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江临原来的计划是,是把这些长远问题全部封存,留待即将到来的废土时间去解决。
但是回到家里,夜深人静,整个人一空闲下来,就还是忍不住把陈启明给的压缩包拖进计算机的工作目录里。。
右键,解压。
文档夹在屏幕的树状图里一层层铺开,其内部结构的整洁程度,比江临原本想象的要干净得多。
根目录下躺着三个子文档夹。
里面赫然是三套经典的微内核基础算法的基准实现:rank5(五元素求秩)
每一套算法,陈启明都严谨地给出了两份截然不同的代码。
一份是没有任何底层优化的纯C语言可读版本,用来锚定逻辑正确性。
另一份,则是陈启明团队经过多年打磨的手写极限优化版。
江临扫了一眼,后者的代码里充斥着晦涩的编译器内联提示,强制循环展开,以及少量依赖特定CPU令集的平台相关写法。
里面是几十个详尽的验证脚本,函盖了各种极端的边界测试用例。
里面只有一份原始的.csv格式的性能计数统计表。
这张表是在三台底层微架构完全不同的企业级服务器上,经过漫长的马拉松式压测跑出来的。
江临将表格放大。
行末密密麻麻地标注着测试环境的绝对
频率强制锁定这一项让江临颇为赞许。
现代商用CPU都会狡猾地根据温度和负载,动态调整时钟频率。
在进行这种纳米秒级别的内核代码测试时,哪怕CPU的频率发生了一次轻微的抖动,都会导致测试出的时钟周期出现巨大的噪声,从而彻底掩盖掉代码优化带来的那一两纳秒的真实提升。
陈启明那帮人不仅清楚这一点,还暴力地在BIOS层面锁死了频率。
光这一张数据表就无声地证明了,陈启明这帮人,是真正懂行的老手。
他们已经把人类能够手动控制的变量,极致地推到了物理的极限。
这就有意思了。
江临决定先从看起来最最基础的sort5开始解剖。
题面很简单:给定五个随机的整数,将它们按从小到大的顺序排列好。
任何一个学会写for循环和if语句的新手,都能在短暂的三分钟内,交出一段基于两层嵌套循环的冒泡排序或者插入排序代码。
当然,这仅仅只是能跑通的玩具。
陈启明这种长期和底层性能打交道的人,要的当然不是这种充满分支跳转,在现现代CPU流水线里到处添堵的低效正确。
而在去追求那个极致的快之前,江临的数学直觉告诉他,必须先解决一个哲学问题。
【怎么用严谨的数学逻辑,去证明一段晦涩的排序代码,对全宇宙所有可能出现的输入组合,都百分之百地正确?】
最直观也是最笨的办法,是暴力地把这五个数的全部大小关系组合,挨个枚举一遍。
那么五个数到底有多少种不同的全排列?
简单的组合数学。
5!
一百二十种。
这个数字小到机器一瞬间就能跑完并验证。
这让江临难免就想起了那块砖。
做江氏砖的时候,刻进他骨头里的数学动作,就是把一个庞大到趋于无穷的边界状态空间,精妙地压缩成机器能穷举人能复核的有限状态形式。
一百二十确实不大。
可如果是频繁出现在高级数据库索引中的,排八个数,排十六个数呢?
8!
四万种,机器依然能够轻松秒杀。
但是到了十六个数。
16!
二十万亿级别。
对普通程序来说,这已经不是多跑一会儿的问题,而是足以把最笨的全排列验证拖进泥潭。
如果MPS框架创建在这种愚蠢的全排列穷举上,它将迅速死在起跑在线。
江临转了一下手中的圆珠笔,大脑的记忆宫殿开始高速检索。
很快,他放下了笔,在键盘上敲下了一行学术检索词。
zero-one principle sortingwork
(排序网络:零一原理)
他其实早在废土时间里,在啃噬那些浩如烟海的计算机科学巨着时,就已经做了相关的知识储备。
只是在这之前,它仅仅只是停留在离散数学课本里一条定理这样的程度上,并没有迫切的用武之地。
而现在,江临认为这条优美的定理可以成为MPS-Kernel的第一块地基。
在理论计算机科学中,零一原理可以高傲地宣称——
一个由比较—交换操作固定地构成的比较网络
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