स्टैक और कतार दो खराब प्रतिमान हैं और इसके बारे में क्या किया जा सकता है

दो डेटा संरचनाएं हैं जो किसी भी प्रोग्रामर के लिए जानी जाती हैं और जिन्हें इतनी स्वयंसिद्ध माना जाता है कि कोई यह भी विश्लेषण करने की कोशिश नहीं करता है कि क्या उन्हें ज़रूरत है, क्या उनसे कोई लाभ है और क्या यह नुकसान उनसे अधिक नहीं है।

बारी

सबसे पहले, हम कतार पर चर्चा करेंगे। कतार का अर्थ क्या है? एक कतार एक बफर है। और हमें बफर की आवश्यकता कब होती है? जब हमारे पास आने वाली घटनाओं को उनके आगमन की गति से संसाधित करने का समय नहीं है।
पूर्वगामी के संबंध में, एक ही सवाल उठता है: क्यों? इसका उत्तर यह है कि हम आशा करते हैं कि कुछ घटित होगा और अचानक सिस्टम हमें घटनाओं को संसाधित करने की अनुमति देगा।

पहले, पहले पैराग्राफ के साथ सौदा करते हैं। सिस्टम को क्या होना चाहिए, कि यह अचानक ब्रेक लगाना बंद कर देता है और डेटा को तेजी से पचाने लगता है? सबसे अधिक संभावना है, कुछ संसाधन-गहन प्रक्रिया बस समाप्त हो जाएगी और संसाधनों को मुक्त करेगी। लेकिन अगर ऐसा नहीं होता है तो क्या होगा? डेटा के साथ क्या करना है? यह ज्ञात है कि: या तो हम उन्हें रीसेट करते हैं, या संपूर्ण सिस्टम सिर्फ संसाधनों की कमी से लटका रहता है।

बतख, दो सवाल हैं:

1. और आप डेटा को तुरंत क्यों नहीं छोड़ सकते यदि हम जानते हैं कि हमारे पास इसे संसाधित करने के लिए संसाधन नहीं हैं? यही कारण है कि एक तत्व से एक कतार बनाना असंभव है?
2. या उल्टा सवाल। हमारे पास भ्रम क्यों है और रसीद की दर पर डेटा को संसाधित करने के लिए आवश्यक मात्रा में संसाधनों की आपूर्ति नहीं करते हैं?

इन सवालों के जवाब, वास्तव में, स्पष्ट हैं। हम बस सॉफ्टवेयर और हार्डवेयर सिस्टम को डिज़ाइन करना नहीं जानते हैं। क्योंकि अगर हमें पता था कि उन्हें कैसे डिज़ाइन करना है, तो हमें पता होगा कि हमारे पास कितना इनपुट डेटा है, उनकी प्राप्ति की दर, हमें उन्हें संसाधित करने की कितनी आवश्यकता है और तदनुसार, हम संसाधनों की वास्तविक आवश्यकता की गणना कर सकते हैं। लेकिन तकनीकी प्रणालियों के एक हिस्से (और उन सभी के माध्यम से नहीं) के अपवाद के साथ आईसीटी विकास उपकरण और कार्यप्रणाली की वर्तमान स्थिति, हमें संसाधन आवश्यकताओं की उद्देश्य गणना करने की अनुमति नहीं देती है।

और हम इन कमियों को सभी प्रकार के बफ़र्स के साथ बंद कर देते हैं, विशेष रूप से, कतारों के रूप में। नतीजतन, हमारे पास गड्ढे के स्तर पर भी इमारत की नींव में एक बम रखा है, क्योंकि ये बैसाखी विश्वसनीयता, सुरक्षा और काम की गुणवत्ता के साथ समस्याओं को समझने के लिए विभिन्न अवमानना ​​और मुश्किल के स्रोत के रूप में काम करती हैं।

लेकिन, चलो जारी रखते हैं, हमारे आगे मेरी सबसे "पसंदीदा" संरचना है - स्टैक!

अनेकता

यह सुनिश्चित करने के लिए है, जैसा कि होर ने एक बार नल के बारे में कहा था, कि यह एक अरब डॉलर की त्रुटि है, इसलिए स्टैक के बारे में भी यही कहा जा सकता है।

यह आईसीटी में उपयोग की जाने वाली सबसे अधिक समस्याग्रस्त संरचनाओं में से एक है और हार्डवेयर और सॉफ्टवेयर बनाने के अभ्यास में इसकी अधिकतम परिहार, पूर्ण उन्मूलन तक, अत्यधिक वांछनीय है।

तो क्या वास्तव में स्टैक मुद्दा है? हां, बिल्कुल कतार के समान। स्टैक को व्यवस्थित करने के लिए मौलिक रूप से असंभव है। जैसे ही कोई व्यक्ति होता है जो सटीक रूप से भविष्यवाणी करता है कि किसी भी मनमाने कार्यक्रम की आवश्यकता कितनी है, मैं व्यक्तिगत रूप से माफी मांगता हूं और एक बड़ा लेख लिखता हूं कि मैं गलत था और माफी मांगता हूं।

लेकिन कुछ मुझे बताता है कि भविष्य के भविष्य में ऐसा होने की संभावना नहीं है।

आइए विश्लेषण करें कि हमें स्टैक की आवश्यकता क्यों है? हां, बिल्कुल उसी के लिए, जिसके लिए कतार। यह एक बफर है। यही है, ये आलसी दिमाग के लिए बैसाखी हैं जो सॉफ्टवेयर और हार्डवेयर सिस्टम को सही ढंग से डिजाइन नहीं करना चाहते हैं।

तो सबक यह है: जहां एक स्पष्ट पुनरावृत्ति समाधान है, वहां पुनरावृत्ति से बचा जाना चाहिए। हालांकि, इसका मतलब यह नहीं है कि हर कीमत पर पुनर्संरचना का निपटान किया जाना चाहिए। पुनरावृत्ति का उपयोग करने के कई अच्छे उदाहरण हैं, जिन्हें हम बाद के खंडों और अध्यायों में प्रदर्शित करेंगे। तथ्य यह है कि लगभग गैर-पुनरावर्ती मशीनों पर पुनरावर्ती प्रक्रियाओं के कार्यान्वयन हैं यह साबित करता है कि व्यावहारिक उद्देश्यों के लिए किसी भी पुनरावर्ती कार्यक्रम को विशुद्ध रूप से पुनरावृत्त में बदल दिया जा सकता है। हालांकि, इसके लिए रिकर्सन स्टैक के साथ स्पष्ट कार्य की आवश्यकता होती है, और ये क्रियाएं अक्सर प्रोग्राम के सार को अस्पष्ट करती हैं ताकि इसे समझना मुश्किल हो जाए। निष्कर्ष: एल्गोरिदम जो प्रकृति में पुनरावर्ती हैं और पुनरावृत्ति नहीं, पुनरावर्ती प्रक्रियाओं के रूप में तैयार किए जाने की आवश्यकता है।
निकलॉस विर्थ। एल्गोरिदम और डेटा संरचनाएं

रूपांतरण विकल्पों के बारे में मास्टर के साथ सहमत होना, मैं स्टैक का उपयोग करने के लिए उसके नरम दृष्टिकोण से सहमत नहीं हूं।

मैंने एक प्रमेय को आगे रखा: किसी भी स्टैक एल्गोरिथ्म को एक लूप में बदला जा सकता है, और जिन्हें परिवर्तित नहीं किया जा सकता है वे खराब हैं।

स्टैक के माध्यम से गुजरने वाले मापदंडों के साथ उपप्रोग्राम को कॉल करने का अभ्यास बंद कर दिया जाना चाहिए, और पुनरावृत्ति जो लूप में विस्तारित नहीं होती है और अन्य व्यापक रूप से उपयोग की जाने वाली प्रथाओं को भी वहां जाना चाहिए।

हम निम्नलिखित मामलों के लिए स्टैक को बदल सकते हैं:

1. रिकर्सियन, डेटा के ब्लॉक के साथ एक लूप में स्टैक एल्गोरिदम को विस्तारित करने के रूप में कार्यान्वित किया जाता है जिसे लूप के निष्पादन के दौरान बदल दिया जाता है।
2. यदि आपको मापदंडों को स्थानांतरित करने की आवश्यकता है, तो आप मैसेजिंग के साथ फर्मवेयर की एक प्रणाली का आयोजन करेंगे। और मैसेजिंग के बारे में, हम उन पंक्तियों पर जाते हैं, जिन्हें लेख के पहले भाग में वर्णित किया गया था। यदि आप वास्तव में एक स्टैक चाहते हैं, तो जाहिर है कि आपको दसियों और सैकड़ों किलोबाइट वस्तुओं को वहां नहीं धकेलना चाहिए, लेकिन आपको इसके लिए स्मृति को सामान्य रूप से, ढेर पर आवंटित करने की आवश्यकता है।

उसी समय, शीर्ष स्तर पर, प्रोग्रामर किसी भी डेटा संरचनाओं का उपयोग कर सकते हैं, और यह संकलक पर निर्भर है कि वे उन्हें बदल दें ताकि स्टैक के उपयोग को बाहर कर सकें।

बेशक, कुछ अवसर शायद खो जाएंगे, लेकिन यह, अगर विस्तार से माना जाता है, तो यह एक तथ्य नहीं है।

blockout

1995 में, अपने सहपाठी के साथ, मैंने एक ऑपरेटिंग सिस्टम के निर्माण के सिद्धांतों को तैयार किया जिसमें इन दोनों प्रतिमानों को शामिल नहीं किया गया था।

सिद्धांत इस प्रकार थे:

1. सॉफ्टवेयर - इंटरैक्शन प्रक्रियाओं के नेटवर्क।
2. संदेशों के आदान-प्रदान के माध्यम से प्रक्रियाओं की पारस्परिक क्रिया होती है।
3. बातचीत की प्रक्रियाओं के नेटवर्क को निम्नानुसार आयोजित किया जाता है: ऐसे नेटवर्क में प्राथमिक संदेशों के स्रोत केवल बाहरी दुनिया से उपकरण द्वारा आपूर्ति की जाने वाली घटनाएं हैं, संदेशों के अंतिम उपभोक्ता केवल उपकरण हैं जो बाहरी दुनिया में कार्रवाई करते हैं। यही है, नेटवर्क वास्तविक दुनिया में शुरू होता है और इसमें समाप्त होता है।
4. प्रक्रियाओं में प्राथमिकताएँ नहीं हो सकतीं। प्राथमिकताओं में केवल प्रक्रियाओं का एक नेटवर्क हो सकता है।
5. नेटवर्क कभी भी संदेश बफ़र नहीं करता है । हार्डवेयर-सॉफ्टवेयर कॉम्प्लेक्स को इस तरह से व्यवस्थित किया जाना चाहिए ताकि बाहरी दुनिया से उनकी प्राप्ति की गति पर संदेशों को संसाधित करने का प्रबंधन किया जा सके।
6. हार्डवेयर कॉम्प्लेक्स संचार चैनलों द्वारा जुड़े कंप्यूटिंग नोड्स का एक नेटवर्क है।
7. प्रत्येक नोड की एक "लागत" होती है, जो इसकी प्रसंस्करण शक्ति, मेमोरी आकार, भार और वजन कारक पर निर्भर करती है, इसके निर्माण और रखरखाव की लागतों को ध्यान में रखते हुए।
8. प्रत्येक संचार चैनल की एक "लागत" होती है, जो इसकी बैंडविड्थ, भीड़ और वजन गुणांक पर निर्भर करता है, इसके निर्माण और रखरखाव की लागतों को ध्यान में रखता है।
9. ऑपरेटिंग सिस्टम आने वाले संदेशों और संदेश रूटिंग के जवाब में प्रक्रियाओं की शुरूआत प्रदान करता है।
10. ऑपरेटिंग सिस्टम नेटवर्क टोपोलॉजी पर फ़ंक्शन नोड (सीपीयू, मेम) के अनुकूलन के लिए कंप्यूटिंग नोड्स के बीच प्रक्रियाओं और संदेशों के वितरण को सुनिश्चित करता है, प्रक्रिया कोड और संदेशों को नोड में स्थानांतरित करने की लागत को ध्यान में रखता है।
11. सिस्टम के निर्माण को देखते हुए, आप हमेशा प्रक्रिया के लिए मेमोरी की आवश्यक मात्रा की सही गणना कर सकते हैं। एल्गोरिथ्म के विश्लेषण के आधार पर गणना समय की आवश्यक मात्रा की सटीक गणना की जा सकती है।

प्रोसेसर को बांधें

अपने शिक्षण कैरियर के हिस्से के रूप में, छात्रों के साथ मिलकर, उन्होंने एक बार IEEE CPU एमुलेटर प्रतियोगिता में भाग लिया। एक हार्वर्ड आर्किटेक्चर सामान्य-उद्देश्य स्टैकलेस प्रोसेसर को पहले एआरएम के समान कमांड सिस्टम का उपयोग करके विकसित किया गया था। इसके अलावा, ट्रांसपोर्टर्स के विस्मृत विचार को सीपीयू में शामिल किया गया था और प्रोसेसर 16 8-बिट प्राप्त-संचारित चैनलों से सुसज्जित था।

तदनुसार, प्रोसेसर में कोई कॉल / रिटर्न ऑपरेशन नहीं थे। केवल एक सशर्त / बिना शर्त संक्रमण संभव था। यह देखते हुए कि अभी लगभग कोई भी असेंबलर में नहीं लिखता है, मशीन कोड में एक प्रोग्राम बनाने के बारे में सभी प्रश्नों को कंपाइलर को सौंपा जाना चाहिए था।

इस प्रोसेसर का मुख्य लक्ष्य संचार चैनलों द्वारा जुड़े स्थानीय कंप्यूटिंग नोड में प्रोसेसर का एक नेटवर्क बनाकर हार्डवेयर स्तर पर ब्लॉकआउट ओएस के सिद्धांतों का निर्बाध रूप से समर्थन करना था, जिन प्रक्रियाओं को पहले ही वितरित किया जाएगा।

निष्कर्ष

पाठ कतार की घातक खामियों और स्टैक डेटा संरचनाओं को दर्शाता है। सॉफ्टवेयर और हार्डवेयर सिस्टम डिजाइन करने के सिद्धांत जो इन संरचनाओं को आवेदन के अभ्यास से बाहर करने की अनुमति देते हैं।

यह पाठ, बल्कि, विचारों का एक संकलन है जो आईटी में पूरे करियर में हुआ है, इसलिए बोलने के लिए, एक जगह में सब कुछ कम करने के लिए।