь может взаимодействовать с TSO в двух режимах: с помощью командной строки, либо с помощью ISPF-интерфейса.

Датасеты в мейнфреймах  В мире мейнфреймов нет файлов и директорий, есть только датасеты. Датасеты – есть всё. Т.е. единственный способ сохранить информацию. Датасеты бывают разные и для разных целей. Если вы хотите сохранить какой-то текст, то сначала вы выделяете память для датасета, например, с фиксированой длиной в строке 80 и просто, редактируя датасет, пишете в него всё что вам нужно.  Но ведь фиксированая длинна в строке – не удобно, иногда может что-то не помещаться! Тогда можно использовать датасет с переменной длиной строки.  Хотите одновременно читать и писать данные? – всё можно, нужно использовать VSAM датасет и обращаться к нему через RLS (Record Level Sharing) – тогда вы сможете писать данные в одни блоки, а читать из других.

Dataset Датасет — это набор связанных, дискретных элементов связанных данных, к которым можно обращаться по отдельности или в комбинации или управлять ими как единым целым. Датасет организован в некоторый тип структуры данных. В базе данных, например, датасет может содержать набор бизнес-данных (имена, зарплаты, контакты и тд). Сама база даных может рассматриваться, как датасет, так и содержащие в ней массивы данных, относящиеся к определенному типу информации, например данные о продажах для определенного корпоративного отдела. Термин датасет возник в IBM, где он означал почти тоже самое, что и файл, так как в операционной системе для мэйнфреймов IBM датасет является единственным способом хранения информации. Сейчас датасеты используются для анализа и машинного обучения

Мейнфрейм Вычислительная система, ориентированная на бесперебойную работу при исключительно больших нагрузках при высоком уровне коэффициента использования, ну а понятней будет просто сказать специфичный сервер или же большой компьютер.  На самом деле, большинство компаний, использующих мейнфреймы используют их потому что так было ещё лет 30-40 назад и у них есть и инфраструктура, и кадры которые это всё поддерживают. Плюс миграция с платформы на платформу удовольствие не из дешёвых, а самое главное что это все еще работает. Конечно с каждым годом некоторые компании отказываются от мейнфреймов, но также есть и те, кто покупает. Спросите зачем? На это есть всего одна причина: они надёжны. А так в целом за последние лет 20 число компаний, использующих мейнфреймы, почти не изменилось.

Сделайте первые шаги в Data Science всего за 3 дня! Попробуйте свои силы на бесплатном интенсиве Skillbox. Перейдите по ссылке, заполните форму и узнайте подробности: 🔜 https://clc.to/D84BbA. Что вас ждёт: ✔️ введение в анализ данных и знакомство с основными инструментами; ✔️ погружение в машинное обучение; ✔️ простое объяснение сложной математики в Data Science; ✔️ знакомство с ML и нейросетями; ✔️ «обогащение» данных с помощью Feature Engineering;  ✔️ исследование Grid Search и кросс-валидации. 💡 Убедитесь, что вы тоже можете стать специалистом в области машинного обучения!  🎁Участвуйте, задавайте вопросы и получите сертификат на 10 000 рублей на любой курс Skillbox. А всем, кто дойдёт до конца интенсива, подарим электронную книгу Пола Доэрти и Джеймса Уилсона «Человек + машина» издательства МИФ. Используйте возможность! Присоединяйтесь к первой трансляции 24 октября в 21:00 по московскому времени.

big.LITTLE — это гетерогенная архитектура для смартфонов или планшетов, сочетающая в себе относительно небольшие и энергосберегающие ядра (LITTLE) с другими, гораздо более крупными и мощными, но с более высоким потреблением (big). Зачем это нужно? Идея состоит в том, чтобы создать многоядерный процессор, который сможет лучше удовлетворить современные потребности в динамических вычислениях и потреблять при этом меньше энергии. Таким образом, когда вы просто используете камеру или ваш телефон находится в фоновом режиме, будут использоваться маленькие ядра, которые экономят заряд батареи, но обеспечивают достаточную производительность. А когда вы запускаете игру, то начинает работать большой пакет ядер, чтобы дать лучшую производительность.

Чипсет Чипсет — микросхема, присутствующая на вашей материнской плате. Обеспечивает доступ процессора к значительной части периферии, упрощая работу всей вашей системы, как как центральный процессор, как правило, не может взаимодействовать с ней напрямую. Определяет во многом тип, объём, быстродействие и вид поддерживаемой памяти, рабочие частоты различных шин, их разрядность и тип, поддержку плат расширения, их количество и тип, и т. д. Таким образом, этот набор микросхем относится к числу наиболее важных компонентов системы. В персональных компьютерах первым набором микросхем для IBM PC AT 1984 года был набор микросхем NEAT, разработанный Chips and Technologies для процессора Intel 80286.

Указатели для работы со стеком Для работы со стеком нам нужны указатели.  1. SP (stack pointer) - указатель вершины стека. Указывает на адрес самого последнего добавленного элемента. Именно благодаря ему мы можем вносить и извлекать с вершины стека какие-то данные  2. BP (base pointer) - представляет из себя адрес начала фрейма, начиная с которого в стек вносятся или извлекаются значения. Используется для получения параметров. Команды для работы со стеком: push - поместить данные на вершину стека pop - извлечь данные с вершины стека

Системные вызовы Основным предназначением ядра всякой операционной системы является обслуживание системных вызовов из выполняющихся в системе процессов. Системный вызов выполняется некоторой процессорной инструкцией прерывающей последовательное выполнение команд, и передающий управление коду режима супервизора.  Это обычно некоторая команда программного прерывания, в зависимости от архитектуры процессора. Если для конкретики рассмотреть архитектуру Intel x86, то это традиционно команда программного прерывания с различным вектором. Сравним, как это делают самые разнородные системы: В MS-DOS дескриптор прерывания для системного вызова — 21h Windows — 2Eh  Linux — 80h  QNX — 21h MINIX 3 — 21h

Режим супервизора Режим супервизора, привилегированный режим, режим ядра, kernel mode — режим работы процессора, как правило, используемый для выполнения ядра операционной системы. В режиме супервизора или вообще не действуют ограничения защиты памяти, или же они могут быть произвольным образом изменены, поэтому код, работающий в данном режиме, как правило, имеет полный доступ ко всем системным ресурсам (адресное пространство, регистры конфигурации процессора и так далее).  У некоторых современных процессоров может присутствовать ещё более привилегированный режим гипервизора — используется с целью виртуализации, то есть обеспечения параллельной работы сразу нескольких операционных систем на одном процессоре.

Floating-point unit или FPU FPU (Floating Point Unit) — блок, производящий операции с плавающей точкой или математический сопроцессор. FPU помогает основному процессору выполнять математические операции над вещественными числами. Типичными операциями являются сложение, вычитание, умножение, деление и извлечение квадратного корня. Некоторые FPU также могут выполнять различные трансцендентные функции, такие как экспоненциальные или тригонометрические вычисления, но точность может быть очень низкой, поэтому некоторые системы предпочитают вычислять эти функции в программном обеспечении.

Что такое ядро операционной системы? Как известно, компьютер – не только железо, но и набор работающих на нем программ. Чтобы второе могло эффективно работать на первом, нужно что-то, что скроет сложности работы с железом и предоставит обычным программам и пользователям удобный для них интерфейс. Ядро операционной системы – это та же программа. Однако, в отличии от других, она всегда загружается первой и потом постоянно "сидит" в определенной области оперативной памяти. То есть она всегда находится в запущенном состоянии и взаимодействует, с одной стороны, с железом, а с другой – с системными и пользовательскими программами. Если мы представим себе, что ядра нет, то каждая запущенная программа будет сама обращается к железу и обрабатывать сигналы от него. Вроде бы ничего страшного, кроме дублирования кода.

Что такое ISA и почему она важна? ISA (Instruction Set Architecture) - Архитектура набора команд — это часть абстрактной модели компьютера, которая определяет, как программное обеспечение управляет процессором. ISA действует как интерфейс между компьютерной программой и оборудованием ISA определяет поддерживаемые типы данных, регистры, то, как аппаратное обеспечение управляет основной памятью, ключевые функции (такие как виртуальная память), какие инструкции может выполнять микропроцессор. ISA можно расширить, добавив инструкции или другие возможности. Понимание того, что может делать набор инструкций и как компилятор использует эти инструкции, может помочь разработчикам писать более эффективный код. Это также может помочь им понять вывод компилятора, который может быть полезен для отладки

О-большое (Big O) Нотация О-большое описывает скорость работы алгоритма в худшем случае. Предположим вы используете простой поиск для поиска фамилии телефоном справочнике. Вы знаете, что простой поиск выполняется за время O(n) - то есть в худшем случае вам придется пересмотреть все фамилии в справочнике, но представим, что наша искомая фамилия начинается с «А» и находится в самом начале справочника. Следовательно, мы нашли нужную фамилию с первой попытки. Отработал ли алгоритм за время O(n)? А может, он занял время O(1)? Простой поиск все равно выполняется за время O(n). Просто в данном случае вы нашли нужное значение моментально — это лучший возможный случай.

Файловая система Не для кого не является секретом, что вся информация на компьютере хранится в виде файлов. Все файлы размещены на жестком диске компьютера. Упорядочиванием и обработкой файлов занимается как раз и занимается файловая система. Файловую систему условно можно представить в виде таблицы. То есть жесткий диск компьютера при форматировании размечается на ячейки, которые называют кластерами. Каждый кластер занимает определенное дисковое пространство. Когда мы записываем информацию в виде файла на диск, то такой файл помещается в определенный кластер. Если размер файла больше, нежели размер кластера, то часть файла помещается в соседний свободный кластер и так далее.

Что такое сектор и кластер? Для хранения данных все носители информации имеют специальную разметку.  Жесткий диск имеет несколько дисков, на магнитную поверхность которых и записываются данные. Каждый диск разбит на треки (дорожки), а каждая дорожка поделена на сектора. Это конечно, очень упрощенная схема, но она дает представление о том, что такое сектор. Сектор – это минимальная пронумерованная область диска. Для нормальной работы операционной системы на жестком диске создается файловая система. Файловая система использует сектора для хранения файлов, но из-за некоторых ограничений и особенностей различных файловых систем, сектора носителя информации обычно объединяются файловой системой в кластеры. Это означает, что кластер является минимальной областью файловой системы, предназначенной для хранения информации и он может состоять как из одного, так и из нескольких секторов.

Таблица разделов Таблица разделов — часть главной загрузочной записи (MBR), состоящая из четырёх записей по 16 байт. Каждая запись описывает один из разделов жёсткого диска. Первая запись находится по смещению 1BEh от начала сектора, содержащего MBR, каждая последующая запись вплотную примыкает к предыдущей. Для создания на диске более 4 разделов используются расширеные разделы, позволяющие создать неограниченое количество логических дисков внутри себя. Адреса начала и конца раздела задаются в формате CHS, используемом традиционными функциями дискового сервиса BIOS, из-за чего номер цилиндра разорван на две части: старшие два бита хранятся в двух старших битах слова, отведённого под номера цилиндра и сектора; за ними следуют шесть бит номера сектора, а младшие восемь бит номера цилиндра занимают весь младший байт слова. Если задать корректный адрес с помощью формата CHS невозможно, все три байта полей начала и конца раздела должны содержать FFh.