Владстон Феррейра Фило - Теоретический минимум по Computer Science [Все что нужно программисту и разработчику]

CSV, или файл с разделением значений запятыми, — это, возможно, самый простой формат обмена данными. Данные здесь хранятся в виде текста, по одной записи на строку. Поля в записи разделяются запятой или каким-либо другим символом, не встречающимся в данных. Формат CSV полезен для создания дампов простых БД, но он не годится для представления сложных данных.

В этой главе мы узнали, что структурирование информации в базе данных имеет чрезвычайно важное значение для того, чтобы сделать данные полезными. Мы изучили различные способы того, как это делается. Мы увидели, как реляционная модель разделяет данные на таблицы и как они связываются вместе при помощи отношений.

Большинство программистов учатся работать только с реляционной моделью, но мы вышли за эти рамки. Мы увидели альтернативные, нереляционные способы структурирования данных. Мы обсудили проблемы непротиворечивости данных и как их смягчить при помощи транзакций. Мы рассмотрели способы масштабирования СУБД для обработки интенсивных нагрузок при помощи распределенной базы данных. Мы также узнали о ГИС и о функционале, который они предлагают для работы с географическими данными. А еще мы узнали распространенные способы обмена данными между различными приложениями.

И, наконец (если только вы не экспериментируете), остановите свой выбор на широко используемой СУБД. Она производительнее и содержит меньше ошибок. Идеальной системы управления базами данных не существует. Ни одна СУБД не подходит для любых, без исключения, сценариев. Прочитав эту главу, вы теперь лучше разбираетесь в различных типах СУБД и их особенностях, и потому сможете сделать обоснованный выбор, какую из них использовать.

• Концепции систем баз данных (Database System Concepts, Silberschatz, см. https://code.energy/silber).

• Садаладж П. Дж., Фаулер М. NoSQL. Новая методология разработки нереляционных баз данных.

• Принципы систем распределенных баз данных (Principles of Distributed Database Systems, Özsu, см. https://code.energy/ozsu)

Бесчисленные и разнообразные машины были изобретены для решения задач. Существует много типов компьютеров: от встроенных в роботов, которые бродят по Марсу, до тех, что управляют навигационными системами атомных подводных лодок. Почти все компьютеры, включая наши ноутбуки и телефоны, имеют тот же самый принцип работы, что и первая вычислительная машина, изобретенная фон Нейманом в 1945 году. А вы знаете, как устроены компьютеры? В этой главе вы научитесь:

понимать основы компьютерной архитектуры ;

выбирать компилятор для трансляции вашего исходного кода на язык компьютеров;

разменивать память на быстродействие при помощи иерархии памяти .

В конце концов, программирование должно выглядеть как волшебство только для непрограммистов — но не для нас с вами.

Компьютер — машина, которая подчиняется командам, управляющим данными. Он имеет два главных компонента: процессор и память. Память, она же ОЗУ [67] Оперативное запоминающее устройство (англ. RAM, random access memory). Более точное наименование на русском — запоминающее устройство (память) с произвольным доступом, сокращенно ЗУПД (ППД). , — это то место, где мы пишем команды. Она также хранит данные, которыми компьютер оперирует. Процессор, или ЦП [68] Центральный процессор (англ. CPU, central processing unit). , получает команды и данные из памяти и выполняет соответствующие вычисления. Давайте разберемся, как работают эти два компонента.

Память поделена на множество ячеек. Каждая хранит крошечный объем данных и имеет числовой адрес. Чтение или запись данных в памяти выполняется посредством операций, которые воздействуют на одну ячейку за раз. Чтобы прочитать ячейку памяти или произвести запись в нее, мы должны передать ее числовой адрес (рис. 7.1).

Рис. 7.1.Сообщение для ОЗУ выполнить операцию в ячейке № 210 (11010010)

Поскольку память является электрической схемой, мы передаем адреса ячеек по проводам в виде двоичных чисел [69] Двоичные числа выражены в системе счисления с основанием 2. Приложение I объясняет, как это следует понимать. . Каждый провод передает двоичную цифру. Высокое напряжение соответствует сигналу «единица», низкое — сигналу «ноль».

Рис. 7.2.Память может работать в режиме чтения или записи

Память способна выполнить с адресом ячейки две операции: получить хранящееся в ней значение или записать новое. Память имеет специальный входной контакт для установки ее рабочего режима (рис. 7.2).

Каждая ячейка памяти хранит 8-разрядное двоичное число, которое называется байтом . В режиме чтения память получает хранящийся в ячейке байт и выводит его по восьми проводам, которые передают данные (рис. 7.3).

Когда память находится в режиме записи, она получает байт по этим проводам и записывает его в указанную ячейку (рис. 7.4).

Группа проводов, используемых для передачи одинаковых данных, называется шиной . Восемь проводов для передачи адресов формируют адресную шину . Другие восемь, используемых для передачи информации в ячейки памяти и обратно, формируют шину данных . Адресная шина является однонаправленной (используется только для получения данных), а шина данных — двунаправленной (используется для отправки и для получения данных).

Рис. 7.3.Чтение числа 32 из ячейки с адресом 211

Рис. 7.4.Запись числа 33 в ячейку с адресом 212

В любом компьютере ЦП и ОЗУ постоянно обмениваются данными: процессор выбирает команды и данные из памяти и иногда сохраняет туда данные для вывода и промежуточные результаты вычислений (рис. 7.5).

Рис. 7.5.ЦП подключен проводами к ОЗУ

Центральный процессор имеет несколько ячеек внутренней памяти, которые называются регистрами . Он может выполнять простые математические операции с числами, хранящимися в этих регистрах. Он также может перемещать данные между регистрами и ОЗУ. Вот примеры типичных операций, которые приходится исполнять центральному процессору: