第2章 数据编码与存储.pptVIP

第2章 数据编码与存储 图灵机仅是一个理论上的模型，其存储带的存储空间是无穷大的，而计算机是图灵机模型现实的实现形式，计算机的存储器总是有限的。那么，计算机该如何实现数据的存储呢？ 首先是如何能在计算机里存储编码，即构造存储器的问题； 其次是如何对数据进行编码，即信息表示的问题； 再者是如何有效组织数据的问题。 本章主要内容 二进制 二进制位的存储 存储器 数值数据编码 字符数据编码 图形图像数据编码 音频数据编码 数据压缩 误码与对策 数制 进位计数的方法即数制 在采用进位计数的数字系统中，如果只用r个数码，则称其为基r数制（Radix-r Number System）或 r 进制，r 便称为该数制的“基数”（Radix） 二进制：B（Binary），如 (11101)B； 八进制：O（Octal），如 (35)O； 十进制：D（Decimal），如 (29)D； 十六进制：H（Hexadecimal），如 (1D)H； 二进制与其他数制的转换（1） 二进制与十进制的转换 十进制转换成二进制：将整数部分和小数部分分别转换，然后再拼接起来 整数部分，采用除2取余法； 小数部分，采用乘2取整法。 二进制转换为十进制：直接按权展开即可 小数点后的权分别为2的-1、-2、-3、……次幂 二进制与其他数制的转换（2） 十进制转换成二进制： 二进制与其他数制的转换（3） 二进制转换为十进制： 二进制与其他数制的转换（4） 二进制与十六进制的转换 161＝24，4位二进制数刚好可以表示0－F这16个数码，也就是说二进制的4位数正好可以用1位十六进制数表示 将二进制数 10110101111011.011101 转换为十六进制： (0010 1101 0111 1011.0111 0100)B＝(2 D 7 B.7 4)H 将十六进制数 2C1D.A1 转换为二进制： (2 C 1 D. A 1)H＝(0010 1100 0001 1101.1010 0001)B 二进制与八进制的转换类似 二进制位的存储 二进制是最简单的一种符号系统，仅有0、1两个符号，那么存储的最小单位为1位（bit），要么是0要么是1。可见只要存储装置有两种不同的稳定状态就能可以表示和存储这两个元素，其中一个状态表示1，则另一种状态就表示0 逻辑运算 门 可以设计出进行逻辑运算的装置，比如用继电器或者齿轮等，把这种能完成逻辑运算的装置称为门（Gate）。现代电子计算机中的门是用电子线路实现的，其中1和0分别用电平的高和低来表示。 触发器 1）R=0、S=1：Q＝0。将R端称为置0端或复位端 2）R=1、S=0时：Q＝1。将S端称为置1端或置位端 3）R=1、S=1时：触发器保持原有状态不变，即原来的状态被触发器存储起来 4）R=0、S=0时：不符合触发器的逻辑关系 状态图 1）当触发器处在0状态，即Q=0时，若输入信号RS=01或11（图中“×”表示这一位可以是0或者1），触发器仍为0状态；若输入信号为10，触发器就会翻转成为1状态。 2） 当触发器处在1状态，即Q=1时，若输入信号为10或11，触发器仍为1状态；若输入信号为01，触发器就会翻转为0状态。 其他存储技术 磁芯 电容 磁介质 有机玻璃或聚酯树酯等材料制作的介质 存储器 1 Byte ＝ 8 Bit 1 KB（kilobyte）＝ 1024 Byte 1 MB（megabyte）＝ 1024 KB 1 GB（gigabyte）＝ 1024 MB 1 TB（terabyte）＝ 1024 GB 存储器 主存储器 地址 辅助存储器 软盘、硬盘和光盘等 数值数据编码（1） 机器数 把在机器内存放的正负号数码化的数称为机器数，把机器外部由正负表示的数称为真值数 若一个数占8位，真值数（－0101100）B的机器数 数值数据编码（2） 整数和实数 整数 数值数据编码（3） 整数和实数 实数 数值数据编码（4） 若要考虑符号位的处理，则运算变得复杂: 数值数据编码（5） 原码： 数符位以0表示正1表示负，数值部分就是绝对值的二进制表示，不便于加减运算 反码： 对于正数与原码相同；对于负数，数符位为1，其数值部分为绝对值取反 补码： 对于正数与原码相同；对于负数，数符位为1，其数值部分为绝对值取反最右加1，即为反码加1 可方便地实现正负数的加法运算，符号位如同数值一样参加运算，也允许产生最高位的进位 字符数据编码（1） 西文字符 最常用的是ASCII字符编码，即American Standard Code for Information Interchange (美国信息交换标准代码)，用7位二进制编码，它可以表示27 即128个字符 EBCDIC码，即Extended