Hlavní obsah
Informatika
Kurz: Informatika > Kapitola 1
Lekce 6: Test prvočíselnosti- Úvod
- Výzva: test prvočíselnosti
- Postupné dělení
- Co je to počítáčová paměť?
- Efektivita algoritmů
- Úroveň 3: Výzva
- Eratosthenovo síto
- Úroveň 4: Eratosthenovo síto
- Test prvočíselnosti se sítem
- Úroveň 5: Postupné dělení pomocí síta
- Věta o prvočíslech
- Prvočíselná spirála
- Mezery mezi prvočísly
- Kompromis mezi časovou a paměťovou složitostí
- Shrnutí (co bude dál?)
Co je to počítáčová paměť?
Jaký je limit paměti počítače? Tvůrce: Brit Cruise.
Chceš se zapojit do diskuze?
Zatím žádné příspěvky.
Transkript
Když provádíme výpočty s tužkou a papírem,
často potřebujeme ukládat průběžné výsledky. A to můžeme udělat
třeba na použitý papír. A v tomto případě se papír
chová jako forma externí paměti. A paměť, bez ohledu na její formu,
fyzicky zabírá místo. Počítače obsahují paměť, kterou lze
přirovnat právě k našemu použitému papíru. Když vytvoříte jisté pole k uložení hodnot
ve vašem programu, potřebujete paměť. A na té nejnižší úrovni, počítače čtou
a ukládají všechny instrukce jako řetězec čísel. Ale jak můžete uložit čísla do stroje? To byl kdysi velký problém. Zejména když potřebujete,
aby si počítače paměť udržely i poté, co jsou odpojeny od napájení. Jde o tzv. trvalou (non-volatilní) paměť. Stroje umí nejlépe detekovat
přítomnost versus absenci něčeho. A takto fungovaly děrné štítky. Podél horní části máme nějaké data a vertikální sloupce obsahují řadu
vyděrovaných otvorů, které představují každý znak. Počítače mají jen 2 prsty - tedy základ 2, stejně tak jako světlo, kdy zapnuto
je stav 1 a vypnuto stav 0. Jedná se o nejmenší množství informace,
které nazýváme tzv. bit. Bity jsou vhodné pro ukládání dat, protože
množství unikátních stavů roste exponenciálně když bity skládáme dohromady. Pamatujte si: jeden spínač světel
je jeden bit a může uložit 2 stavy. Ale 2 vypínače mohou
uložit 4 unikátní stavy. A 8 spínačů osvětlení nebo 8 bitů
mohou uložit 256 jedinečných stavů. Prostor tedy měříme v bitech,
ale fyzická velikost bitů závisí na metodě ukládání. Jak tedy počítače uloží
stav 0 a 1 uvnitř paměti? Moderní systémy pro zpracování dat
využívají tisíce magnetických jader. Co to jsou magnetická jádra? Jsou to malé kroužky poniklovaných
nebo jiných magnetických materiálů. Nahradily elektronky v řadě důležitých
funkcí v oblasti zpracování dat. A to umožnilo počítačům skladovat
bity podle směru magnetizace. Protože každé jádro může
být zmagnetováno dvěma způsoby, podle toho, kterým směrem
byl proud aplikován. Bit totiž může být reprezentován
jakýmkoliv bi-stabilním zařízením. A magnetické jádro
je bi-stabilní zařízení. Později toho bylo docíleno
pomocí magnetických disků, kde každá malá magnetická buňka
představuje bit. které mohou uložit
stav 1 nebo stav 0. Velikost bitů se od dob
děrovaných štítků rapidně zmenšuje. Pevný disk v počítači můžeme chápat
jako miliardy malých magnetických buněk. Možná se teď ptáte, jak malé tyto
magnetické buňky mohou být? A současný výzkum v IBM
již pracuje na úrovni atomů. Ukázalo se, že 12 atomů železa může
pracovat jako stabilní magnetická jednotka. Jsou schopny uložit 1 nebo 0,
podle toho, jak jsou orientovány. Blížíme se teoretické hranici,
kdy udržíme jeden bit na jediném atomu! Zajímavý je odhad IBM, podle něhož
lze uložit až 1 kvadrilion (10^15) bitů informací do přístroje o velikosti iPodu,
a půjde o atomické ukládání. Nyní toto nazveme jako "super disk",
který ještě neexistuje, ale čistě hypoteticky: Malé mobilní zařízení
se super diskem na atomové bázi by bylo schopno uložit tisíce terabitů. což je jeden tisíc bilionů přepínačů. Nebo jinak, 125 TB na vaší dlani. Nebo si uvedeme příklad,
kterému bude rozumět každý. 125 TB představuje 250 km
dlouhou polici na knihy ve vašich rukou. Takhle vypadá budoucnost pamětí. Budeme někdy schopni uložit bit
na něčem menším než je atom?