Стеклянная луковица

Но главный герой здесь, конечно же, выключатель.

Так уж сложилось, что группа Rock-Feller$ наиболее известна среди самых фанатских фанатов Океана Ельзи. Оно и понятно, ведь Андрей Голяк, вокалист этой самой группы, до 1994 года солировал во львовском коллективе Клан Тишины, – который после прихода Святослава Вакарчука и исчезновения Андрея превратился в Океан Ельзи и выскочил на поверхность украинского шоу-биза. Голяк сначала был с Окремою Територією, а затем в 2001 году образовались Rock-Feller$ - львовская группа, исполняющая песни (внимание!) на русском языке.

Добыть песни группы несколько лет назад было задачей нетривиальной, поэтому, послушав семь полных записей с официального сайта и, отчаявшись ждать продолжения, я расстроился и смирился (со въевшимися в память «хирургом под кокаином» и «стрелой трамвая»). И вот на днях узнаю, что, оказывается, парни записали диск около года назад, и он таки просочился в сеть (качество оставляет желать лучшего, но альтернатив не нашел).

P.S. К слову сказать, в 2005 году на lib.ru появилась книга Андрея Голяка «Ничего, кроме настоящего» – захватывающая повесть о суровых буднях львовского рок-н-ролла времен Клана Тишины, которая как раз и возбудила недюжинный интерес поклонников ОЕ.

Гегелевские законы диалектики применимы, пожалуй, для всех сфер человеческой деятельности, и вычислительная техника – тому не только не исключение, но и один из наиболее ярких примеров. На любом уровне, от электронных схем и до программных реализаций, разработчики пытаются совладать с парой взаимно отрицающих параметров вычислительных систем – точностью и быстродействием. Одна из наиболее интересных и животрепещущих историй этого связана с представлением вещественных чисел.

Как известно, стандарт IEEE 754 декларирует представление вещественного числа в виде числа с плавающей точкой. Такая форма основана на экспоненциальной записи вещественных чисел, которая в общем виде представляет собой нечто вроде:

где m – мантисса, n – основание системы исчисления, e – порядок.

Для однозначности предполагается, что мантисса нормализована – таким образом, что ее целая часть в терминах выбранной системы исчисления является цифрой, отличной от нуля.

Возвращаясь к стандарту, вспоминаем, что он для представления чисел с плавающей точкой одинарной точности отводит 32 бита. 1 бит здесь отводится на знак (s), 8 – на порядок (e), 23 – на мантиссу (m). Поскольку мы имеем дело, все-таки, с двоичной системой исчисления, то очевидно, что целая часть нормализованной мантиссы в нашем случае может быть равной только единице, посему она благополучно отбрасывается, и в выделенных 23-х битах хранится лишь дробная часть двоичного числа. Кроме того, для учета отрицательных степеней значение порядка считается смещенным на 127, т.е. фактическое его значение 0 соответствует степени −127, а 255 – степени 128. Со знаковым битом все просто: если он равен нулю, то знак – плюс, если единице – минус. Сведя все это воедино, можно записать наше число в таком виде:

Крайние порядки (0 и 255, т.е. степени −127 и 128) зарезервировали для специальных значений (бесконечностей, нечисел (NaN), и субнормальных чисел). Кроме того, поскольку точный нуль в таком виде представить не удастся, для него ввели частный случай, когда все биты мантиссы и порядка равны нулю. Тут случился конфуз, ибо с учетом знака стало возможным существование двух нулей: +0 и −0, но дело замяли, провозгласив их равенство (хотя если очень захотеть, то вывести нуль на чистую воду можно с помощью команды сопроцессора FXAM). Впрочем, приключения на этом не закончились, и связаны они были все с тем же злополучным нулем.

Наименьшее положительное число, которое может быть представлено в рамках наших ограничений (дробная часть равна нулю):

А следующее после него (в дробной части младший бит – единица):

То есть, расстояние между нулем и минимальным положительным числом составляет 2⁻¹²⁶, а между минимальным положительным числом и следующим после него – 2⁻¹⁴⁹! (Здесь нам открывается огромная черная дыра потери значимости (underflow) около нуля).

Для того чтобы заполнить этот пробел, был выдуман обходной маневр, который привел к появлению так называемых денормализованных (или, по свежему IEEE 754-2008, – субнормальных) чисел. Для их представления используется зарезервированная степень −127 (нулевое значение фактического порядка); если при этом мантисса ненулевая, то ее целая часть вместо единицы считается равной нулю, а показатель степени – равным −126. Денормализованное число тогда можно записать так:

Такой финт ушами (gradual undeflow) позволил избежать резкой потери точности в окрестностях нуля (flush to zero), хотя и вынудил производителей процессоров немного попотеть, что аукается до сих пор (к чему я, собственно, и веду). Известны случаи, когда обработка якобы тишины при ЦОС нагружает процессор сильнее, чем обработка обычного сигнала; а один и тот же код в графическом движке приводит при определенных условиях к провисанию быстродействия едва ли не на порядок (Van Verth, Bishop. Essential Mathematics for Games and Interactive Applications). Виной и тому, и другому – те самые маленькие денормализованные числа, любая работа с которыми, оказывается, производится большинством процессоров посредством специального микрокода - более медленного, чем стандартные инструкции математического сопроцессора. Чтобы убедиться в этом, достаточно набросать на коленке код, подобный приведенному ниже, и, запустив его (естественно, в режиме без оптимизации генерируемого кода), сравнить два выведенных числа.

#include <iostream>
#include <windows.h>

using namespace std;


float some( float val )
{
  return val;
}


int main()
{
  DWORD start = 0;
  // обычное число с плавающей точкой
  float f1 = 1.1f; 
  // денормализованное число
  float f2 = 1e-40f;

  start = GetTickCount();
  for ( int i = 0; i < 10000000; i++ )
  {
    float f = some( f1 );
  }
  // время, затраченное на работу с обычным числом
  cout << GetTickCount() - start << endl;

  start = GetTickCount();
  for ( int i = 0; i < 10000000; i++ )
  {
    float f = some( f2 );
  }
  // время, затраченное на работу с денормализованным числом
  cout << GetTickCount() - start << endl;

  cin.get();
}

Очевидный выход из сложившейся ситуации – в случаях, когда предлагаемая денормализованными числами точность не является необходимой, просто обнулять их, таким образом совершая программный flush to zero. При обработке звука, к примеру, этим отбрасывается фоновый шум низкой амплитуды, который, будучи неразличимым для слуха, просто загружает процессор. Ну а для графических движков подобная точность не нужна тем паче.

Вплоть до Второй мировой войны глушителями для огнестрельного оружия интересовались, преимущественно, охотники. Но с развитием популярности диверсионных операций интерес к ним значительно возрос, и сейчас такой штуковиной никого не удивишь.

Сам звук при выстреле объясняется пороховыми газами, которые при выстреле, находясь в состоянии высокого давления и температуры, вытесняются через зазор между пулей и стволом и мгновенно расширяются при выходе наружу, создавая при этом импульс звуковой волны. Таким образом, задача глушения звука заключается в том, чтобы избежать этого эффекта.

Конструкцию первого глушителя предложил некий полковник Гумберт в 1898 году. Его изобретение представляло собой конусообразную насадку, которая навинчивалась на ствол, и содержала внутри себя запорный шарик. При выстреле пороховые газы увлекали за собой шарик, он блокировал выходное отверстие глушителя, и газы от безысходности постепенно покидали камеру глушителя через специальные отверстия в задней его части.

Недостатки такого устройства проявились незамедлительно: камера глушителя быстро засорялась и в заблокированном состоянии теряла герметичность; стрельба в положении, отличном от горизонтального, была чревата разрывом ствола. Но несмотря ни на что, такой подход не только вошел в историю, но со временем получил довольно успешное дальнейшее развитие, и сейчас известен под названием отсечки пороховых газов. Активно этим занимались с советские оружейные конструкторы, используя при этом специальные патроны для бесшумной стрельбы.

Год спустя после Гумберта датчанами Борренсеном и Сигбьернсеном был запатентован глушитель, основанный на расширительном принципе. Здесь он представляет собой камеру большого объема, где газы теряют свою энергию и медленно выходят наружу через мембрану с отверстием. Дальнейшее развитие такому типу глушителей, вплоть до промышленного производства, дал Хайрем Перси Максим – сын изобретателя знаменитого пулемета.


Существуют и менее распространенные виды глушителей – например, механический, где с пороховыми газами борются при помощи системы пружин и прочих изысков; недостатки такого подхода – разбалансировка оружия (снижение точности стрельбы), низкое время срабатывания и дороговизна производства. Так что изобретения более чем столетней давности актуальны до сих пор, хотя и со значительными модификациями.

17 августа 1908 года назад вышел первый рисованный анимационный фильм, созданный французским художником-карикатуристом Эмилем Колем.

Впрочем, днем рождения анимации принято считать 30 августа 1877 года, когда другой Эмиль, - Рено, - запатентовал праксиноскоп:




Появление в 1895 году кинематографа расстроила изобретателя, и он утопил все свои наработки в Сене. Одна из уцелевших лент называлась "Вокруг кабины":



А что же Эмиль Коль? Заслуга его в том, что в качестве носителя для анимационных фильмов он использовал не что иное, как кинопленку. Именно так, в итоге, и получилась "Фантасмагория":