Архив за месяц: Май 2015

Фракталы — использование WebGL

Общее описание сайта и математическая теория здесь; рисование при помощи фоновых потоков выполнения обрисовано здесь.

Основной недостаток рисования фракталов с использованием фоновых потоков (и других средств, использующих центральный процессор) — это низкая скорость работы. Количество потоков выполнения не имеет смысла устанавливать большим, чем количество ядер процессора, а оно даже для самых современных компьютеров вряд ли превышает десяток. Поэтому естественно задуматься о применении для вычислений ресурсов графической платы, тем более что для веб-браузеров существует походящий инструментарий — WebGL.

Использование GPU для рисования фракталов упрощается за счет двух факторов:

  • Цвет пикселей изображения, которое необходимо получить, определяется исключительно расположением пикселя. Это значит, что процесс рисования можно эффективно распараллелить без использования особых ухищрений. Поскольку в современных графических платах количество пиксельных конвейеров (то есть модулей для определения цвета пикселей) составляет порядка сотни, фрактал будет генерироваться значительно быстрее, чем при использовании CPU.
  • Для вычисления цвета не используются экстраординарные математические понятия; весь процесс сводится к преобразованию пар действительных чисел при помощи базовых функций (exp, log, геометрические и обратные геометрические).

Читать далее Фракталы — использование WebGL

Лекция 27. Введение в облачные вычисления

Облачные вычисления (cloud computing) — быстро развивающаяся область распределенных вычислений. Основная идея облачных вычислений — это предоставление потребителям готовой распределенной инфраструктуры, которая является прозрачной для выполняющихся приложений. Таким образом, при разработке облачных приложений можно игнорировать наиболее сложные для имплементации моменты, связанные с организацией распределенных вычислений, и вместо этого использовать высокоуровневые программные интерфейсы. Другая особенность облачной архитектуры — эластичность, то есть возможность быстрого увеличения вычислительных мощностей, например, при увеличении нагрузки на систему. При этом подобные манипуляции автоматизированы с помощью системы управления облаком, а в некоторых случаях могут вообще происходить без вмешательства человека.

Основа для облачных вычислений — технологии, разработанные к началу XXI века:

  • аппаратная виртуализация, сделавшая возможной быстрое масштабирование вычислительных ресурсов;
  • распространение и стандартизация веб-сервисов;
  • наработки в области распределенных вычислений, в частности, grid- и утилитарные вычисления.

Архитектура облачных систем состоит из трех уровней:

  • инфраструктура как сервис (IaaS) — базовый уровень, предоставляющий доступ к вычислительным серверам, системам хранения данных и технологиям вроде балансировки нагрузки;
  • платформа как сервис (PaaS) — промежуточный уровень, на котором находятся API для доступа к данным и проведения вычислений;
  • программное обеспечение как сервис (SaaS) — наиболее высокий уровень, обеспечивающий доступ к пользовательским приложениям (например, редактирование документов в веб-браузере).

Типичный сценарий применения облачной архитектуры — использование PaaS, предоставляемой одним из крупных игроков рынка (например, Google), для создания приложений, которые взаимодействуют с клиентами (SaaS), а также средств анализа и обработки данных (например, с помощью методов машинного обучения).

Презентация: Лекция 27.

Читать далее Лекция 27. Введение в облачные вычисления

Лекция 26. Сервисная архитектура приложений. Веб-сервисы

Веб-сервисы — один из способов достижения интероперабельности в распределенных приложениях, основанный на использовании в качестве промежуточного слоя (middleware) стандартные протоколы передачи данных (например, HTTP). Под сервисом подразумевается программная система с возможностью взаимодействия с другими программами через сеть, для которой заданы интерфейс и протокол сообщений для обмена данными. Благодаря относительной простоте реализации веб-сервисов по сравнению с другими распределенными архитектурами, они пользуются большой популярностью при разработке программных систем, состоящих из слабо связанных компонентов.

Выделяют два основных типа веб-сервисов в зависимости от используемых технологий:

  • SOAP-сервисы, основанные на стандартах для веб-сервисов, разработанных международным консорциумом W3C. Этот вид сервисов более сложен в разработке и использовании, поэтому применяется в тех случаях, когда важно соблюдение стандартов и высокая степень формализации. Одна из основных областей применения SOAP-сервисов — коммерческие (enterprise) системы.
  • REST-сервисы, использующие для передачи данных методы протокола HTTP (GET, PUT, POST и DELETE). В отличие от SOAP-сервисов, интерфейс REST-сервисов чаще всего определяется неформально; при передаче данных используются стандарты (де)сериализации XML, JSON, YAML и другие. Характерный вариант применения REST-сервисов — доступ к API в веб-приложениях; простота сервисов упрощает их интеграцию (web mashup).

Презентация: Лекция 26.

Читать далее Лекция 26. Сервисная архитектура приложений. Веб-сервисы

Лекция 25. Хранение данных

В самых разнообразных приложениях часто возникает задача хранения данных вне оперативной памяти (data persistence), чтобы информация оставалась доступной после завершения работы программы, ее породившей. Также требуется, чтобы из сохраненных данных можно было восстановить объект, эквивалентный сохраненному. Можно выделить по крайней мере два способа решения этой задачи:

  • Сериализация данных в виде потока байтов. В зависимости от выбранного формата, сериализованные данные могут храниться в двоичном или текстовом виде. В первом случае, как правило, оптимизируется объем данных, во втором — уделяется внимание тому, чтобы информация могла восприниматься программистом.
  • Сохранение данных в реляционную базу данных при помощи объектно-реляционного отображения (object-relational mapping, ORM).

У каждого способа хранения данных есть свои преимущества и недостатки. ORM подразумевает определенные затраты на сопровождение базы данных; с другой стороны, структуризация данных в БД позволяет более эффективно их анализировать. Сериализация данных может использоваться не только для хранения данных, но и для их передачи, например, по сети; два формата сериализации (XML и JSON) де-факто являются стандартами передачи данных в веб-приложениях.

Презентация: Лекция 25.

Читать далее Лекция 25. Хранение данных

Лекция 24. Управление программным проектом

Управление программным проектом — один из ключевых аспектов разработки программного обеспечения. В классических моделях жизненного цикла ПО управление проектом составляет основу для всего процесса разработки. В более новых подходах (гибкой методологии, экстремальном программировании, Scrum и так далее) управление ориентировано на решение задач меньшего масштаба, но по-прежнему играет важную роль в разработке.

Управление программным проектом состоит из нескольких видов деятельности:

Презентация: Лекция 24.

Читать далее Лекция 24. Управление программным проектом

Лекция 23. Управление качеством ПО

Качество — одна из основных характеристик, требуемых от программного обеспечения. Несмотря на это, понятие качества достаточно сложно формализовать. Обычно под качеством подразумевают две связанных между собой свойства программной системы:

  • мера, в которой ПО соответствует функциональным требованиям, заданным планом разработки и прочими документами спецификации (функциональное качество);
  • уровень поддержки нефункциональных требований: надежности, производительности и так далее (структурное качество).

Функциональное качество, как правило, оценивается при помощи тестирования, поэтому основная часть управления качеством фокусируется на обеспечении структурного качества ПО. Управление состоит из трех частей:

  • обеспечение качества — определение стандартов для производства, проверки и оценки программных продуктов;
  • планирование качества — применение стандартов и инструментов для поддержания качества в конкретном программном проекте;
  • контроль качества — соблюдение процессов планирования качества и обеспечения качества во время разработки.

Презентация: Лекция 23.

Читать далее Лекция 23. Управление качеством ПО