Пятнадцать заданий: пять о тенденциях развития, пять о параллельных вычислениях, суперкомпьютерах, микроконтроллерах и роботах, пять — расчёт ускорения и производительности. Оценка пропорциональна числу верных ответов. Формулировки и числа при каждом запуске новые.
Закон Мура. Наблюдение, а не закон природы: число транзисторов на кристалле удваивается примерно каждые два года. Темп уже замедлился — элементы приблизились к размерам атомов.
Миниатюризация. Элементы микросхем измеряют нанометрами, поэтому на кристалле прежнего размера помещается всё больше транзисторов: вычислитель размером с зал умещается в телефоне.
Частота остановилась, пошли вширь. Поднимать тактовую частоту мешает тепло, поэтому с середины 2000-х растёт не частота, а число ядер. Отсюда и параллельные вычисления.
Энергия и специализация. Вычислители сравнивают по производительности на ватт; под массовые однотипные операции ставят специализированные ускорители — графические и нейронные.
Задачу делят на независимые части и считают их одновременно. Ядро — самостоятельный вычислитель внутри процессора; в многопроцессорной системе несколько процессоров работают с общей памятью. Программа, написанная как одна последовательность действий, от лишних ядер быстрее не станет.
Предел ускорения. Часть работы распараллелить нельзя. Если из T секунд S секунд последовательные, то на N ядрах выйдет S + (T − S) / N секунд, а быстрее S секунд не будет никогда — сколько ядер ни добавляй.
Суперкомпьютер — тысячи узлов, связанных быстрой сетью и занятых одной задачей: прогноз погоды, прочность конструкций, разработка лекарств. Производительность меряют во флопсах — операциях с плавающей точкой в секунду; 1 Тфлопс = 1000 Гфлопс.
Микроконтроллер — процессор, память и выводы для датчиков на одном кристалле. Управляет одним устройством по записанной в него программе, потребляет крохи энергии; стоит в бытовой технике, автомобилях, датчиках.
Промышленный робот — чаще всего манипулятор, работающий по заданной программе. Его сила в точности и повторяемости и в том, что он работает там, где человеку вредно. Программируют и обслуживают роботов люди.
Материалы подготовлены с использованием технологий искусственного интеллекта.