Мы уже рассказали в , что вся информация в компьютере записывается в виде нулей и единиц. Каждый ноль и единица физически занимают крошечную ячейку памяти. Чтобы сохранить одну цветную фотографию на 3 мегабайта, понадобится

то есть больше 25 миллионов таких ячеек.

Обычно память работает на полупроводниках. Но мы будем просто считать (для нашего рассказа этого достаточно), что компьютерная память – это физическое устройство, где каждый символ (0 или 1) занимает место. Такие устройства могут быть самыми разными, например CD, DVD или флешка. В любом компьютере информация записывается на жесткий диск. Качество устройств памяти непрерывно улучшается. На жестком диске современных ноутбуков может умещаться, скажем, 320, а то и больше гигабайтов. Этого хватит, чтобы сохранить более ста тысяч цветных фотографий!

Если вам нужно еще больше памяти, можно хранить данные на удаленном сервере. Многие компании, в том числе Google и Amazon, предлагают подобные услуги. Это очень популярный сервис. Возможно, вы тоже что-то храните «в облаке».

У таких информационных гигантов, как Google и «Яндекс», есть свои дата-центры. Если вы хотите получить представление о том, как выглядят дата-центры «Яндекса», можете зайти, например, на сайт . Фактически дата-центры – это целые комплексы, которые занимают большие территории, где каждое строение либо заполнено серверами, либо предназначено для их энергоснабжения, охлаждения и обслуживания.

Компьютерная память сама по себе пока еще не является ограниченным ресурсом. Дисков и серверов мы можем построить достаточно. Вопрос в том, как воспользоваться всей этой информацией. И вот здесь возникают проблемы, потому что диск не в состоянии «сообразить» или «вспомнить». Чтобы извлечь информацию, компьютер должен найти нужную ячейку памяти.

На доступ к информации на жестком диске или сервере уходит какое-то время. Это можно представить себе примерно так. Предположим, вы читаете дома книгу на английском языке со словарем. Только словарь лежит в библиотеке! И вы бегаете в библиотеку и обратно за каждым словом, причем каждый раз аккуратно ставите словарь обратно на полку и в следующий раз заново ищете его по каталогу. Конечно, компьютер найдет информацию на диске быстрее, чем вы добежите до библиотеки. Но и операций он выполняет гораздо больше, поэтому сравнение вполне уместное.

Без сомнения, намного удобнее, когда словарь лежит рядом с вами на диване. Для этого у компьютера есть так называемая оперативная память. Информация считывается с диска, обрабатывается в оперативной памяти, после чего результаты снова сохраняются на диске, а оперативная память освобождается для следующей задачи.

Доступ к оперативной памяти происходит очень быстро, несравнимо с жестким диском. Но именно поэтому ее объем существенно ограничен. На вашем диване не поместится полбиблиотеки. Обычный ноутбук может предложить, например, 2 гигабайта оперативной памяти. Кстати, как раз из-за этого компьютер начинает «тормозить», если у вас открыто слишком много программ и документов.

Получается, что могущество компьютерной памяти сильно ограничено. У памяти на диске или сервере практически бесконечный объем, зато ограничена скорость доступа. А у оперативной памяти скорость феноменальная, зато объем очень маленький.

Какие последствия все это имеет для обработки больших данных? Оказывается, это фундаментальная и серьезная проблема даже для самых незамысловатых операций.