Хранение данных

Огромные массивы данных, которых становится все больше, нужно, видимо, как-то сохранять. Разнообразные требования к условиям их хранения сводятся к двум основным: экономичности и эффективности.

• Экономичность – это минимальные материальные затраты на хранение одной единицы данных.

• Эффективность – минимальные затраты времени на обращение к нужным данным.

Как правило, экономичный способ неэффективный, и наоборот. Существуют два, соответствующих этим требованиям, альтернативные способы хранения данных.

• Экономичный, но не очень эффективный – хранение в виде файлов.

• Эффективный, но не экономичный – базы данных.

Хранение в виде файлов обеспечивает программный комплекс, который называется файловой системой. Данные находятся на носителях, поэтому каждый носитель имеет свою файловую систему. Файловая система предназначена для выполнения операций с файлами: создание, переименование, копирование, перемещение, удаление, создание новой папки.

Файл – это множество данных, имеющее собственное имя. Файл может иметь любой объем. Но имя для файла существенно. Оно играет роль его адреса, т.е. в файловой системе используется символьный принцип адресации. Кроме того, у имени есть расширение – точка с тремя символами. Расширение указывает на тип данных, хранящихся в файле.

В базах данных доступ к данным обеспечивают программы, которые называются системами управления базами данных. Объектами баз данных являются таблицы. Строки таблиц называются записями. Они и содержат данные. Записи определяются номерами, т.е. в базах данных реализован числовой принцип адресации.

Двоичная логика и схемотехника

Мы рассматривали данные, т.е. как кодируется информация. Рассматривали как кодируются различные виды информации: числа, текст, графика, звук. И как все это кодируется в числовом виде, хотя в процессе развития цивилизации было выработано множество различных принципов кодирования информации, такие как языки, письмена, обряды, танцы, и пр. Но для реализации единой концепции информационного обмена было выбрано именно цифровое кодирование из-за того, что оно обладает следующими свойствами:

1. универсальность – разные виды информации представлены в одинаковой форме;

2. возможность применения математических методов для операций с данными;

3. возможность автоматизации вычислений.

Данные – это числа, операции с данными – это математические операции. А автоматизация вычислений реализуется на компьютерах – это технические устройства. Чтобы данные могли быть представлены в технических устройствах, они должны пройти два этапа преобразований. Сначала с помощью дисциплины, которая называется математическая логика, переходим от математических операций к логическим. А затем, в области знаний, которая называется схемотехникой, показывается, как логические операции реализуются в элементарных технических устройствах. Таким элементарным техническим устройством в компьютере является транзистор. У него три вывода: эмиттер, коллектор и база. Основное свойство транзистора заключается в том, что его проводимость зависит от напряжения, приложенного к базе. Если на входе (э-б) низкое, то на выходе – высокое. И наоборот. Т.о. один транзистор реализует логическую операцию отрицания. В частности, эта операция при обработке графической информации используется для получения негативного изображения. Более сложные логические функции реализуются схемами, состоящими из нескольких транзисторов. Таким образом и происходит обработка данных на компьютерах.