Fw: [問卦] 精通數位邏輯對Coding有什麼幫助？

作者kqalea (沙丁魚罐頭)

看板Soft_Job

標題Fw: [問卦] 精通數位邏輯對Coding有什麼幫助？

時間Fri Apr 24 10:11:27 2020

※ [本文轉錄自 Gossiping 看板 #1UeX4k_6 ] 作者: jserv (松鼠) 看板: Gossiping 標題: Re: [問卦] 精通數位邏輯對Coding有什麼幫助？時間: Fri Apr 24 06:05:27 2020 ※ 引述《HankYang (密探X)》之銘言： : 餓死抬頭 : 不是說二進位、布林代數、邏輯閘等等那些超超超超基礎的東東 : 那些東東其他科目也會教 : 而是指正反器、循序邏輯電路、狀態機等等鬼東西 : 那些對Coding有什麼幫助呀嘻嘻嘻 : 有沒有八卦？外頭雨勢好大，趁著等著雨勢減小才能吃早餐的空擋，嘗試簡單回覆。先講結論，網頁伺服器背後的運作，跟數位邏輯有關，而且原始程式碼裡頭就寫了 (!) 原提問的推文下方，skaterboy13 提到: 「在這邊問這個做啥? 一堆裝懂的人什麼都會說很基本」的確，人人都可說「很基本」，但這樣的「基本」到底體現在何處呢？應是原發問者所在意。我教計算機結構 [1]，會對著學員說，數位邏輯很「基本」，畢竟現行的電腦即是架構在一系列的組合邏輯電路之上。可是對於通用的程式設計有何幫助呢？特別是原發問者所提的正反器 (Flip-flop, FF)、序向邏輯電路 (sequential logic circuit)，及狀態機等等「鬼東西」。或許這樣的質疑在不少人心裡都有，尤其抱持著「開發偉大的程式」心態到了資訊工程系就讀的同學，發現電子電路、數位邏輯、微處理器等課程都是必修，不免感嘆「踩到地雷」了。「如果我們一定非要那鬼量子躍遷不可，那我後悔參與量子理論。」 -- 在愛因斯坦等人發表題為「量子力學能完整地解釋實在性嗎？」的論文、反駁量子世界觀之後，薛丁格提出「薛丁格的貓」(Schrodinger's cat) 的論文。倘若量子力學是原子中的幽靈，那麼數位邏輯就是程式設計裡頭的幽靈 -- 是否能窺見、是否「基本」，又能否給予你啟發，完全取決於你對於微觀世界的態度。且讓我跳到開發高效率的網頁伺服器 (web server, 也稱 HTTP server 或 HTTP daemon, 後者的 "daemon" 原為惡魔之意，在 UNIX 的世界中引申爲常駐程式) 開發工作來討論，再細談和數位邏輯的關聯。網頁伺服器這應該就符合原發問者對於程式設計的「程式」標的物吧？但你有沒有想過，當你閱讀 NGINX [2] 一類高效率網頁伺服器的原始程式碼時，會看到 Level-triggered 和 edge-triggered 等術語 -- 後兩者就是數位邏輯裡頭正反器的術語，不是巧合，就是同個意思。一時之間很難接受吧？以下摘錄自 NGINX Development guide [3]: > All such events operate in Edge-Triggered mode, meaning that they only > trigger notifications when the state of the socket changes. For example, > doing a partial read on a socket does not make nginx deliver a repeated read > notification until more data arrives on the socket. Even when the underlying > I/O notification mechanism is essentially Level-Triggered (poll, select etc), > nginx converts the notifications to Edge-Triggered. 這裡談及兩種工作模式: * Edge Triggered (ET, 邊緣觸發) _______________________ / (positive-edge trigger ___/ * Level Triggered (LT, 條件觸發) ____ (level trigger) | | ____| |____ ET 表示在狀態改變時才通知（例如: 在邊緣上從低電位到高電位），LT 表示在這個狀態才通知（例如: 只要處於低電位就通知)。對應到上述的 NGINX 的網路通訊處理 (例如 socket)，ET 指一旦有新資料就通知（狀態的改變），而 LT 是「只要有新資料」就會持續通知，直到緩衝區的資料全數取出。詳細的議題可參見 Linux 開發手冊關於 epoll [4] 的描述，我們不難發現，儘管網頁伺服器是貨真價實的軟體，但裡頭術語和概念的展現，逃脫不了硬體給予隱喻和影響 (implication)，我們學習數位邏輯就可強化對術語的認識，從而能夠和世界各地的高手交流。開發高效率的網頁伺服器免不了探討 I/O 事件模型，例如 blocking I/O vs. non-blocking I/O 和 synchronous I/O vs. asynchronous I/O，然後仔細觀察這些術語和含義後，不難發現也都可對應到組合邏輯電路的概念，無論時序抑或訊號同步的議題。再來是狀態機 (state machine)。由於在高效能伺服器開發中，我們引入 non-blocking I/O 後，整體程式開發的難度陡然上升，遇到到 blocking read 不曾遇到的問題：資料可能分批送達，於是在通訊協定解析到一半時，read 就回傳 -1，所以我們必須將已讀到的資料保存下來，並維護其狀態，以表示是否仍需要資料。例如解析 HTTP Request Header 時，讀到 GET /index.html HTT (注意：少一個 P) 就結束，在 blocking I/O 裡只要繼續 read 就可處理，但在 nonblocking I/O，我們必須維護這個狀態，下一次必須讀到欠缺的 P 字元，否則 HTTP 通訊協定會遇上解析錯誤。為此，我們就需要維護一套狀態機，對！就跟數位邏輯所探討的是同一個術語。在「Linux 核心設計」課程 [5] 中，我們展示一個原始程式碼不到 C 語言一千行的小程式，卻具備約有 NGINX 一半資料吞吐量的網頁伺服器 seHTTPd，恰好就是數位邏輯概念在真實世界的應用案例，相關資訊可見: https://hackmd.io/@sysprog/fast-web-server 當然，這僅是起點，在課程中，我要求學員針對 Linux 系統特性和思索 web 情境去探索更多更深刻的改進空間，而這一切，最佳化來自對系統的充分認知。引用羅輯思維第 85 集: 費馬大定理 [6] 的結語: 「我們當中的絕大多數人，花了人生的十二年時光，六年小學，六年中學，被數學摧殘，我們只知道數學是敲開大學校門的一個敲門磚，自打上了大學之後，這個東西就被我們當做人生當中最痛苦的經驗，被刪除了。」「人類知識領域智力領域的任何豐碑，從來都不是用強烈的目的性建造出來的，它的每一塊磚，每一塊瓦，都是由興趣堆積出來的，興趣不僅導致了最後的成功，而且點亮了其中的每一塊磚，每一塊瓦，每一個人的生命。」在資訊工程 (或說電腦科學) 課程中，充斥著大量數學和電子硬體課程，其實就是上面所提到的一磚一瓦，堆積著今日我們所見的數位世界的風情萬種。倘若我們一開始就戴著有色眼鏡去駁斥這些科目的學習，是否限制了自已可能的寬敞發展呢？喔，我又來打廣告，歡迎關注「Linux 核心設計」[5] 和 "Computer Architecture" [1] 這兩門課程，都有完整的線上教材可參考，也有練習題可讓學員隨時檢測自己所學。 [1] Computer Architecture http://wiki.csie.ncku.edu.tw/arch/schedule [2] NGINX: https://nginx.org/ 根據 W3Techs 的統計資料，世界上最繁忙的網站前一萬名裡頭 57% 採用 NGINX [3] NGINX Development guide https://nginx.org/en/docs/dev/development_guide.html [4] epoll - I/O event notification facility http://man7.org/linux/man-pages/man7/epoll.7.html [5] Linux 核心設計課程 http://wiki.csie.ncku.edu.tw/linux/schedule [6] 羅輯思維 85 集: 費馬大定理影片: https://youtu.be/bHexlr4b_j8

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推 Behind4: 又來好文推 04/24 06:07

推 mikemagic88: 前十 04/24 06:08

推 gorilla823: 推 04/24 06:10

※ 編輯: jserv (140.116.246.163 臺灣), 04/24/2020 06:12:30

推 KevinR: push 04/24 06:11

推 Behind4: 問個小問題跑 PHP server 效能X86 ARM 真的會像有些文 04/24 06:13

→ Behind4: 章說的效能差到千倍嗎？ 04/24 06:13

→ jserv: @Behind4, Arm 伺服器的調教很繁瑣，若沒有特別調整，效能 04/24 06:14

→ jserv: 的確會是問題。不過這件事在 AWS 的 Arm 伺服器陸續有解法 04/24 06:14

推 dostey: 只是對應 a,b <-> 0,1 <-> 高,低 04/24 06:14

推 SydLrio: 老師不要這樣，你上一篇我還沒看完，我想下課 04/24 06:15

推 robin10205: 推推 04/24 06:15

→ jserv: @SydLrio, 我只是等早餐店開門，順手發廢文，你不用認真 04/24 06:16

噓 renna038766: 116哪間蛤 04/24 06:17

→ jserv: @renna038766, 116 是台灣最好的學店，你有意見嗎？ 04/24 06:18

→ renna038766: 你把118放哪蛤 04/24 06:19

推 wario2014: 深深覺得，coding是智商高的人在玩的 04/24 06:20

→ wario2014: 光靠下苦功的話效率還是遠遠不及，大腦反應時間差太多 04/24 06:21

→ jserv: @wario2014, 所以更要多利用討論區交流，教學相長 04/24 06:21

推 corel: 神人快拜 04/24 06:21

推 freeblizzard: 推這篇 04/24 06:25

推 DanGong5566: 原來是Jserv，好，先跪下去再說 04/24 06:28

推 yyyyyyyv: 推推 04/24 06:35

推 Behind4: Amazon Web Services這個?? 他用ARM架構的CPU? 為了節能 04/24 06:36

→ Behind4: 嗎？其實我本來要問的只是用手機架站的實用性XDDD 04/24 06:36

推 lice0225: 請收下我的膝蓋 04/24 06:37

→ jserv: @Behind4, 請查詢 AWS Graviton2 處理器 04/24 06:37

→ Behind4: coding 應該不用那麼嚴肅吧 =__= 這應該是件好玩的事 04/24 06:38

→ Behind4: 謝謝 04/24 06:38

→ jserv: @Behind4, 手機裡頭執行網頁伺服器的案例不算少，不過... 04/24 06:39

推 chaosJames: 推 04/24 06:39

→ jserv: 有時候是手機製造商或晶片設計商提供的「後門」(但我不能說 04/24 06:40

推 riker729: 連名字都是有多熱愛啊 04/24 06:41

→ jserv: @riker729, 小時聽到「人生以服務為目的」，長大就開發 04/24 06:43

→ jserv: server 了 (咦?) 04/24 06:43

推 riker729: 這兩年寫設備的web 深深覺得太混亂了還得考慮相容性 04/24 06:46

推 bobohorn: 好猛的等早餐廢文 04/24 06:46

→ moonshade: 簡單來說都不用懂，那些問題kernel都解決了 04/24 06:47

→ moonshade: 這些東西老早在posix裡面都有東西包起來了 04/24 06:48

→ jserv: @moonshade, 但要會用呀，特別是 OS-specific 04/24 06:48

推 Behind4: 好靠北哦後門的只想到中國……… 04/24 06:48

→ moonshade: 剪貼那麼多廢話看起來可怕而已... 04/24 06:49

→ jserv: @moonshade, 人在 116 就要發廢文，鄉民認證 04/24 06:49

推 gorilla823: Verilog好難 04/24 06:50

→ jserv: @gorilla823, 人生更難 04/24 06:50

→ moonshade: 再說back-end 工程師不值錢，別人把你當小精靈兒已 04/24 06:51

推 ts05593818: 老師早 04/24 06:53

→ moonshade: 不過話說，做ARM上的linux就是另一回事了 04/24 06:57

推 angerD: 未看先推 04/24 06:57

→ moonshade: 不是所有的廠商都符合spec... 04/24 06:58

→ jserv: 還是當大學教授好，沒人對大學教授有程式設計的期待 (無誤) 04/24 07:00

推 l7th: 早餐店老板用interrupt要你拿早餐啦... 04/24 07:02

推 Behind4: 雖然覺得有趣但感覺不是同一個世界的東西 04/24 07:03

推 angerD: 原來daemon有惡魔的意思 04/24 07:03

→ jserv: @angerD, http://catb.org/jargon/html/D/daemon.html # 04/24 07:04

→ jserv: 在早期的分時多工作業系統 CTSS (1961) 就有 "daemon" 一詞 04/24 07:05

推 sugoi5566: 百推內 04/24 07:08

推 Merkle: 連jserv都不知道的井蛙還好意思大小聲嘖嘖 04/24 07:12

推 Behind4: 我就不知道欸我只是看內文推的 04/24 07:15

推 vovovolibear: 我怎麼沒聽到雷聲？我們在同一個116？ 04/24 07:16

推 Xiphity: 推jserv 04/24 07:16

推 jaid: 一口氣兩篇辛苦了 04/24 07:17

推 ERT312: 推推 04/24 07:21

推 spector66: 快推 04/24 07:24

推 angerD: 謝謝老師，想請問老師如果要找樹狀結構與輸入法的關係該 04/24 07:27

→ angerD: 下什麼關鍵字 04/24 07:27

推 xeriof95092: 老師別鬧哪家早餐店這麼晚開 04/24 07:31

推 seeya08: push 04/24 07:32

推 g5637128: 推 04/24 07:32

推 s0914714: 早餐店被blocking了 04/24 07:33

推 OBST5566: 我這個人很多簡單有瑟夫就推 04/24 07:38

推 wbreeze: 推推 04/24 07:42

推 a4786033: 推 04/24 07:49

推 sn0w: 推！ 04/24 07:50

推 frappe: 這家早餐店讓人拖這麼久，太誇張了吧？XD 04/24 07:51

推 HYDE1986: 竟然已經有人不認識jserv惹.... 04/24 07:54

推 amethystboy: 真人機合一 04/24 07:55

推 snow10725: 一直看到熱門推推 04/24 08:02

推 thinkfun: 推好文 04/24 08:07

推 ohsuoh: 太誇張了發兩篇 04/24 08:13

推 flyvegetable: 好文共賞 04/24 08:15

推 yuiweq1999: 原來是神 04/24 08:18

推 huangmin9487: push 04/24 08:19

推 Colitas: 搶推 04/24 08:19

推 uohZemllac: 好文給推 04/24 08:20

推 ashs92223: 讚！ 04/24 08:21

推 yeh628: 老師好帥！！！！ 04/24 08:24

推 hakosaki: 推jserv 04/24 08:28

推 cool9203: 推 04/24 08:30

推 MidoBanA: 推 04/24 08:30

推 sses60802: 100推內 04/24 08:30

推 emptie: 謝謝你 04/24 08:34

推 ku399999: 膝蓋送出 04/24 08:36

推 Agdanpanda: 推 04/24 08:37

推 jeremylouee: 推個 04/24 08:39

推 erre: 那麼複雜還是掰陳改參數call svm做ai的cp值高 04/24 08:40

推 yee999: 推 04/24 08:40

推 charF: 下一篇 Re:精通ptt廢文對Coding有什麼幫助? 04/24 08:42

推 da21510: 百推內先跪 04/24 08:43

→ da21510: 慚愧老師的課程一直沒看完 04/24 08:43

推 apple123773: 快跪 04/24 08:44

推 x077155203: 有神快拜 04/24 08:48

推 LeafLu: 推jserv!! 04/24 08:49

推 randy061: 朝聖但太深了… 04/24 08:50

推 dangerousair: 幹軟體的都看不懂只看得懂邏設那些詞而已 04/24 08:53

推 herculus6502: 神串留名 04/24 08:58

推 sniper2824: 跟鬼一樣先推再看 04/24 08:59

推 DWR: 原來是jserv 還在想說那個鄉民這麼強又跑出來了 04/24 09:02

推 qppqqp: 正老師出現了拜 04/24 09:04

推 fine325011: 推 04/24 09:06

推 dingbebbie: 老師推推 04/24 09:07

推 shorty696820: 推宅瑟夫 04/24 09:09

推 loveyanzi03: 先推 04/24 09:14

推 Gold740716: 推 04/24 09:15

→ jserv: @angerD, https://github.com/chewing/chewing.github.com 04/24 09:17

→ jserv: 的 doc/ 目錄，可見到酷音輸入法的技術報告 (2001 年) 04/24 09:17

→ jserv: (筆誤，應為 2002 年) 04/24 09:18

推 tpegioe: 04/24 09:18

→ jserv: @da21510, 期待你的作業 :-) 04/24 09:18

推 adsop: 推 04/24 09:19

推 vi000246: 推 04/24 09:19

推 Morris1028: 推老師 04/24 09:20

推 ki59920: 推 04/24 09:23

推 as920909: 推大大 04/24 09:32

推 abb123456: 推 04/24 09:34

推 ila9970: 神人帳號必推 04/24 09:35

推 donation12: 這篇真好! 04/24 09:36

推 kero0331: 怎麼覺得唐鳳會來留言 04/24 09:38

推 gR7P4zXH: 傻眼貓咪 04/24 09:38

推 Lbj1101: 只能推了 04/24 09:42

推 albert0525: 推推 04/24 09:58

→ jserv: @kero0331, 快來許願：從開發口罩預購系統看電腦科學 04/24 10:03

推 shinXIII: 看到這篇我都不敢說我會寫程式了.. 04/24 10:04

推 mooto: 呃，我真懷疑有多少人是看懂才推，哥是豬屎屋的，怎麼覺得 04/24 10:05

→ mooto: 被你講的很複雜，難怪資工的跑來寫電路設計，總是很難讀。 04/24 10:05

→ mooto: 簡而言之，邏輯設計的根本是硬體，用這個概念coding，跟程 04/24 10:05

→ mooto: 式底的不一樣 04/24 10:06

推 bewritten: 先推 04/24 10:07

→ route22: 邏輯設計就寫積木然後一個控制叫它們動起來 04/24 10:08

※ 發信站: 批踢踢實業坊(ptt.cc) ※ 轉錄者: kqalea (111.71.82.240 臺灣), 04/24/2020 10:11:27

推 shiauji: 量子力學需用波函數描述稱作幽靈還行，數位邏輯設計是要 04/24 10:29

→ shiauji: 用波函數描述嗎.... 這比喻...嗯 04/24 10:29

推 dandelionh: 真想學請問已離開學校很久的有機會學嗎... 04/24 10:49

推 DCTmaybe: 想學的看[5]就是了... 課程超硬 04/24 10:51

推 jserv: @shiauji, 主要是不是每位軟體開發者都能留意到微觀世界 04/24 10:51

→ jserv: 有關，但我相信很多軟體開發者人員極難想到這些資訊洩露 04/24 10:53

→ jserv: 如何發生。於是我就用不精準的比喻 (等著吃早餐時發廢文) 04/24 10:53

→ jserv: 例如近期若干 side-channel attack 多跟計算機結構內部設計 04/24 10:54

推 shiauji: 了解，確實用微觀世界來講就貼切的多，感謝回覆 04/24 11:02

推 ilovejesus: 推 04/24 11:23

→ imchou239: 跪 04/24 11:52

推 james732: 推 04/24 11:55

推 JJHu: 快推 04/24 12:08

推 Yunyung: 神神神 04/24 13:09

推 readper: 有神快推 04/24 13:12

推 paint: 想上這兩門課耶希望能聽得懂 04/24 13:24

推 cecol: 數位邏輯真的是ＣＳ必修黑歷史 04/24 13:33

推 locklose: 推 04/24 13:40

推 linnom: 推老師 04/24 13:46

推 cory8249: 推 04/24 14:25

推 Masakiad: 好文 04/24 15:31

推 cuteSquirrel: good 04/24 17:16

推 Walkers: 推 04/24 20:57

推 jj0321: 釣到JSERV 原原PO可以跪下了 04/24 21:08

推 s860134: 最近很多篇都是教數值系統和二元運算你所不知道的c語言 04/24 21:39

推 BignoZe: 太神啦 04/24 22:00

推 zmcx16: 宅色夫推 04/24 23:14

推 shter: 寫程式本來是離不開硬體知識的，但是這幾年因為虛擬機技術 04/25 08:13

→ shter: 和跨平台執行問題，變的軟硬體中間有很多層包裝 04/25 08:13

→ shter: 除非追求效能的產品，不然大多以好維護的框架為主流 04/25 08:13

推 pttano: 跪...... 04/25 08:27

推 cphe: 釣到大神 04/25 09:38

推 nurockplayer: 推宅色夫 04/25 13:26

→ superpandal: 恩不是我想了解的東西... 需要了解某些黑科技 04/26 05:35

推 kevinfilter: 推 04/26 13:51

推 brucetu: 寫的很猛不愧是jserv 不過拜完神還是要探討一下另一個觀 04/26 16:56

→ brucetu: 點 04/26 16:56

→ brucetu: 就是只想做偉大的app其實真的不用會很多資工知識 04/26 16:57

推 brucetu: 畢竟系統就是層層封裝，所以會正反器要說對開發高併發伺 04/26 16:59

→ brucetu: 服器應用的幫助跟影響很大嗎，也不見得，只是每個東西我 04/26 16:59

→ brucetu: 們都一定能講出他在哪個case很有用 04/26 16:59

推 brucetu: 所以興趣在哪裡就從那個點往四周探索，對每個細節盡量掌 04/26 17:02

→ brucetu: 握也是好的，但不必要從最底層開始學好學滿所有細節 04/26 17:02

→ brucetu: 費馬大定理結語不就說了先有興趣才能點亮這些磚瓦最後構 04/26 17:13

→ brucetu: 成豐碑嗎？所以對數位邏輯電路沒興趣的同學其實不必糾結 04/26 17:13

→ brucetu: ，雖然磚瓦重要，但是不需要從最底層的每一塊磚瓦開始堆 04/26 17:13

→ brucetu: 疊，從興趣出發先去看看其他的磚，至於數位邏輯電路，等 04/26 17:13

→ brucetu: 你有需要瞭解的時候自然就會有動力去瞭解他，在這個層層 04/26 17:13

→ brucetu: 堆疊的資訊工程中，我負責蓋樓梯的，知道房子地基怎麼打 04/26 17:13

→ brucetu: 可能很有幫助，但是有別人會去打好地基，我就專心蓋我的 04/26 17:13

→ brucetu: 樓梯 04/26 17:13

→ gn01838335: 剛好相反。leetCode Single Number。若不知道XOR可能C 04/27 16:40

→ gn01838335: code寫很多。有些軟工設計的應用場景，數位邏輯概念存 04/27 16:41

→ gn01838335: 再。只是您還沒碰到這個CASE。 04/27 16:42

→ gn01838335: 若有紮實學習好處是，有key 馬上可以google答案。 04/27 16:42

推 k078787878: 看不懂QAQ 04/28 20:21

推 SatokoMyWife: 個人體感是覺得懂硬體會有點幫助理解，但不懂也不 04/29 12:34

→ SatokoMyWife: 會無法理解，畢竟概念已經抽象化了，其實我不覺得 04/29 12:34

→ SatokoMyWife: 需要從原始的意義 04/29 12:34