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一文讀懂計算機技術到底是咋回事兒!

雖然大數據技術包含存儲、計算和分析等一系列龐雜的技術,但分散式計算才是其核心,很多朋友對於分散式計算的概念有些模糊,其實,在了解它之前,我們應該先對傳統計算機技術進行深入的了解。

為了使計算機領域的相關概念能夠生動形象深入淺出,我將計算機類比為人:

在這張圖中我們建立了計算機基本元件的類比關係,並不嚴謹但足以說明問題。有了這個類比關係,我們可以把計算機領域的問題轉換為我們熟悉的人類領域的問題。從現在開始,每個人,比如你自己就是一台計算機,我們代稱為「人型計算機」,你擁有基本的計算機元件,上帝是個程序員,可以編寫程序——一系列設定好的指令,讓你完成一些計算任務。

下面我們要用一個簡單的案例,分析「人型計算機」是如何利用傳統計算技術解決實際問題的。在開始之前,要增加一些限定,如同正常計算機的內存是有上限的,我們的「人型計算機」也存在記憶力的上限,這裡我們假設一個「人型計算機」最多可以同時在「內存」中記住4種信息,例如:蘋果、梨等四種水果的個數:

看起來這台「人型計算機」的性能比較差,不過好在我們需要處理的問題也不複雜:有幾十張不包含大王和小王的撲克牌,這些牌的花色和大小均不確定(並不一定能湊成一副牌),如何給一台「人型計算機」設計一個程序,統計各個花色的撲克牌數量?

你的答案可能脫口而出:對於「人型計算機」而言,直接在大腦中記住每個花色的個數,一張一張地取撲克牌計數,處理完所有的撲克牌之後報4個花色的個數就行。答案完全正確,正常計算機最簡單的計算模式就是這樣的,內存中記錄統計結果,隨著輸入設備不斷讀取數據,更新內存中的統計結果,最後從輸出設備展示結果:

接下來問題的難度要升級了,統計這些撲克牌中A~K共13種牌面每種牌面的個數。我們的「程序」該如何升級?

我們察覺到,如果仍然沿用之前的解決思路,「人型計算機」的「內存」已經不夠用了,因為其存儲上限為4種信息,無法存儲A~K這13種牌面信息。聯繫一下現實生活中的場景,當我們發現自己無法記住很多信息時,會用賬本來輔助記憶,對於計算機來說是一樣的,內存不足就使用磁碟來存放信息,這時候,賬本就可以類比於一個存放於「磁碟」的Excel文檔:

那麼統計牌面這個問題的解決思路就有了:每取一張撲克牌,在賬本中更新相應牌型的統計個數,數完所有的撲克牌之後直接報出結果:

單個計算機的傳統計算模式就是這樣,可以簡單概括為按照一定統一規則對輸入數據進行加減乘除等數學運算,然後輸出結果的過程,這中間產生的數據會存儲在內存或硬碟中。在上面的案例中,撲克牌是「人型計算機」的「輸入數據「,相當於計算機二進位世界中可以被識別的數字和文本。統計的撲克牌個數是「輸出結果「,則相當於你可以在電腦屏幕上看到的信息。

實際上,憑藉內存、硬碟和CPU等基本組件,單個計算機(不只包括個人電腦,智能手機也算)已經可以完成我們上網聽歌看電影等日常基本需求中所涉及到的計算,只要計算不超出CPU的極限(譬如圍棋人機對戰之類的)是妥妥沒問題的,而且我們還有優化內存、優化硬碟等多種手段來增強單個計算機的計算能力,從而滿足人民群眾日益增長的物質與文化生活的需要。

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