《电脑资料表示法》课件

电脑资料表示法计算机内部存储数据的基本方法和规则。涵盖数字、字符、图像、音频等多种类型资料的表示方法。课程简介数据表示了解电脑如何存储、处理和显示各种类型的数据。编码与解码学习如何将数据转换为机器可读的格式，以及如何解码数据。存储技术探索不同的存储设备及其工作原理，例如磁盘、光盘和内存。课程目标深入理解数据表示掌握数据的存储方式，包括数字、字符、图像和音频等。掌握常见编码规范了解ASCII、Unicode等编码标准及其应用场景。认识存储设备了解磁盘、光盘等存储设备的原理和特点。资料的性质和种类资料的性质资料是信息的载体。它可以是数字、文字、图像、音频、视频等。资料存在于现实世界，需要被感知、获取、加工和传播。资料的种类资料可分为数字资料、文本资料、图像资料、音频资料、视频资料等。不同种类的资料具有不同的特征和用途。资料表示法的基本要素11.数据类型数据类型决定了数据的本质，例如整数、浮点数、字符和布尔值。计算机根据数据类型分配存储空间并进行相应的运算。22.数据结构数据结构描述了数据之间的逻辑关系，例如数组、链表、树和图。不同的数据结构适用于不同的应用场景，影响着数据的组织方式和访问效率。33.数据编码数据编码将数据转换为计算机能够识别的二进制形式，例如ASCII码、Unicode编码和图像压缩算法。编码方案影响着数据的存储空间和传输效率。44.数据格式数据格式规定了数据在计算机中的存储和传输方式，例如文件格式、网络协议和数据交换标准。格式的兼容性影响着数据的共享和互操作性。数制与数的表示进制的概念进制是指用多少个不同的数字符号来表示数。常见进制二进制(Binary):0和1十进制(Decimal):0到9十六进制(Hexadecimal):0到9和A到F数的表示方法数的表示方法取决于所采用的进制，每个进制都有其独特的符号和位权。位权每个数字符号所代表的数值大小与它在数中的位置有关，称为位权。数的进制转换进制转换是将一个进制的数转换为另一个进制的数的过程，通常涉及十进制、二进制、八进制和十六进制等常见进制。1十进制我们日常使用的数制2二进制计算机内部使用的数制3八进制简化二进制表示4十六进制更简洁地表示二进制数进制转换方法包括：除基取余法、乘基取整法、权值法等。掌握进制转换方法对于理解计算机内部数据表示和进行程序开发至关重要。定点小数的表示小数点固定定点小数表示法中，小数点位置固定，不会随着数值变化。整数部分和分数部分它将数值分为整数部分和小数部分，分别用二进制位表示。二进制表示计算机内部使用二进制表示定点小数，每个二进制位代表一个权值。浮点数的表示尾数部分表示浮点数的有效数字，决定浮点数的精度。指数部分表示浮点数的小数点位置，决定浮点数的大小范围。符号位用来表示浮点数的正负号。布尔代数与逻辑运算布尔代数布尔代数是用来描述逻辑运算的数学系统，它使用逻辑值“真”和“假”进行运算。逻辑运算逻辑运算包括与、或、非等基本运算，用于处理逻辑值。应用布尔代数和逻辑运算在计算机科学、数字电路设计等领域都有广泛的应用。字符的表示11.字符编码计算机系统使用数字来表示字符。22.编码方案不同的编码方案使用不同的数字来表示相同的字符。33.常见编码ASCII、Unicode和GBK是常见的字符编码方案。44.字符集每个编码方案都包含一个字符集，定义了哪些字符可以被编码。ASCII码名称含义ASCII美国标准信息交换码范围0-127种类控制字符和可显示字符特点字符编码标准，使用7位二进制表示ASCII码是计算机中最常用的字符编码标准之一，它将字母、数字、标点符号等字符用7位二进制表示，用于表示英语字符。它分为控制字符和可显示字符，控制字符用于控制计算机设备，可显示字符用于显示文本内容。Unicode编码Unicode是一种国际标准字符集，包含了世界上大多数语言的字符。Unicode采用固定长度编码，每个字符占用2个字节，可以表示超过65,536个字符。Unicode可以解决不同语言之间字符编码不兼容的问题，并支持更广泛的字符集。1M字符2字节65K字符图像的表示图像是一种视觉信息，包含像素、颜色、亮度等信息。它可以通过各种设备进行采集和处理，并以数字的形式存储在计算机中。计算机处理图像，将图像分解成像素，每个像素代表一个颜色值。图像的表示方法主要分为两种：位图和矢量图。位图与矢量图位图位图使用像素来表示图像。每个像素对应一个颜色值。放大后，图像会变得模糊。矢量图矢量图使用数学公式来描述图像的形状和颜色。放大后，图像不会失真。矢量图更适用于图形设计，如logo或图标。应用场景位图适合显示照片，而矢量图适合显示图形。例如，照片通常是位图，而logo通常是矢量图。颜色的数字表示颜色可以使用数字来表示，以便计算机能够存储和处理。最常见的颜色表示方法是RGB模型，它使用三个值来表示红、绿和蓝的强度。例如，黑色用(0,0,0)表示，白色用(255,255,255)表示，红色用(255,0,0)表示。音频的表示音频信号是模拟信号，需要转换为数字信号才能存储和处理。采样和量化是将模拟信号转换为数字信号的两个关键步骤。采样是将连续的模拟信号转换为离散的样本，量化是将每个样本转换为数字表示。采样和量化1采样将连续的模拟信号转换为离散的数字信号。2量化将离散的信号幅度值映射到有限数量的离散级别。3编码将量化后的信号转换成数字代码。采样和量化是将模拟音频信号转换为数字音频信号的关键步骤。采样将连续信号转换为离散信号，而量化则将信号幅度值转换为有限数量的离散级别。编码将这些级别转换成数字代码，以便在计算机中存储和处理。压缩编码技术减少存储空间压缩编码技术通过移除冗余信息来减少数字数据的存储空间。这在存储和传输大型文件时非常有用。提高传输效率压缩编码技术可以显著降低数据传输所需的时间和带宽。这在互联网上传输视频和音频文件时尤其重要。视频的表示视频是动态图像和声音的集合，是信息传递的重要载体。视频数据量很大，需要高效的表示方法。视频由一系列静止图像构成，称为帧。帧率表示每秒显示的帧数，帧率越高，视频越流畅。视频数据压缩技术非常重要，可以减少存储空间和传输带宽。帧、场、像素帧视频中的帧类似于一幅静止的图像，视频由连续的帧组成，以呈现动态画面。场为了提高视频播放的流畅度，将帧分解为两个场，分别表示奇数行和偶数行像素。像素像素是图像的基本单元，每个像素代表图像中的一个点，由颜色信息构成。压缩编码技术1减少冗余视频数据包含大量冗余信息，压缩技术通过去除冗余，降低数据量。2提高效率压缩后的数据更小，传输更快，存储更节省空间。3多种类型视频压缩技术包括帧内压缩、帧间压缩、变换编码等，根据不同场景选择合适的技术。4压缩标准常见的视频压缩标准包括H.264、H.265等，这些标准定义了压缩和解压缩的规则。多媒体编码标准MPEGMPEG是运动图像专家组标准，由国际标准化组织ISO和国际电工委员会IEC共同制定。MPEG标准广泛应用于数字电视广播、视频压缩、音频压缩和多媒体存储等领域。H.264/AVCH.264/AVC是视频编码标准，由ITU-T和ISO/IEC共同制定。H.264/AVC比以前的视频编码标准更有效，可以实现更高的压缩比，提高视频质量。AACAAC是高级音频编码标准，由ISO/IEC制定。AAC可以提供比MP3更高的音质，支持更高的采样率和比特率，并具有更低的延迟。存储设备与存储单位硬盘驱动器硬盘驱动器(HDD)是用于存储计算机数据的设备，它们使用磁性介质来存储数据。它们通常用于存储大量数据，如操作系统、应用程序和文件。固态硬盘固态硬盘(SSD)使用闪存芯片来存储数据，比HDD更快、更安静，但价格更贵。它们越来越多地用于笔记本电脑和台式机中。闪存盘闪存盘，也称为USB驱动器，是一种小型便携式存储设备，使用闪存芯片来存储数据。它们用于存储和传输小文件，以及备份数据。光盘光盘，包括CD和DVD，使用激光来读写数据，它们用于存储音频、视频和其他数据，但速度较慢且容量有限。存储设备的容量与速度容量速度表示存储设备所能存储的总数据量。表示存储设备读取和写入数据的快慢。常用单位：字节（Byte）、千字节（KB）、兆字节（MB）、吉字节（GB）、太字节（TB）常用单位：纳秒（ns）、微秒（µs）、毫秒（ms）、秒（s）。容量越大，存储的数据越多。速度越快，数据读取和写入的速度越快。磁盘的组成和工作原理1磁盘组成磁盘通常由盘片、磁头、主轴电机、磁头臂、控制电路等组成。盘片记录数据，磁头读取或写入数据，主轴电机旋转盘片，磁头臂移动磁头，控制电路控制整个磁盘工作。2磁盘读写原理磁头悬浮在盘片表面上方，利用电磁感应原理，通过磁头线圈电流变化改变盘片磁化状态，实现数据写入。读取时，磁化区域改变磁头线圈电流，将数据转换为电信号。3磁盘工作过程用户发出读写数据指令，控制电路将指令转换为磁头动作，磁头臂移动磁头，磁头在盘片表面进行读写操作，最后将数据传输到内存或外设。光存储设备光盘光盘使用激光读取和写入数据，数据被记录在光盘的反射层上。DVDDVD与光盘类似，但存储容量更大，可以存储更多的数据。蓝光光盘蓝光光盘使用蓝光激光读取和写入数据，存储容量更大，可用于存储高清视频等数据。半导体存储设备高密度存储半导体存储芯片利用半导体材料的特性，实现高密度存储，能够在有限空间内存储大量数据。快速读写闪存芯片以其快速的读写速度和非易失性，成为现代计算机系统中重要的存储介质。随机存取内存条是常见的半导体存储设备，支持随机存取，能够快速访问任何位置的数据。存储技术的发展趋势容量不断增大从最初的KB到现在的TB、PB甚至ZB，存储容量不断提升，满足了人们对海量数据的存储需求。速度持续提升硬盘、固态硬盘、内存等存储设备的读写速度不断提高，为数据处理和访问提供了更快的速度。技术革新从传统的机械硬盘到现在的固态硬盘、云存储、DNA存储等，存储技术不断革新，为未来发展提供了更大的空间。应用场景扩展存储技术应用于各种领域，如云计算、大数据、人工智能等，推动了各个领域的进