第2次大课 数据存储(第8周).ppt

复习 计算机科学的发展及其含义计算机的发展及现代计算机的分类算法的科学抽象的概念 第1章数据存储 位和位存储存储器用位的模式表示信息整数和小数的存储编码的基本概念 重点内容 1 计算机中的数和数制 2 数值的表示 3 非数值信息的编码 位和位存储 信息 指对于使用者有用的数据 这些数据的使用可能影响到人们的行为和决策 计算机本质上就是进行信息存储与处理的工具 信息处理 通过数据的采集和输入 有效地把数据组织到计算机中 由计算机系统对数据进行相应的处理加工 如 存储 建库 转换 合并 分类 计算 统计 汇总 传送等操作 最后向人们提供有用的信息的全过程 位和位存储 在计算机中 信息是以0和1的模式编码的 每一个1或0被称为一位 bit binarydigits 二进制只有两个数码 0 和 1 易于用物理器件表示 这些物理状态都是不同的质的变化 形象鲜明 易于区别 并且数的存储 传送和处理可靠性高 运算规则简单 操作实现容易二进制加 减 乘 除运算 可以归结为加 减 移位三种操作 二进制中的 1 和 0 与逻辑命题中的 真 假 相对应 为计算机实现逻辑运算和程序中的逻辑判断创造了良好条件 布尔运算 在客观世界中 存在很多真与假 对与错 是和非 上与下 开和关等两种相互对立的逻辑关系 把这些逻辑关系中某一种表现形式用1来表示 另外一种用0来表示 把处理真 假值的运算称为布尔运算 布尔运算 布尔运算中的真值或假值均可以用0或1来表示 如果真值用1来表示 则假值用0来表示 每一个真值或假值用一个1或一个0来表示 被称为一位 与算术运算的不同是 布尔运算结合的是真 假值 而不是数值 布尔运算 基本的布尔运算与或非异或 布尔运算 基本的布尔运算与运算ANDPANDQAND运算的输入是复合语句分量的真假值 输出则是复合语句本身的真假值 PANDQ只有P和Q都为真时 输出才为真 布尔运算 基本的布尔运算非运算NOTNOTPNOT运算的输入是复合语句分量的真假值 输出也是复合语句本身的真假值 NOTP当P为真时 输出为假 布尔运算 基本的布尔运算或运算ORPORQOR运算的输入是复合语句分量的真假值 输出也是复合语句本身的真假值 PORQ当P和Q中只要有一个为真时 输出为真 布尔运算 基本的布尔运算异或运算XORPXORQXOR运算的输入是复合语句分量的真假值 输出也是复合语句本身的真假值 PXORQ当P和Q中一个为真时 另一个为假时 输出为真 布尔运算 基本的布尔运算 门和触发器 当给出布尔运算的输入 一种通过输入给出输出的装置叫做门 gate 门可以通过很多方法构造出来 如齿轮 继电器或光学设备 与 或 异或 非门是通过不同形状图形来表示的 从门的一边输入而从另一边输出 门和触发器 与门 门和触发器 或门 门和触发器 异或门 门和触发器 非门 门和触发器 与非门 或非门 门和触发器 触发器是一个可以产生0或者1输出值的电路 它的值会一直保持不变 除非其他电路过来的临时脉冲使其改变成另一个值 门和触发器 如图1 3所示的电路 只要输入值一直都是0 输出值 无论0还是1 将不会改变 但这时在上面的输入中临时放置一个1 那么将强制其输出为1 反之在下输入端临时放置一个1 输出将变为0 门和触发器 门和触发器 触发器是现代计算机中存储二进制位的一种方法 触发器可以被设置为具有0或1的输出值 其他电路可以通过发送脉冲到触发器的输入端调整这个值 一个超大规模集成电路芯片中含有成千上万个基本逻辑门和触发器 存储器 计算机中包含大量的电路 如触发器 每一个电路能够存储单独的一个位 这种存储器被称为计算机的主存储器 计算机的主存储器是以称为存储单元的可管理单位组织起来的 一个典型的存储单元是8位 1个字节 存储器 一行中的左侧称为高位端 右侧称为低位端 高位端的最左边一位称为最高有效位 低位端的最右边一位称为最低有效位 存储器 为了计算机主存储器中各存储单元 每一个存储单元都被赋予了一个唯一的 名字 称之为地址 对于存储单元所有的地址都是用数字表示的 十六进制数 按照顺序从0开始编号 出现了上一个单元 下一个单元 存储器 存储器 读操作和写操作其他的电路通过电信号请求从存储器中得到指定地址的内容 称为读操作 其他的电路通过电信号把某个位模式存放到指定地址的存储单元里 称为写操作 存储器 随机存储器 RAM 和只读存储器 ROM RAM在电源关闭时会丢失所存储的数据 可以按照任何顺序来选择这些地址以执行写操作或读操作 ROM可以永久性保持存储的数据 数据可以从ROM中读出 但是和RAM不同 它没有写操作 存储器容量的度量 存储器一个单元存储一个字节 8位 存储器的容量为地址单元的数量乘上8 得到给定的存储器的容量 位1个比特 KB1024字节 210字节半字节4个比特 MB220字节字节8个比特 GB230字节字16个比特 TB240字节 海量存储器 海量存储器 辅助存储器 解决计算机主存储器的不稳定和容量的限制 磁盘CD盘DVD盘磁带闪存 海量存储器 海量存储器与主存储器比较 脱机联机存储量大存储量小稳定 可靠容易丢失访问速度慢访问速度快 海量存储器 磁盘存储系统 海量存储器 磁带存储装置 海量存储器 CD存储 用位模式表示信息 文本形式的信息经常用一种代码来表示 其中文本的每一个不同符号均赋予其相应的唯一的位模式 这样 文本就被表示为一个长的位串 连续的位模式逐一表示原文本中的符号 用位模式表示信息 计算机中使用了不同的编码来表示和存储数字 文字符号 声音 图片和图像 视频 信息 编码 或代码 通常指一种在人和机器之间进行信息转换的系统 体系 编码是人们在实践中逐步创造的一种用较少的符号来表达较复杂信息的表示方法 用位模式表示信息 字符与字符串数据是计算机中用得最多的非数值型数据 美国最先制定了符合他们使用需要的美国标准信息交换标准码 AmericanStandardCodeforInformationInterchange 简称ASCII码 其包含7位二进制编码 可表示27 128个字符 附录AASCII码 用位模式表示信息 报文 Hello 的ASCII码 用位模式表示信息 Unicode码采用16位模式来表示每一个符号 有65536个不同的位模式组成 足以表示中文 日文和希伯来文等语言书写的文档资料 国际标准化组织 已经开发了一种使用32位模式的代码 足以表示几十亿个不同的符号 数值的表示 进位基数和位的权数二进制 八进制 十六进制数制 数值的表示 数值的表示 十进制数二进制数0000100120103011410051016110 图像的表示 图像表示为一组点 每一个点称为一个像素 每个像素的显示被编码 整个图像就表示成这些已编码像素的集合 这个集合就被称为位图 图像的表示 位图图像位图表示图象的方法中 图像被分成像素矩阵 也称点阵 每个像素是一个小点 像素的大小取决于分辨率 把图像分成像素之后 每一个像素被赋值为一个位模式 模式的尺寸和值取决于图像例如 对于一个仅有黑白点组成的图像 例如棋盘 一个1位模式已足够表示一个像素 0模式表示黑像素 1模式表示白像素 位图文件的基本编码格式为BMP bitmap的缩写 文件 BMP是一种与硬件设备无关的图像文件格式 图像的表示 矢量图像把图像表示成几何结构的集合 如直线和曲线 这些几何结构可以用解析几何技术来编码 声音的表示 对音频进行编码以让计算机对其进行存储与操作的方法是 对声波进行固定时间间隔采样 并保存所得到的值序列 十六进制记数法 计算机在处理数据时 必须和位串打交道 一个长的数据串称之为流 stream 流是不适合用人脑去处理的 对于数据串10110l010011的处理 就极易出错 为了缩短这种数据形式的长度 我们采用十六进制的缩减表示方法 将每4位数据表示为一个十六进制数据 十六进制记数法 思考题 1 什么样的位模式输入可以使得下面