计算机科学概论各章总结,读《计算机科学概论》-1. 数据存储-总结

(加粗的为原话)

摘要：

我们首先要学习的是在计算机科学中信息如何编码和存储。第一步，我们要讨论计算机数据存储设备的基础知识，然后进一步研究如何进行信息编码并存储到系统内部。我们还将探讨现如今数据存储系统的各个分支，以及如何用数据压缩、纠错等技术来克服其不足。

接下来将从上面提到的几个方面进行论述。

基础

电位可分为高低电平，能够用来表征0和1两个数值。不同的高低电平的输入在经过不用的门结构，如与门，非门，亦或门，或是有上述几个门结合组成的触发器等，能够得到相应的输出。而触发器正是现代计算机中存储二进制位的一种方法。计算机主存储器是以存储单元组织起来的，一个存储单位的典型值为8位。不同的组存储单元都具有属于它们的地址。通过这些地址能够访问这些存储单位中的内容。

数据存储

计算机的主存储器RAM，在断电的情况下，各个电路中由于没有电位信号，因此刚断电发生时，RAM中的内容会发生清空，计算机启动后与运行过程中，其内的电平信号会发生变化。而ROM由于事先已经将程序的内容定了下来，当计算机启动通电后，所存储的内容不随计算机具体的运行而改变。(自己的理解)

数据的存储除了RAM，ROM还有海量存储器，如磁盘，CD，DVD，磁带，闪存等。

磁盘

磁盘里面是薄的、可以旋转的盘片，表面有磁介质的图层用以存储数据。数据在磁盘中的存储方式是以同心圆的方式进行存储的。磁头在磁盘表面走一圈的轨迹称为道，道可以被划分为若干个小弧区称为扇区。磁盘上所有的扇区包含相同数目的二进制位(一般在512个字节到几KB之间)。在最简单的磁盘存储系统里，每个道具有相同的扇区。因此，盘片边缘扇区上存储的位密度要小于靠近盘片中心道上存储的位。在大容量磁盘系统中，可以分为几个区，在每个区中每个道具有相同数目的扇区。道和扇区的位置不是磁盘物理结构的固定部分，它们是通过称为磁盘格式化的过程磁化形成的。

CD

CD上的信息是存储在一条道上，它呈螺旋形由内向外缠绕在CD上。螺旋形道上靠外边缘的环道存放的信息比内部的环道多，因此，如果盘片旋转一整圈，激光束在扫描螺旋形道外边时读到的扇区个数比里边多，为了获取同意的数据传输速率，CD驱动器必须适应数据传输速率的变化。

闪存

闪存系统里，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。

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question: 使用字处理程序修改文档时，有时添加一段文本都不会很明显地增加海量存储器中文件的大小，而有时一个符号的增加就会使文件增加几百个字节。为什么？

answer: 存储空间是以物理扇区为单元分配的(事实上，在大多数情况下是以扇区组为单元)。如果最后一个物理扇区没有被写满，可以再添加新的文本，而不需要增加此文档的存储空间。如果最后一个物理扇区已经被写满，那么无论要给该文档添加什么内容，都需要分配额外的物理扇区。

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声音

声音是一种连续信号，在计算机中存储时，是通过一定频率进行采样，而后进行存储。

数据压缩

行程长度编码的压缩技术：将一组相同的数据成分替换成一个代码，指出重复的成分以及其在序列中出现的次数。例如，指出一个为模式中包括253个1，接着是118个0，接着是87个1。

频率相关编码：这个系统中，用于表示数据项目的位模式长度与这个项目使用频率是相反的。如英文中，字母e,t,a,i使用的频率大于z,q,x。因此，可以使用短位模式表示前面的字母，长位模式表示后面的字母，就能够节省空间。

LZW编码：如 xyx xyx xyx xyx可以解析为121343434

GIF：提供一个像素颜色只有256种的调色板，将图像中的每个像素的颜色都用256种颜色中的一种表示，将3个字节表示成一种颜色转化成了一个字节表示一种颜色，这是一种有损的方式。

JPEG基线标准的图像压缩：利用人眼的局限性，相对于颜色的变化，人眼对亮度的变化更加敏感。对于色度和光照编码的图像，将色度在2*2的像素方格中去均值，色度信息减少，而保留亮度信息。后续还有复杂的处理。

MP3：将人耳觉察不到的细节删除，1.暂时模糊，巨大声响后，短时间内，人耳觉察不到本可以听见的轻柔的声音。2. 频率模糊，某一频率的声音能够掩盖相近频率的轻柔的声音。

纠错

奇偶效验位。

posted on 2012-07-08 22:10 钟谢伟 阅读(1181) 评论(0)  编辑 收藏 引用