Что происходит во время форматирования?

Происходит анализ целостности поверхности устройства хранения информации и поврежденные области специальным образом помечаются, что позволяет в дальнейшем не записывать в них информацию.

При форматировании будет разрушена старая файловая система и на ее месте будет создана новая. Это означает, что все данные, которые хранились на диске, будут потеряны!

Часть этой информации теряется безвозвратно, но есть специальные программы, которые позволяют восстановить некоторую часть информации, находившуюся в отформатированной области.

Этот процесс не очень простой и он зависит от множества различных факторов, поэтому перед форматированием лучше лишний раз убедиться, что на диске нет нужной информации, чем потом судорожно искать способы ее восстановления.

Быстрое и полное форматирование — два метода подготовки накопителей информации для использования, и у каждого из них есть свои особенности.

Быстрое форматирование

• Суть: Удаляет только информацию о файлах, но не стирает сами данные. Это означает, что файлы становятся недоступными для пользователя, но физически остаются на накопителе до тех пор, пока не будут перезаписаны новыми данными.
• Скорость: Процесс проходит быстро, так как он не проверяет накопитель на наличие ошибок и не очищает все сектора.
• Использование: Подходит для случаев, когда вы хотите быстро подготовить накопитель к использованию и уверены, что он не содержит ошибок. Обычно используется, когда накопитель уже был отформатирован ранее.
• Риск: Если данные не были должным образом удалены, они могут быть восстановлены с помощью специальных программ.

Полное форматирование

• Суть: Удаляет все данные на накопителе и проверяет его на наличие ошибок. В процессе полного форматирования происходит запись нулей на все сектора, что фактически очищает накопитель.
• Скорость: Этот процесс занимает больше времени, так как он включает в себя проверку каждого сектора на наличие повреждений.
• Использование: Рекомендуется, когда накопитель используется впервые или если есть подозрения на проблемы с его работой. Полное форматирование также полезно для обеспечения более надежного удаления данных.
• Риск: Полное форматирование делает восстановление данных более сложным, поскольку информация фактически перезаписывается.

Менее встречающиеся типы баз данных:

Графовые базы данных: основаны на модели графа, где данные представлены в виде вершин и связей между ними. Они эффективно моделируют отношения и зависимости между различными элементами данных.

Колоночные базы данных: хранят данные в виде колонок, вместо традиционного реляционного подхода, где данные хранятся в виде строк. Это позволяет более эффективно работать с большими объемами данных и проводить агрегационные операции.

Многомерные базы данных: используются для анализа данных, в которых множество измерений или переменных объединяются в виде массивов соответствующих значений. Это позволяет проводить сложный анализ и визуализацию данных.

Инвертированные индексы: используются для обратного индексирования данных, что значительно ускоряет процесс поиска и доступа к информации. Они широко применяются в поисковых системах и системах управления контентом.

Columnar Stores (столбцовые хранилища): хранят данные в виде столбцов, что позволяет эффективно сжимать и хранить повторяющиеся значения, а также быстро осуществлять операции агрегации по отдельным столбцам.

Temporal Databases (временные базы данных): предназначены для хранения и обработки данных, связанных с временем. Это позволяет проводить анализ изменений данных во времени, реализовывать версионность и восстанавливать состояние данных на определенный момент времени.

Сложность базы данных может измеряться по ряду факторов:

Объем данных: Чем больше данных в базе, тем сложнее ее обработка и управление. Обычно объем данных измеряется в байтах или гигабайтах.

Структура данных: Если база данных имеет сложную структуру, то ее сложнее поддерживать и использовать. Например, если в базе данных есть множество связанных таблиц, индексы и ограничения целостности, то это может повысить ее сложность.

Уровень нормализации: Более нормализованные базы данных обычно более сложные для работы, так как могут потребоваться сложные операции объединения и группировки данных.

Сложность запросов: Если запросы к базе данных требуют сложных операций, таких как объединение таблиц или использование подзапросов, то это может повысить сложность базы данных.

Ограничения целостности: Если база данных имеет множество ограничений целостности, таких как уникальные ограничения или внешние ключи, то ее сложнее поддерживать и обновлять.

Производительность: Сложность базы данных также может быть связана с ее производительностью. Если база данных работает медленно или имеет проблемы со скачиванием данных, то это может увеличить ее сложность.

Обычно сложность базы данных измеряется субъективно и зависит от конкретных потребностей и требований пользователей.

Нормализация базы данных — процесс организации данных в реляционной базе данных с целью уменьшения избыточности и повышения целостности данных. Она включает в себя разбиение таблиц на более мелкие, а также установление связей между ними. Основные цели нормализации:

Устранение избыточности: Избежать дублирования данных, чтобы изменения в одной таблице не требовали изменений в нескольких местах.

Повышение целостности данных: Обеспечение согласованности данных, чтобы они оставались точными и актуальными.

Нормализация обычно проходит через несколько нормальных форм (NF). Основные из них:

Первая нормальная форма (1NF):
Все атрибуты (поля) таблицы должны содержать только атомарные значения (неделимые).
Каждая запись должна быть уникальной.

Вторая нормальная форма (2NF):
Достигается, если таблица уже находится в 1NF и все неключевые атрибуты полностью зависят от первичного ключа.
Устраняет частичную зависимость.

Третья нормальная форма (3NF):
Достигается, если таблица уже находится во 2NF и все неключевые атрибуты не зависят друг от друга (т.е. нет транзитивной зависимости).

Бойс-Кодд нормальная форма (BCNF):
Это более строгая версия 3NF, где каждая детерминанта должна быть суперключом.

ER модель базы данных

Схема «сущность-связь», ERD или ER-диаграмма — это разновидность блок-схемы, где показано, как разные «сущности» связаны между собой внутри системы.

Основные концепции модели:
 ⁃ сущность — множество объектов реального мира с одинаковыми свой­ствами. Представляет собой основное содержание того явления или процесса, о котором необходимо собрать информа­цию

 ⁃ атрибут — средство, с помощью которого определяются свойства сущности или связи. Наименование атрибута должно быть уникальным для кон­кретной сущности, но может быть одинаковым для разных сущностей.
 
⁃ связи — отношение между экземплярами двух (и более) разных сущностей. Механизм связей используется для того, чтобы опре­делить взаимоотноше­ния между сущностями.

ER-диаграммы чаще всего применяются для проектирования и отладки реляционных баз данных

Шрифт Брайля — это шрифт для незрячих, разработанный Луи Брайлем в 1824 году. Этот шрифт использует комбинации шести точек выступающих из поверхности бумаги, которые можно осязать пальцами. Каждая комбинация точек в шрифте Брайля представляет собой букву, цифру, знак пунктуации или другой символ.

Буквы в шрифте Брайля представлены двумя вертикальными колонками, в каждой из которых может быть расположено от одной до трех точек. Комбинируя различные точки в этих колонках, можно представить все буквы алфавита, цифры и другие символы.

В настоящее время существует несколько вариантов брайлевского шрифта, таких как английский, французский, немецкий и другие. Каждый из них имеет некоторые отличия в использовании точек для представления определенных символов в соответствующем алфавите.

Шрифт Брайля широко используется незрячими людьми по всему миру для чтения и записи текстов. Он играет важную роль в образовании, коммуникации и повседневной жизни незрячих людей, предоставляя им доступ к информации и возможность коммуникации с окружающими.

Некоторые из ключевых инициатив отечественных микропроцессоров:

Эльбрус: Эльбрус-8С и Эльбрус-16С: Российские микропроцессоры, разработанные в Институте электроники и математики имени Л.В. Красовского. Эти процессоры предназначены для использования в высокопроизводительных вычислительных системах.

Байкал: Байкал-М: Это семейство микропроцессоров, разрабатываемых ОАО "Сибирский центр электроники" и ООО "Байкал электроникс". Процессоры этого семейства предназначены для использования в серверах и встраиваемых системах.

Процессоры от MCST (МЦСТ): Процессоры по архитектуре "Микропроцессор с цифровым сигнальным процессором" (МЦСТ-4): Это семейство микропроцессоров, разрабатываемых Московским центром специальных технологий (МЦСТ). Они предназначены для применения в системах радиоэлектронной борьбы, беспилотных летательных аппаратах, и других областях.

Компания "Роснано" и РусГидро: В рамках совместного проекта "Русское ЭВО" ("Роснано" и РусГидро) планировалось разработать отечественные микропроцессоры для использования в оборудовании для управления электростанциями.

Процессор - ключевой компонент компьютера, отвечающий за выполнение инструкций программ и управление операциями данных. Давайте рассмотрим, как устроен процессор изнутри.

Ядра процессора:
• Процессор состоит из одного или более вычислительных ядер (cores). Каждое ядро может выполнять инструкции независимо друг от друга.
• Многозадачные операции могут выполняться параллельно на разных ядрах, что увеличивает общую производительность.

Кэш-память:
• Каждое ядро обычно имеет свой набор кэш-памяти разного уровня (L1, L2, L3). Кэш-память используется для временного хранения данных и инструкций, ускоряя доступ к ним.

Управляющая единица (Control Unit):
• Управляющая единица отвечает за управление работой ядра. Она извлекает инструкции из памяти, декодирует их и управляет исполнением.

Арифметико-логическое устройство (ALU):
• ALU выполняет арифметические и логические операции. Он способен выполнять сложение, вычитание, умножение, деление и другие операции.

Регистры:
• Регистры - это маленькие, но очень быстрые области памяти, встроенные в сам процессор. Они используются для хранения промежуточных результатов, адресов и другой важной информации.

Шина данных и шина адреса:
• Шина данных передает информацию между процессором и памятью. Шина адреса определяет, куда идет эта информация в памяти.

Микроархитектура:
• Это внутренняя структура процессора, определяющая, как он реализует свою функциональность на микроуровне. Микроархитектура включает в себя организацию кэша, предикторы ветвлений и другие технологии, влияющие на производительность.

Тактовая частота:
• Тактовая частота определяет, как часто процессор выполняет операции в секунду. Высокая тактовая частота обычно свидетельствует о более быстрой обработке данных.

Разгон (overclocking) процессоров —  процедура увеличения рабочей частоты (тактовой частоты) процессора сверх его заводских настроек. Это позволяет увеличить производительность компьютера за счет выполнения большего числа операций за секунду. Разгон может быть полезен для геймеров, разработчиков, видеомонтажеров и других пользователей, которым требуется высокая производительность. Однако разгон также сопряжен с определенными рисками и ограничениями.

Некоторые ключевые аспекты разгона процессоров:

Увеличение частоты: Разгон может включать в себя увеличение тактовой частоты процессора, которая измеряется в гигагерцах (GHz). Увеличение частоты позволяет процессору выполнять больше вычислений за секунду.

Риск повреждения: При неправильном разгоне или использовании некачественного оборудования можно повредить процессор или другие компоненты компьютера. Это может привести к потере гарантии на оборудование.

Охлаждение: Увеличение частоты процессора приводит к увеличению выделения тепла. Это требует более эффективной системы охлаждения, чтобы предотвратить перегрев компонентов.

Совместимость: Не все процессоры можно разогнать. Некоторые модели ограничивают разгон, а некоторые материнские платы и биосы предоставляют ограниченные возможности разгона.

Параметры BIOS: Разгон часто выполняется путем настройки параметров BIOS материнской платы. Это включает в себя изменение тактовой частоты процессора, напряжения и других параметров.

Программное обеспечение: Существует специальное программное обеспечение, которое может помочь вам разогнать процессор и проверить стабильность системы после разгона.

Осторожность: Разгон требует осторожности и тщательного тестирования, чтобы убедиться в стабильности системы. Некорректный разгон может привести к сбоям и потере данных.

Сериализация — важный процесс, который позволяет преобразовывать объекты или структуры данных в формат, подходящий для хранения или передачи.

Несколько популярных форматов сериализации, которые могут быть полезны в разных ситуациях:

1. JSON (JavaScript Object Notation)
• Легкий и понятный текстовый формат.
• Идеален для веб-приложений, где нужно обмениваться данными между клиентом и сервером.
Пример:

{"name": "Иван", "age": 30, "isStudent": false, "courses": ["математика", "физика"]}

• Плюсы: Простота и читаемость.

2. XML (eXtensible Markup Language)
• Формат, который структурирует данные с помощью тегов.
• Подходит для более сложных структур данных и когда нужно использовать атрибуты.
Пример:

<person><name>Иван</name><age>30</age><isStudent>false</isStudent><courses><course>математика</course><course>физика</course></courses></person>

• Плюсы: Гибкость и возможность валидации.

3. Protocol Buffers (protobuf)
• Бинарный формат от Google, который очень эффективен.
• Когда использовать: Когда важна производительность и компактность данных.
Пример:

message Person { string name = 1; int32 age = 2; bool isStudent = 3; repeated string courses = 4; }

• Плюсы: Быстрая сериализация и десериализация.

4. YAML (YAML Ain't Markup Language)
• Читаемый формат, который часто используется в конфигурациях.
• Когда использовать: Когда нужно, чтобы данные были понятны человеку.
Пример:

name: Иван
age: 30
isStudent: false
courses: [математика, физика]

• Плюсы: Легкость в чтении и редактировании.

5. Avro
• Формат, созданный для работы с большими данными.
• Когда использовать: В средах, таких как Hadoop, где важна схема данных.
Пример:

{"type": "record", "name": "Person", "fields": [{"name": "name", "type": "string"}, {"name": "age", "type": "int"}, {"name": "isStudent", "type": "boolean"}, {"name": "courses", "type": {"type": "array", "items": "string"}}]}

• Плюсы: Поддержка схем и управление изменениями.

6. MessagePack
• Компактный бинарный формат, похожий на JSON.
• Когда использовать: Когда нужно экономить место и время при передаче данных.
• Плюсы: Эффективность и скорость.

Архитектура фон Неймана и Гарвардская архитектура — два основных подхода к организации памяти и обработки данных в ЭВМ.

Архитектура фон Неймана: В этой архитектуре используются одна и та же шина для передачи данных и инструкций. Это упрощает конструкцию, но может привести к узкому месту, когда процессор ожидает данные или инструкции.

Гарвардская архитектура: В этой архитектуре используются отдельные шины для данных и инструкций, что позволяет одновременно получать данные и выполнять инструкции, увеличивая производительность.

Конвейеризация — это техника, которая позволяет процессору выполнять несколько инструкций одновременно, разбивая выполнение каждой инструкции на несколько этапов. Каждый этап выполняется в своем "конвейерном" сегменте.

Этапы могут включать:
• Извлечение инструкции (Fetch)
• Декодирование инструкции (Decode)
• Исполнение (Execute)
• Запись результата (Write Back)

Преимущества:
• Увеличение производительности: благодаря параллельному выполнению инструкций процессор может обрабатывать больше команд за единицу времени.
• Эффективное использование ресурсов: конвейеризация позволяет лучше использовать вычислительные мощности процессора.

В архитектуре ЭВМ память организована в несколько уровней, каждый из которых имеет свои характеристики по скорости и объему.

• Регистры: Самая быстрая память, расположенная внутри процессора. Используется для хранения временных данных и инструкций.
• Кэш-память: Быстрая память, расположенная между процессором и RAM. Делится на уровни (L1, L2, L3) с различными объемами и скоростями.
• Оперативная память (RAM): Основная память, используемая для хранения данных и инструкций, которые активно используются.
• Постоянная память (ROM): Память, которая сохраняет данные даже после отключения питания. Используется для хранения критически важного программного обеспечения.
• Внешняя память: Жесткие диски и SSD, используемые для долговременного хранения данных, но с более медленным доступом по сравнению с другими уровнями.

Виртуальная память — метод управления памятью, который позволяет операционной системе использовать часть жесткого диска в качестве дополнительной оперативной памяти. Это дает возможность запускать больше программ, чем может вместить физическая RAM.

Работа виртуальной памяти:
• Когда программе требуется больше памяти, чем доступно в RAM, операционная система перемещает неактивные данные на жесткий диск, освобождая место в RAM.
• Когда эти данные снова требуются, они загружаются обратно в RAM, а менее важные данные могут быть перемещены на диск.

Кэш-память — высокоскоростная память, которая используется для хранения часто запрашиваемых данных и инструкций. Она располагается между процессором и основной оперативной памятью (RAM) и значительно ускоряет доступ к данным.

Роль кэш-памяти:
• Уменьшение времени доступа к данным: процессор может получать данные быстрее, чем если бы он обращался к основной памяти.
• Повышение производительности системы в целом: кэширование позволяет избежать задержек, связанных с обращением к более медленной RAM.

Ввод-вывод (I/O) — процесс передачи данных между компьютером и внешними устройствами. Существует несколько методов, которые позволяют осуществлять ввод-вывод.

Методы ввода-вывода:

• Программный ввод-вывод: Процессор управляет вводом-выводом, ожидая завершения операций, что может замедлять работу.
• Аппаратный ввод-вывод: Используются специальные контроллеры, которые обрабатывают операции ввода-вывода, освобождая процессор для других задач.
• Прерывания: Устройства могут отправлять прерывания процессору, чтобы сообщить о завершении операции, что позволяет более эффективно управлять ресурсами.