第一章、数据存储

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• 位存储（bit）
• Boole 运算
• 门电路

数字电路的设计过程，是极端几工程领域的一个重要课题

• 触发器（flip-fiop）是计算机存储器的基本部件，是现代计算机中存储二进制位的一种方法

1.2 主存储器（main memory）

包含大量的电路（触发器）每一个电路能够存储一个位，常被称为RAM

• 由称为存储单元（cell）的可管理单位组成

存储单元

• 独立的、可编址的存储单元
• 一个典型存储单元的容量为（8 bit）= 1byte
• 通过唯一标识符来表示每一个存储单元的地址

尽管触发器是存储二进制的一种方法

• 现代的计算机都是用其他类似的更复杂的技术制造的
• 为了压缩体积、提高响应速度
• 存为快速可消散的电荷，需要附加电路（称为刷新电路）
• 因其的不稳定性，所以成为DRAM（dynamic RAM）

存储器容量的度量

• 主存储器中的存储单元的总数通常为2的幂，因为设计起来比较方便
• 所以存在kilo表示的其实是1024，其他领域表示的是1000

海量存储技术

• 磁盘
• 光盘（compact disk），蓝光光碟的容量是DVD的5倍多

闪存驱动器

• 电子信号直接发送到存储介质中的，是介质中的二氧化硅的微小的晶格截获电子，能够在没有外力的情况下保存很多年
• 所以长期保存不入光学盘片可靠
• 较大的闪存驱动器称为固态硬盘（solid-state disk SSD），通过损耗均衡技术提高寿命
• SD（secure card）卡

数值的表示

• 当记录的信息只有数值的时候，采用二进制、而不是字符编码（占用更多的空间）
• 16位二进制可表示0~65535
• 二进制补码、浮点计数法 (用于表示小数)
• 二进制通过（取反+1）获得负数
• 余码系统和二进制补码系统的区别就是符号位相反
• 每一个模式的二进制的值都比余码计数法大8（如：1000表示0，二进制表示8）

图像的表示

• 将图像解释为一组点（像素点），然后对每个像素进行编码——位图（bit map）
• 比如打印机、显示器等都是基于像素概念来操作的
• 对于更加精细的图片来说，每一个像素包含一组位（通常是8个）
• 矢量图 (记录几何结构、在放大的时候不会失真)

声音的表示

• 按照有规律的实践间隔来记录采集的振幅，并记录数值
• 远程电话通常使用8000/s次的采样频率，然后接收端重现
• CD使用44100/s次的才上频率（用16位的形式表示，32位用于立体声）

压缩

• 分为无损压缩（lossless），有损压缩（lossy）
• 文本、图片、音频、视频压缩

通信差错

• 奇偶校验位
• 校验和、循环冗余校验
• 纠错码（汉明距离表示两个模式之间不同位的个数）