计算机科学导论第二版(佛罗赞)-读书笔记

第一章 绪论

此章主要是讲了计算机的发展史,最令人印象深刻的是阿兰.图灵1937年提出的图灵模型,他设想有这么一个机器,人们的计算过程它都会,输入数据就能得到计算后的结果。这人只是提出了个哲学设想,他并不会发明机器。后来冯.诺伊曼根据图灵模型,又提出了个模型,指出程序也可以存储在存储器中。

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再接着讲了一些计算机的发展史,1950年之前的计算机都是通过改变配线或开关的方式实现,编程在外部,不是基于冯.诺伊曼模型的计算机。1950年宾夕法尼亚大学发明出了第一台基于冯.诺伊曼模型的计算机,命名为EDVAC。后来就慢慢发展到了现在眼前这样子的计算机。

第二章 数字系统


就是现在表示数字的方式,分为位置化数字系统和非位置化数字系统。

位置化数字系统中,十进制,二进制,八进制的表示以及转换。这主要是简单的数学问题了,多练习练习应该能掌握。

非位置化数字系统有罗马数字。确实,这种表示数字的方式很有新意,但是好麻烦。

第三章 数据存储


计算机是一个可编程的数据处理器,书上说的。要处理数据,总得先知道什么是数据吧。数据的表现形式很多,包括数字、文本、音频、图像、视频,当然这些在计算机工业中有个专门术语叫‘多媒体’。

计算机存储的最小单位是位:bit。通常8位称为一个字节:byte。还有一个更长的称为字:word。

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计算机对数字的存储时,存储之前要将数字转换为二进制。

  整数的存储:定点表示法,如图:

   

 

   1.无符号表示法:就是没有正负号的表示法,介于0~+∞。转换为二进制即可。如7存储在八位计算机中:(00000111)2。

    溢出就是加了一个数字之后超过了位数能表示的数,计算机会自动舍弃左边超过的部分。如下图计算机4位的11+9等于10100,结果却为4。:

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    无符号整数主要应用于:计数,寻址,为其他类型比如文本、图像等排序。

  2.符号加绝对值表示法:一般不用于存储整数,常用于采样模拟信号。最左位用于存储正负号。

  

   3.二进制补码表示法:几乎所有计算机都使用此方法表示储存于n位存储单元中的有符号整数。

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    两种运算:反码和补码。反码就是0变1,1变0。补码:正数的补码是其二进制本身。负数的补码是绝对值的补码。补码的运算可由上图规律得到,从右边复制直至复制到1,其余反转各位。

    补码的溢出:

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    如:28的补码:00011100。-28的补码:11100100。

    二进制补码仅有一个0,符号加绝对值表示法有两个零。

    两次取补码,得到原来的整数。

   实数的存储:带有很大的整数部分或很小的小数部分不应该用定点表示法存储。

    有一个小数点固定的表示法:如金额一般小数点后有两位,此类实数可以用定点表示,此方法精度和表示范围有限,后来出现了浮点表示法,用科学计数法表示实数。

    

   

    指数:可正可负,用余码表示法表示。

    余码系统:

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    如四位偏移量为:24-1-1=7。

    余码系统可以直接采用二进制转十进制的方法,首位不再表示正负也参与转换。但是余码系统通过偏移量仍然表示了负数。

    比如我往计算机存了二进制表示的数字9,计算机读取的时候知道那代表的是2,我也知道我把2存成了9。余码系统的优点是不用像补码系统那样需要调整数字顺序,而且都是正数,比较或运算更加简便。

    IEEE(电气和电子工程师协会)定义了最常用的两种存储浮点数的标准。

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    浮点数表示法步骤及实例:

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    特殊情况:0.0的存储采用符号位、指数位、尾数位都为0的表示方式。

    float的溢出与临界值的计算:

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  按照计算来说,正的最大值应该是约等于2的129次方,不知道为啥是2的128次方。可能和IEEE对的无穷大的特殊规定有关吧,搜了半天百度也没百度出来,等读了硕士再研究吧。

  存储文本:

    要存储文本,就要存储文字。英文好办,就那么几个字母,汉文有这么多汉字,要用0和1表示出来,需要好多位才能表示完。

    美国国家标准协会(ANSI)开发了一个被称为美国信息交换标准码的代码,ASCII。该代码用7位表示每个字符。可以定义出2的7个字符,共128个。有个表规定了每个字符的表示方式。

     硬件和软件制造商联合起来共同制定了一种名为unicode编码,采用32位表示字符,可表示4294967296个符号,全世界所有的符号都能表示出来了。ASCII编码是Unicode的子集。这些文字和位的对应都是约定死的,真难以想象那些给这些文字编码的工作人员制定时会有多无聊。

  存储音频:采样-量化-编码

    声音虽然是连续的,但是计算机没法存连续的东西,就每隔一段时间存个值,能把音频信号曲线描述出来就好。我猜测这个信号值的测定方式:有个和耳机里面的膜一样的东西,声音能引起膜震动,声音分贝的高低不同带来了电位的变化,每隔一定时间检测到存储下来就行了。问题又来了,电信号的是什么原理存储的呢,换句话怎么把得到的数值保存到磁盘上的呢?之前有磁带,现在有磁盘,他们有何相近之处呢?我又猜测应该是一些易磁化的物质,假如本来都是表示0,如果传来的是1111,就把磁盘磁化为1111,这样就记录下来了吧。本猜测纯属臆测,等读了硕士再去深究吧。

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   图像的存储:光栅图(位图)、矢量图

    光栅图:解析度和像素大小有关。色彩深度就是颜色有两种表示方式:真彩色,RGB,每个三原色用八位,共24位表示一个像素。索引色:就8位建立索引,适用于需要颜色较少的程序。    

    矢量图:比如计算机画了一个圆,这种图像适合矢量图存储,只需要记录圆心、半径、线的粗细颜色、填充的类型和颜色。当放大缩小该圆时,重新计算半径以及其它信息,重新绘制一个圆。cad、计算机和字体适用。

   视频的存储:

    将每张图片一帧一帧的播放就成了视频,和之前的连环画类似。

第四章 数据运算

    

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