لوحة البت

تستخدم تمثيلات لوحة البت عمليات بتية متوازية متوفرة في جميع وحدات المعالجة المركزية تقريبًا ، وتُنجز في دورة واحدة، وتُعدّ عادةً من أسرع التعليمات (بفضل تقنية خط الأنابيب والتخزين المؤقت، بالإضافة إلى تحسينات أخرى خاصة بوحدة المعالجة المركزية). تحتوي جميع وحدات المعالجة المركزية تقريبًا على عمليات AND و OR و NOR و XOR . علاوة على ذلك، تحتوي وحدات المعالجة المركزية الحديثة على خطوط أنابيب تعليمات تُرتّب التعليمات في قائمة انتظار للتنفيذ. يمكن للمعالج ذي وحدات التنفيذ المتعددة تنفيذ أكثر من تعليمة واحدة في الدورة الواحدة إذا توفرت أكثر من تعليمة واحدة في خط الأنابيب. قد تؤدي تسلسلات التعليمات العادية ذات الفروع إلى إفراغ خط الأنابيب في حال التنبؤ الخاطئ بالفرع. تتطلب العديد من عمليات لوحة البت عددًا أقل من الشروط، مما يزيد من كفاءة خط الأنابيب ويُحسّن استخدام وحدات التنفيذ المتعددة في العديد من وحدات المعالجة المركزية.

تتميز وحدات المعالجة المركزية بعرض بت ، وهو عدد عمليات البت التي يمكن تنفيذها في دورة واحدة. في وحدة معالجة مركزية 64 بت أو أكبر، يمكن تنفيذ عمليات 64 بت في تعليمة واحدة. قد يكون هناك دعم لتعليمات ذات عرض بت أكبر أو أصغر. قد تحتوي العديد من وحدات المعالجة المركزية 32 بت على بعض تعليمات 64 بت، وقد تستغرق هذه التعليمات أكثر من دورة واحدة أو تكون أبطأ مقارنةً بتعليمات 32 بت.

إذا كان حجم لوحة البتات أكبر من عرض مجموعة التعليمات، فسيلزم تنفيذ عملية كاملة العرض عليها باستخدام عدة تعليمات. وبالتالي، فإن البرنامج الذي يستخدم لوحات بتات 64 بت سيعمل بشكل أسرع على معالج 64 بت مقارنةً بمعالج 32 بت.

تتميز تمثيلات لوحة البتات بشفرة أطول بكثير، سواءً كانت شفرة المصدر أو شفرة الكائن. وتُعدّ كتابة وتصحيح تسلسلات التلاعب الطويلة بالبتات أمرًا معقدًا من الناحية التقنية. وقد تؤدي هذه المشكلة إلى زيادة حالات عدم العثور على البيانات في ذاكرة التخزين المؤقت أو التسبب في تذبذبها.

إذا لم يكن لدى المعالج تعليمات الأجهزة لـ "الأول" (أو " عد الأصفار البادئة ") و " عد الآحاد " (أو "عد الأصفار")، فسيكون التنفيذ معاقًا بشكل كبير، لأن هذه العمليات غير فعالة للغاية في البرمجة كحلقات أو بنيات عالية المستوى أخرى.

تتطلب لوحات البت ذاكرة أكبر من هياكل بيانات لوحات قوائم القطع، لكنها أكثر كفاءة في التنفيذ لأن العديد من عمليات التكرار والمقارنة تُختزل إلى عملية بت واحدة (أو عدد قليل من العمليات). على سبيل المثال، في صندوق البريد، يتطلب تحديد ما إذا كانت القطعة تهاجم المساحة توليدَ حركات القطعة المسموح بها والتكرار عليها ومقارنة المساحة النهائية بالمساحة . في لوحات البت، تُخزَّن حركات القطعة المسموح بها في خريطة بت، وتُجرى عملية AND بين هذه الخريطة وخريطة بت المساحة . تعني النتيجة غير الصفرية أن القطعة تهاجم المساحة .

في بعض الألعاب، يتطلب كتابة محرك لوحة البتات كمية كبيرة من التعليمات البرمجية المصدرية، بما في ذلك جداول بيانات أطول من تلك المستخدمة في تنفيذ صندوق البريد/التعداد المُصغّر. قد يُسبب هذا مشاكل للأجهزة المحمولة (مثل الهواتف) ذات عدد محدود من المسجلات أو ذاكرة التخزين المؤقت لتعليمات المعالج. أما بالنسبة لأجهزة الكمبيوتر كاملة الحجم، فقد يتسبب ذلك في حدوث أخطاء في ذاكرة التخزين المؤقت بين المستوى الأول والمستوى الثاني. هذه مجرد مشكلة محتملة، وليست عيبًا جوهريًا، إذ أن معظم الأجهزة تمتلك ذاكرة تخزين مؤقت كافية للتعليمات بحيث لا تُشكل هذه المشكلة عائقًا.

تُعدّ لوحات البتات المُدوّرة هياكل بيانات تكميلية للوحات البتات، تُتيح تنظيم متجهات هجوم القطع المنزلقة في جداول، جدول لمتجهات هجوم الرخ على الأعمدة، وجدول لكل من متجهات الهجوم القطرية والقطرية المضادة للأساقفة (يمكن فهرسة هجمات الرخ على الرتب من لوحات البتات القياسية). باستخدام هذه اللوحات، يحلّ بحث واحد في الجدول محلّ سلاسل طويلة من عمليات البتات.

تقوم هذه اللوحات الرقمية بتدوير ترتيب شغل رقعة الشطرنج بزوايا 90 درجة، و45 درجة، و/أو 315 درجة. تحتوي اللوحة الرقمية القياسية على بايت واحد لكل صف من رتب رقعة الشطرنج. باستخدام هذه اللوحة، يسهل تحديد هجمات الرخ عبر الصف، وذلك بالاستعانة بجدول مُفهرس حسب المربع المشغول والمواقع المشغولة في الصف (لأن هجمات الرخ تتوقف عند أول مربع مشغول). بتدوير اللوحة الرقمية 90 درجة، يمكن فحص هجمات الرخ لأعلى ولأسفل العمود بنفس الطريقة. أما اللوحات الرقمية المُدارة بزاوية 45 درجة و315 درجة (-45 درجة)، فتتميز بأقطار يسهل فحصها لتحديد هجمات الفيل. ويمكن فحص الملكة بدمج هجمات الرخ والفيل. مع ذلك، يُعد تدوير اللوحة الرقمية عملية غير سلسة قد تتطلب عشرات التعليمات. ^{[ 2 ] [ 3 ]}

يمكن إخفاء متجهات هجوم الرخ والفيل بشكل منفصل واستخدامها كمؤشرات في جدول تجزئة لمتجهات الهجوم المحسوبة مسبقًا، وذلك حسب شغل كل عنصر: 8 بتات للرخ، ومن 2 إلى 8 بتات للفيل. يُحسب متجه الهجوم الكامل للقطعة باتحاد كل من المتجهين أحاديي الاتجاه المفهرسين من جدول التجزئة. عدد المدخلات في جدول التجزئة متواضع، في حدود 10 ...${\displaystyle 8*2^{8}}$بايتات، أو حوالي 2 كيلوبايت. يتطلب نظام التجزئة عمليتي حساب لدالة التجزئة وعمليتي بحث لكل جزء. ^{[ 4 ] [ 5 ]}

بينما كانت محركات الشطرنج القديمة تستخدم حلقات إسقاط الأشعة، أو لوحات البتات المُدارة، أو التجزئة المباشرة، فإن محركات الشطرنج الحديثة تستخدم في الغالب لوحات البتات السحرية . تستخدم هذه التقنية التجزئة المثالية لربط قناع شغل القطعة مباشرةً بمصفوفة مُحسوبة مسبقًا من أنماط الهجوم في عملية بحث واحدة.

تُعدّ لوحات البت السحرية امتدادًا لمفاضلة الوقت والمساحة في البحث المباشر عن متجهات الهجوم باستخدام التجزئة. تستخدم هذه اللوحات تحويلًا لمتجه الهجوم الكامل كمؤشر في جدول التجزئة. مصطلح " سحرية" تسمية غير دقيقة، ويشير ببساطة إلى توليد واستخدام دالة تجزئة مثالية بالتزامن مع حيل لتقليل الحجم المحتمل لجدول التجزئة الذي يجب تخزينه في الذاكرة.${\displaystyle 8*2^{64}}$بايت، أو 144 إكسابايت . ^{[ ملاحظة 1 ]}

المربعات الخارجية، أو الصفوف الأولى والثامنة مع الملفات 'a' و 'h'، لا علاقة لها بشغل متجه الهجوم: فالقطعة تهاجم تلك المربعات أو لا تهاجمها (اعتمادًا على القطع الأخرى التي تحجبها) بغض النظر عن شغلها، لذلك يمكن استبعادها من الاعتبار، تاركة فقط 6x6 أو 36 مربعًا (~بتات في دالة التجزئة المقابلة).

مؤشر الهجوم${\textstyle I}$يتم حساب مساحة المربع المعطى باستخدام الصيغة التالية: $${\displaystyle I={\frac {(O\times M)}{2^{64-N}}}}$$ أين${\textstyle O}$تمثل لوحة البتات الخاصة بالإشغال ذات 64 بت قطع الحجب على أشعة المنزلقات ذات الصلة،${\textstyle M}$هو "مضاعف سحري" خاص بالأعداد المربعة، ذو 64 بت، و${\textstyle N}$يمثل عدد البتات اللازمة لفهرسة جدول البحث عن الهجوم لهذا المربع المحدد. ويؤدي الإزاحة الثنائية الناتجة إلى عزل البتات الأكثر أهمية في عملية الضرب، مما يُنشئ فهرسًا خاليًا من التصادمات لعمليات بحث سريعة. ^{[ 6 ]}

كما هو الحال مع المخططات الأخرى التي تتطلب دالة تجزئة مثالية، فإن عملية تعداد شاملة، تتضمن جزئيًا خوارزميات وجزئيًا تجارب وأخطاء، ضرورية لتوليد دالة التجزئة. تُعدّ لوحات البت السحرية أيضًا جداول نشطة للغاية، وحجمها (أقل من مليون مدخل في معظم الحالات) ضخم مقارنةً بأحجام ذاكرة التخزين المؤقت منخفضة المستوى في بنى الرقائق الحديثة، مما يؤدي إلى امتلاء ذاكرة التخزين المؤقت. في العديد من التطبيقات، لا تُحقق لوحات البت السحرية أي تحسن في الأداء مقارنةً بمخططات التجزئة الأكثر تواضعًا أو لوحات البت المُدوّرة. ^{[ 7 ] [ 8 ]}

• Bitboards - ويكي برمجة الشطرنج
• مجال البرمجة في مشروع بيوولف
• لارامي، فرانسوا دومينيك. برمجة الشطرنج الجزء 2: هياكل البيانات.
• فيرهيلست، بول. تمثيلات رقعة الشطرنج
• هيات، روبرت. تمثيلات مجلس برنامج الشطرنج
• فراين، كولين. كيفية تطبيق لوحات البت في محرك الشطرنج (نظرية برمجة الشطرنج)
• بيبيسيلي، جلين. حقول البت، لوحات البت، وما وراء ذلك - (مثال على لوحات البت في لغة جافا ومناقشة لسبب نجاح هذا التحسين مع آلة جافا الافتراضية (www.OnJava.com الناشر: O'Reilly 2005))
• الحركة السحرية - توليد لوحة البتات في الشطرنج الحاسوبي. براديومنا كانان

• قام مؤلف محرك Frenzee بنشر بعض الأمثلة المصدرية.
• برنامج جافا مكون من 155 سطرًا للعبة Connect-4 يوضح استخدام لوحات البت.