第1章数据存储

1、主要内容第第1章章 数据存储数据存储 位和位和位位存储存储 主存储器主存储器 海海量存储器量存储器 用位模式表示信息用位模式表示信息 二进制系统二进制系统 整数的储存整数的储存 小数的储存小数的储存 数据压缩数据压缩 通信差错通信差错位和位存储l 信息是具有多样化的信息是具有多样化的, , 如：文本、数值、图像、音频、视频等。如：文本、数值、图像、音频、视频等。l 在计算机里，信息是由在计算机里，信息是由0 0和和1 1组成的序列来编码的。组成的序列来编码的。0 0和和1 1只是符号。只是符号。l 单个的符号单个的符号0 0和和1 1称为称为位位（bit bit 比特），即二进制数字。比特），

2、即二进制数字。 一个比特可以有两种状态一个比特可以有两种状态 日常生活中有很多两种状态的物体日常生活中有很多两种状态的物体 把位存储到计算机中，需要一种有两个状态的设备，如开关、电把位存储到计算机中，需要一种有两个状态的设备，如开关、电容。容。位和位存储l 位模式位模式是若干二进制位的组合，例如是若干二进制位的组合，例如01110100111010 0 0、1 1两个数字只能表示两种状态两个数字只能表示两种状态 很多很多0 0、1 1的组合就能表示多种状态的组合就能表示多种状态 位模式仅仅是一种符号，具体的含义取决于对他们的应用；位模式仅仅是一种符号，具体的含义取决于对他们的应用； 对应着对应

3、着0 0、1 1之间的运算之间的运算-布尔运算布尔运算位和位存储1. 1. 布尔运算布尔运算l 布尔运算的特点：布尔运算的特点：布尔运算与算术运算的相似之处布尔运算与算术运算的相似之处l参与运算的对象有两个，结果只有一个参与运算的对象有两个，结果只有一个布尔运算与算术运算的不同之处布尔运算与算术运算的不同之处l参与运算的对象本身不同参与运算的对象本身不同l运算的规则不同运算的规则不同l 布尔运算的定义：布尔运算的定义：用数字用数字0 0表示假，用数字表示假，用数字1 1表示真，这样就可以将表示真，这样就可以将二进制位的运二进制位的运算看做是对真算看做是对真/ /假值上的运算假值上的运算，这样的

4、运算称为，这样的运算称为布尔运算布尔运算（boolean operationboolean operation）。）。- - 逻辑运算逻辑运算位和位存储1. 1. 布尔运算布尔运算l 布尔运算的种类：布尔运算的种类：“与与（ ANDAND ）”运算运算 “或或（ OROR ）”运算运算 “异或异或（ XORXOR ）” 运算运算“非非（ NOTNOT ）”运算运算位和位存储1. 1. 布尔运算布尔运算- AND,OR- AND,OR，XORXOR l “与与(AND)(AND)”运算：运算：P AND QP AND Ql只有在其两个分句都为真时，结果只有在其两个分句都为真时，结果才为真。才为真

5、。l“或（或（OROR）”运算：运算：P OR QP OR Q；只要有一个分句为真，这个符合语只要有一个分句为真，这个符合语句的结果就是真句的结果就是真l“异或（异或（XORXOR）”运算：运算：P XOR QP XOR Ql 当一个输入为当一个输入为1 1（真），而另一个（真），而另一个输入为输入为0 0（假）时，（假）时，“异或异或”运算运算的值为的值为1 1（真），否则为（真），否则为0 0（假）。（假）。位和位存储1. 1. 布尔运算布尔运算- NOT- NOT l “运算运算NOTNOT（非）（非）”的输出是输入的相反值：的输出是输入的相反值：输入为真时输输入为真时输出为假，反之亦然

6、。出为假，反之亦然。位和位存储2. 2. 门和触发器门和触发器l门是一种设备门是一种设备，给出布尔运算的输入值时，可以得到输出值。，给出布尔运算的输入值时，可以得到输出值。 l门通常是通过微电子电路来实现的，其中数字门通常是通过微电子电路来实现的，其中数字0 0和和1 1有电压电平表示。有电压电平表示。l门是一种统称，门是一种统称，凡是能完成布尔运算的设备均叫做门凡是能完成布尔运算的设备均叫做门，不管该设备是，不管该设备是用什么技术制造的。用什么技术制造的。门可以用各种技术制造出来，如齿轮、继电器、光学设备门可以用各种技术制造出来，如齿轮、继电器、光学设备位和位存储2. 2. 门和触发器门和触

7、发器“与与”、“或或”、“异异或或”和和“非非”门的图形符号门的图形符号以及它们的输以及它们的输入输出值表入输出值表位和位存储2. 2. 门和触发器门和触发器上面这样的门为构造计算机提供了构件。上面这样的门为构造计算机提供了构件。在用这些构件构造计算机时，一个重要的环节是设计称为在用这些构件构造计算机时，一个重要的环节是设计称为触发器触发器的电路。的电路。触发器触发器（flip-flopflip-flop）是一个这样的电路，它产生的输出值）是一个这样的电路，它产生的输出值0 0或或1 1能够一直保持能够一直保持，直到来自另一个电路的，直到来自另一个电路的短暂脉冲短暂脉冲的到来才能将它的到来才能

8、将它的值改变的值改变位和位存储2. 2. 门和触发器门和触发器一个简单的触发器电路一个简单的触发器电路 触发器位和位存储（a）将上面的输入置）将上面的输入置1。 （b）这使）这使“或或”门的输出为门的输出为1， 接着使接着使“与与” 门的输门的输出为出为1。2. 2. 门和触发器门和触发器 下图中，初始输入均为下图中，初始输入均为0.0. 在不知道触发器的当前输出情况下，假定上部的输入变为在不知道触发器的当前输出情况下，假定上部的输入变为1 1，而，而下部的输入仍为下部的输入仍为0 0。位和位存储2. 2. 门和触发器门和触发器（c）在上面的输入）在上面的输入变为变为0后，由于后，由于“与与”

9、门的输出为门的输出为1，故，故“或或”门的输出仍为门的输出仍为1。考虑给下部输入一个短暂脉冲的一系列跳变情况位和位存储l 只要两个输入仍然是只要两个输入仍然是0 0，那么它的输出（不论，那么它的输出（不论0 0或或1 1）都不会改变。）都不会改变。l 但是，如果在它上部的输入上短暂地置一个但是，如果在它上部的输入上短暂地置一个1 1，那么将会强制使它，那么将会强制使它的输出为的输出为1 1；反之，如果在它下部的输入上短暂地置一个；反之，如果在它下部的输入上短暂地置一个1 1，那么，那么将会强制使它的输出为将会强制使它的输出为0 0。位和位存储2. 2. 门和触发器门和触发器l 触发器的意义在于

10、，它是计算机中存储触发器的意义在于，它是计算机中存储一个一个二进制位的理想二进制位的理想存储构件存储构件。l 触发器还可以用其他的门电路的组合来搭建。触发器还可以用其他的门电路的组合来搭建。l 搭建触发器的另一个方法搭建触发器的另一个方法 位和位存储3. 3. 十六进制记数法十六进制记数法当考察计算机的内部活动时，我们经常需要接触当考察计算机的内部活动时，我们经常需要接触流流。l 流（流（streamstream）：长的二进制位串）：长的二进制位串l 十六进制计数法十六进制计数法为了简化位模式的表示为了简化位模式的表示利用十六进制的利用十六进制的一个一个符号来表示符号来表示一个二进制的一个二进

11、制的4 4位模式位模式位和位存储4. 4. 十六进制记数法十六进制记数法 位模式位模式 十六进制十六进制例：10100100110010001010 0100 1100 1000A4C8练习：101001001100100位和位存储P P17 17 问题与练习问题与练习主存储器为了存储数据，计算机包含一大组电路，每个电路可存为了存储数据，计算机包含一大组电路，每个电路可存放一个二进制位。放一个二进制位。计算机内的这个存放二进制计算机内的这个存放二进制位位的容器就称的容器就称为主存储器，简称主存为主存储器，简称主存。1. 1. 存储器结构存储器结构主存储器 存储器中存放二进制位的电路是按照存储器

12、中存放二进制位的电路是按照存储单元存储单元（cellcell）的可管理单位来组织的。的可管理单位来组织的。l 一个存储单元由一个存储单元由8 8个存储位个存储位(bit)(bit)的电路构成的电路构成l 由很多个存储单元组合在一起构成存储器由很多个存储单元组合在一起构成存储器l 一个一个8 8位的二进制串，我们称之为一个位的二进制串，我们称之为一个字节字节（ByteByte）主存储器 1. 1. 存储器结构存储器结构字节型存储单元的结构字节型存储单元的结构 主存储器 1. 1. 存储器结构存储器结构l 为了标识计算机存储器中的一个存储单元，我们给每一个存为了标识计算机存储器中的一个存储单元，我

13、们给每一个存储单元都赋予唯一的储单元都赋予唯一的“名字名字”，成为，成为地址地址。 地址完全是数字的地址完全是数字的 并且从并且从0 0开始编号开始编号 地址给存储单元赋予了顺序的概念地址给存储单元赋予了顺序的概念按按地址地址排列的存储器单元排列的存储器单元1. 1. 存储器结构存储器结构主存储器 l 存储器中除了有存储单元存储器中除了有存储单元, ,还有一些附加电路还有一些附加电路, ,用来控制按用来控制按照地址对指定的存储单元进行读写操作。照地址对指定的存储单元进行读写操作。l 计算机的主存储器是由独立的、可编程的存储单元组成，计算机的主存储器是由独立的、可编程的存储单元组成，可以根据需要

14、独立访问每个存储单元。可以根据需要独立访问每个存储单元。l 主存储器通常叫做主存储器通常叫做随机存取存储器随机存取存储器(RAM)(RAM)主存储器中的存储单元可以按照随机的顺序存取主存储器中的存储单元可以按照随机的顺序存取主存储器2. 2. 存储器容量的度量存储器容量的度量l 计算机采用二进制，所以存储器的度量采用十进制不方便。计算机采用二进制，所以存储器的度量采用十进制不方便。l 但是人们习惯十进制的计量单位，故存储器的度量单位采用但是人们习惯十进制的计量单位，故存储器的度量单位采用10241024为一个数量级（为一个数量级（2 2的的1010次方）。次方）。主存储器 2. 2. 存储器容

15、量的度量存储器容量的度量lKilobyte KB lMegabyte MBlGigabyte GBlTerabyte TBlPetabyte PBlExabyte EBlZettabyte ZBlYottabyte YBlNonabyte NBlDoggabyte DBl 问题：问题： 我们平常所说的我们平常所说的500GB500GB的硬盘容量在计算机中会显示的硬盘容量在计算机中会显示500GB500GB吗？吗？主存储器P P2020 问题与练习问题与练习海量存储器优点：（1）易失性小（2）容量大，价格低缺点：（1）有机械动作（2）存取数据比较慢辅助存储器（即：外存）称为海量存储器。海量存储器

16、l 联机设备：联机设备：表示设备或信息已经与计算机连接，计算机不需表示设备或信息已经与计算机连接，计算机不需要人为的干预就可以使用。要人为的干预就可以使用。l 脱机设备：脱机设备：设备或信息在可被计算机使用之前需要人为干预。设备或信息在可被计算机使用之前需要人为干预。海量存储器1. 1. 磁盘磁盘海量存储器磁盘存储系统磁盘存储系统 读读/写头写头存取臂存取臂臂移动臂移动盘旋转盘旋转磁道分为扇区磁道分为扇区盘盘1. 1. 磁盘磁盘海量存储器 1. 1. 磁盘磁盘关于磁道、柱面、扇区：关于磁道、柱面、扇区：l处于不同磁道上的扇区线密度处于不同磁道上的扇区线密度 是不同的是不同的l一个扇区不能用来存

17、储两个一个扇区不能用来存储两个 文件的数据文件的数据l数据是按照柱面的方式组织的数据是按照柱面的方式组织的l磁道和扇区是通过磁盘格式化磁道和扇区是通过磁盘格式化形成的形成的。海量存储器1. 1. 磁盘磁盘软盘与硬盘的对比：（1）软盘通常作为信息的脱机存储设备；硬盘作为信息的联机存储设备（2）软盘转速慢（300r/m），硬盘转速快；因此硬盘读写速度快；（3）软盘读写次数少，易磨损；硬盘读写次数多，不易磨损；-硬盘不易磨损的原因：硬盘磁头与盘片不接触(处于“悬浮”状态)（4）软盘不密封；硬盘密封；-硬盘密封的原因：硬盘磁头与盘片表面间隙非常小，一粒灰尘都会 造成他们的损坏(5) 硬盘与驱动部件是结

18、合在一起的，而软盘与软驱分离低容量磁盘，软盘(floopy disk)高容量磁盘，硬盘(hard disk)海量存储器1. 1. 磁盘磁盘评估一个磁盘系统的性能有几个指标：（P21）（1）寻道时间（seek time）:磁头从一个磁道移动到另一个磁道的时间（2）旋转延迟（rotation relay）或等待时间（latency time）：盘片旋转半周所需的时间（3）存取时间（access time）：寻道时间+等待时间（4）传输速率（transfer rate）：读写数据的速率电子电路延迟时间以纳秒（十亿分之一秒），而磁盘的寻道时间、等待时间是以毫秒（千分之一秒）度量的，以此从磁盘系统来检索

19、数据所需要的时间相对很长。海量存储器2 2. . 磁带磁带 顺序存取设备顺序存取设备磁带存储器结构磁带存储器结构 读读/写头写头带带带带带走动带走动带盘带盘卷带卷带缺点：数据存取时间比磁盘长，速度慢。不适合做联机存储设备缺点：数据存取时间比磁盘长，速度慢。不适合做联机存储设备优点：性价比好，价格便宜。优点：性价比好，价格便宜。海量存储器3 3. . 光盘光盘（Compact DiskCompact Disk）l 结构：采用了四层结构形式：底层为聚碳酸酯透明塑料注塑结构：采用了四层结构形式：底层为聚碳酸酯透明塑料注塑成形的衬盘，在衬底上镀有一层很薄的有机染料记录层，并使成形的衬盘，在衬底上镀有一

20、层很薄的有机染料记录层，并使用抗腐蚀的金膜做反射层，顶层为涂漆保护层。有些光盘在漆用抗腐蚀的金膜做反射层，顶层为涂漆保护层。有些光盘在漆保护层之上还用吸墨材料涂有第五层印刷层，用户可用喷墨打保护层之上还用吸墨材料涂有第五层印刷层，用户可用喷墨打印机直接在印机直接在CDCD光盘背面打印，也可用软笔进行标注。光盘背面打印，也可用软笔进行标注。l光盘记录层中的有机染料对波长为光盘记录层中的有机染料对波长为780nm780nm的光波具有很强的吸的光波具有很强的吸收作用，当波长为收作用，当波长为780nm780nm的大功率激光器输出的聚焦激光束照射的大功率激光器输出的聚焦激光束照射在有机染料记录层时，光

21、点处的有机染料将吸收很大的能量，在有机染料记录层时，光点处的有机染料将吸收很大的能量，并瞬间将吸收的能量转化成热量，在微区内产生并瞬间将吸收的能量转化成热量，在微区内产生250250到到400400的高温，使有机染料熔解气化，在塑料衬盘和反射层之间形成的高温，使有机染料熔解气化，在塑料衬盘和反射层之间形成一微孔，使下面的反射层完全暴露出来，形成与模压光盘类似一微孔，使下面的反射层完全暴露出来，形成与模压光盘类似的信息凹坑。的信息凹坑。海量存储器3 3. . 光盘光盘l CDCD的存储原理：的存储原理：通过在反射材料上创建反射偏差的的方法在上面记录信息通过在反射材料上创建反射偏差的的方法在上面记

22、录信息光道上有很多凸凹不平的地方光道上有很多凸凹不平的地方只要下一个数据和前一个数据一样就没有凸凹变化；数据不一只要下一个数据和前一个数据一样就没有凸凹变化；数据不一样则发生凸凹变化样则发生凸凹变化遇到变化时下沿表示遇到变化时下沿表示0 0，上沿表示，上沿表示1 1 l CDCD的存储格式的存储格式 数据储存在向外旋转的螺旋形数据储存在向外旋转的螺旋形光道上，光道划分为许多单独光道上，光道划分为许多单独的扇区。的扇区。CD盘旋转盘旋转海量存储器 3 3. . 光盘光盘l举例：举例： 假设光盘上第一位数据是假设光盘上第一位数据是0，在随后要存储，在随后要存储10111，那么我们，那么我们应该在随

23、后的磁道上刻出什么样的凸凹形状。应该在随后的磁道上刻出什么样的凸凹形状。海量存储器 3 3. . 光盘光盘关于光盘的几点说明：关于光盘的几点说明：l光盘只有一个螺旋形的光道l这个光道划分为很多个扇区，是一种一维的组织方式l光盘的光道具有相同的线密度，因此螺旋形的光道上靠外边的环道上存放的信息比靠里边的环道要多l光盘是一种随机存储器，即可以实现对数据的随机读写l与磁盘相比光盘存储原理更适合连续的读写方式传统传统CD的容量为的容量为600700MB。较新的。较新的DVD的容量达到几个的容量达到几个GB。 海量存储器 3 3. . 光盘光盘几点说明：几点说明：l 光盘只有一个螺旋形的光道l 这个光道

24、划分为很多个扇区，是一种一维的组织方式l 光盘的光道具有相同的线密度，因此螺旋形的光道上靠外边的环道上存放的信息比靠里边的环道要多l 光盘是一种随机存储器，即可以实现对数据的随机读写l 与磁盘相比光盘存储原理更适合连续的读写方式海量存储器 3 3. . 光盘光盘l 传统传统CDCD的容量为的容量为600600700MB700MBl * * DVD-5 (12 cm, SS/SL) 4.38 gig (4.7 BB) DVD-5 (12 cm, SS/SL) 4.38 gig (4.7 BB) 数据数据, ,超过超过2 2小时的小时的视频视频 * * DVD-9 (12 cm, SS/DL) 7

25、.95 gig (8.5 BB), DVD-9 (12 cm, SS/DL) 7.95 gig (8.5 BB), 大约大约4 4小时小时 * * DVD-10 (12 cm, DS/SL) 8.75 gig (9.4 BB), DVD-10 (12 cm, DS/SL) 8.75 gig (9.4 BB), 大约大约 4.5 4.5 小时小时 * * DVD-14 (12 cm, DS/ML) 12.33 gig (13.24 BB), DVD-14 (12 cm, DS/ML) 12.33 gig (13.24 BB), 大约大约 6.5 6.5 小小时时 * * DVD-18 (12 c

26、m, DS/DL) 15.90 gig (17 BB), DVD-18 (12 cm, DS/DL) 15.90 gig (17 BB), 超过超过 8 8 小时小时 l提示提示: : 存储一小时视频平均需要存储一小时视频平均需要2G2G字节字节. . lSS/DS SS/DS 表示单面表示单面/ /双面双面, SL/DL/ML , SL/DL/ML 表示单层表示单层/ /双层双层/ /混合层混合层 ( (混合层是指盘片一个面混合层是指盘片一个面有一层有一层, ,另一个面有两个层另一个面有两个层), gig ), gig 就是千兆就是千兆(230), BB(230), BB表示十亿字节表示十亿

27、字节 海量存储器4. 4. 闪存闪存 用电子信号将二进制位直接送到存储介质中，电子信号用电子信号将二进制位直接送到存储介质中，电子信号使得该介质中的二氧化硅的微小晶格截获电子，从而转换微使得该介质中的二氧化硅的微小晶格截获电子，从而转换微电子电路的性质。电子电路的性质。 反复的擦写会逐渐损坏二氧化硅的晶格，因此反复的擦写会逐渐损坏二氧化硅的晶格，因此不适合做不适合做主存主存。（主存的内容可能会在。（主存的内容可能会在1 1秒内被改变多次）秒内被改变多次） 闪存闪存对物理振动不敏感对物理振动不敏感，适合便携式应用。，适合便携式应用。 闪存的微容器中的电子能够保存许多年，闪存的微容器中的电子能够保

28、存许多年，适合存储脱适合存储脱机数据。机数据。海量存储器4. 4. 文件存储和检索文件存储和检索l信息是以文件（信息是以文件（filefile）为单位进行储存的）为单位进行储存的。l符合存储系统物理特性的数据块称为符合存储系统物理特性的数据块称为物理记录物理记录（physical recordphysical record）实际上，物理记录就是存储器组织数据的单位实际上，物理记录就是存储器组织数据的单位, ,一般指一般指扇区扇区。l自然产生的数据块称为自然产生的数据块称为逻辑记录逻辑记录（logical recordlogical record）实际上，逻辑记录就是信息的组织单位。实际上，逻辑

29、记录就是信息的组织单位。大容量存储器4. 4. 文件存储和检索文件存储和检索l在海量存储系统的信息检索时，先将数据放在海量存储系统的信息检索时，先将数据放在在主存主存内作为数据重组的区内作为数据重组的区域域。l这个转换工作是由计算机自己完成的这个转换工作是由计算机自己完成的磁盘上的逻辑记磁盘上的逻辑记录的大小很少能录的大小很少能够与物理记录够与物理记录 的的大小相匹配大小相匹配逻辑记录对应于数据内的自然划分，即文件逻辑记录对应于数据内的自然划分，即文件物理记录对应于扇区的大小物理记录对应于扇区的大小大容量存储器4. 4. 文件存储和检索文件存储和检索l在计算机内部，经常需要在主存储器与大容量存

30、储器之间移动数据。这在计算机内部，经常需要在主存储器与大容量存储器之间移动数据。这种数据的移动需要借助种数据的移动需要借助缓冲区。缓冲区。 缓冲区（缓冲区（bufferbuffer）的概念）的概念 是在一个设备向另一个设备传输数据的过程中临时存放数据的区域。是在一个设备向另一个设备传输数据的过程中临时存放数据的区域。 计算机的很多设备都有缓冲区。如：打印机、显卡、显示器、硬盘等。计算机的很多设备都有缓冲区。如：打印机、显卡、显示器、硬盘等。大容量存储器P P2424 问题与练习问题与练习用位模式表示信息 1. 1. 文本的表示文本的表示 文本的表示方法是给每一个可能出现在文本中的符号进行文本的

31、表示方法是给每一个可能出现在文本中的符号进行编码编码，然后把这些编码存储到计算机里。，然后把这些编码存储到计算机里。 20 20世纪世纪40-5040-50年代，出现了很多这种原理的编码，给不同的年代，出现了很多这种原理的编码，给不同的机器间通信带来了很多麻烦。机器间通信带来了很多麻烦。 美国国家标准化学会美国国家标准化学会，对这些编码进行了统一，采用了，对这些编码进行了统一，采用了美美国国家信息交换用标准码（国国家信息交换用标准码（ASCIIASCII）。 用位模式表示信息1. 1. 文本的表示文本的表示 标准标准ASCIIASCII码为码为7 7位，用来表示大小写英文字母、标点符号、位，用

32、来表示大小写英文字母、标点符号、0 09 9及控制字符。扩展的及控制字符。扩展的ASCIIASCII码为码为8 8位位( ( 在在7 7位位模式的最高端位位模式的最高端加加0)0)。（详见附录（详见附录A A） 由于由于8 8位位ASCIIASCII码能表示的符号有限，后来又出现了一些新的编码能表示的符号有限，后来又出现了一些新的编码，其中最著名的是码，其中最著名的是UnicodeUnicode，它采用，它采用1616位的位模式编码，最多位的位模式编码，最多能表示能表示6553665536个字符。因此，足以表示世界上常见语言中出现的个字符。因此，足以表示世界上常见语言中出现的各种符号。各种符号

33、。 信息信息Hello. 的的ASCII编码编码 换行换行回车回车空格空格符号符号 ASCII码码 符号符号 ASCII码码 符号符号 ASCII码码 用位模式表示信息1. 1. 文本的表示文本的表示 一个一个仅仅由一长串按照由一长串按照ASCII或或Unicode编码的符号所组成编码的符号所组成的文件称为的文件称为文本文件文本文件（text file）。）。 两类文件：文本编辑器、字处理程序两类文件：文本编辑器、字处理程序 文本文件只包含各个字符的编码，而由字处理程序产生的文文本文件只包含各个字符的编码，而由字处理程序产生的文件海包含许多专用格式码，用于表示字体的变化、对其信息等。件海包含许

34、多专用格式码，用于表示字体的变化、对其信息等。 问题：能否使一个文件的大小为问题：能否使一个文件的大小为0 0字节？字节？用位模式表示信息2. 2. 数值的表示数值的表示 二进制记数法二进制记数法（binary notationbinary notation）是一种只使用数字）是一种只使用数字0 0和和1 1来表示数值的方法。来表示数值的方法。 当所记录的信息只是数值的时候，采用字符编码当所记录的信息只是数值的时候，采用字符编码(ACSII(ACSII码码) )的形式存储信息效率比较低，要使用的形式存储信息效率比较低，要使用1616位二进制数。位二进制数。例如：例如：2525用用ASCIIAS

35、CII码码存储为：存储为： 00110010 0011010100110010 00110101 2525用用二进制记数法二进制记数法为：为：1100111001用位模式表示信息2. 2. 数值的表示数值的表示 如果如果用用ASCIIASCII编码表示编码表示十进制的数值数据，十进制的数值数据，1616个二进制位能个二进制位能存放的最大数值是多少？存放的最大数值是多少？ 如果如果用二进制记数法表示用二进制记数法表示十进制的数值数据，十进制的数值数据，1616个二进制个二进制位能存放的最大数值是多少？位能存放的最大数值是多少？ 因此，因此，数值数据通常是采用二进制记数法的形式存储的，数值数据通常

36、是采用二进制记数法的形式存储的，而不是用符号编码。而不是用符号编码。用位模式表示信息3. 3. 图像的表示图像的表示l 位图技术位图技术（bit map techniquesbit map techniques）。位图的方法将图像看成是点的集）。位图的方法将图像看成是点的集合，每个点称为一个合，每个点称为一个像素像素（pixelpixel，是，是picture elementpicture element的缩写）。的缩写）。l问题问题：如何创建位图？如何创建位图？JPGJPG文件是位图文件吗？文件是位图文件吗？如何用位图技术将一幅黑白（二值）图像进行编码，并存储到计算机如何用位图技术将一幅黑白

37、（二值）图像进行编码，并存储到计算机中？中？如何用位图技术将一幅彩色图像进行编码，并存储到计算机中？如何用位图技术将一幅彩色图像进行编码，并存储到计算机中？一幅一幅 N N* *M M 的位图占用存储空间大小的计算的位图占用存储空间大小的计算l位图的缺点：缩放后会失真位图的缺点：缩放后会失真用位模式表示信息3. 3. 图像的表示图像的表示l矢量技术矢量技术（vector techniquesvector techniques）。将图像表示成一些几何结构的）。将图像表示成一些几何结构的集合。一张图像表示为一组直线和曲线的集合。集合。一张图像表示为一组直线和曲线的集合。l广泛用在字处理系统和广泛用

38、在字处理系统和CADCAD中。如：中。如：TrueType/PostScript.TrueType/PostScript.l矢量技术提供了一种解决这种缩放问题的方法。矢量技术提供了一种解决这种缩放问题的方法。l但是矢量图还不能提供照片级质量的图像，而位图可以。但是矢量图还不能提供照片级质量的图像，而位图可以。用位模式表示信息 4. 4. 声音的表示声音的表示l对音频信息进行编码以便计算机储存和操作的最普通的方法是，对音频信息进行编码以便计算机储存和操作的最普通的方法是，按按照固定的时间间隔对声波的振幅进行照固定的时间间隔对声波的振幅进行采样采样，并记录所得到的值序，并记录所得到的值序列。列。l

39、这一技术早在计算机诞生之前就已经被人们所使用这一技术早在计算机诞生之前就已经被人们所使用编码的声波编码的声波振幅振幅用序列用序列0、1.5、2.0、1.5、2.0、3.0、4.0、3.0、0表示的声波表示的声波 用位模式表示信息4. 4. 声音的表示声音的表示l 电话系统的采样频率是每秒电话系统的采样频率是每秒80008000次。次。l 音乐音乐CDCD的音质较好，每秒采样的音质较好，每秒采样4410044100次，每次采样得到的数次，每次采样得到的数据用据用1616位二进制数表示（立体声需要位二进制数表示（立体声需要3232位），每秒种立体声位），每秒种立体声音乐的录制需要上百万个二进制位。

40、音乐的录制需要上百万个二进制位。用位模式表示信息4. 4. 声音的表示声音的表示l乐器数字化接口乐器数字化接口（Musical Instrument Digital InterfaceMusical Instrument Digital Interface，MIDIMIDI），它广泛用在电子键盘的音乐合成器中，用来制作视频游戏），它广泛用在电子键盘的音乐合成器中，用来制作视频游戏的音乐和网站的声效。的音乐和网站的声效。l是对乐谱编码的一种方法。是对乐谱编码的一种方法。用位模式表示信息P P2929 问题与练习问题与练习复习题 P471 1、2 2、5 5、6 6、8 8、10 10、11 11、13 13、14 14、16 16、17 17、2424二进制系统 1. 1. 二进制记数法二进制记数法（a）十进制）十进制（b）二进制）二进制表示表示位置的量值位置的量值表示表示位置的量值位置的量值