【2023，学点儿新Java-37】计算机底层数据存储（科普）| 云存储 | 静态RAM、动态RAM及其特点 | 主存储器在断电后数据会丢失吗？| 二进制系统 | 字节 | CPU 数据和指令

前情提要：

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本篇做一个简单的“科普”。向大家介绍一下计算机底层数据存储的相关知识。计算机是以二进制（0和1）为基础的数字系统。它通过组合和操作二进制位（bit）来表示和处理数据、指令和信息。二进制位是计算机中最小的单位，字节是基本存储单元。计算机使用二进制加法、减法和特定编码来处理整数、浮点数和字符。计算机的核心是CPU，它执行以二进制表示的指令。通过这种方式，计算机能够进行复杂的计算和处理。

计算机底层数据存储

1.1 介绍

注：这部分知识，大家了解即可~

1.1.1 计算机底层数据存储

计算机底层数据存储 是指 计算机系统中用于存储和检索数据的物理设备和技术。这些设备和技术可以分为两大类：主存储器（主存）和辅助存储器（辅存）。

1.1.2 静态RAM 和 动态RAM

主存是计算机中用于暂存数据和程序的设备。它通常由随机存取存储器（RAM）组成，其中的数据可以被CPU直接访问。主存储器分为两种类型：静态RAM（SRAM）和动态RAM（DRAM）。SRAM的读写速度快，但相对较昂贵，用于CPU缓存等需要快速访问的场景。DRAM的读写速度较慢，但价格更便宜，适用于主存储器。主存储器是易失性存储器，即在断电后数据会丢失。

1.1.3 辅助存储器，常见存储器介绍

辅助存储器用于永久性地存储大量的数据和软件程序，以供长期保存和备份。常见的辅助存储器设备包括硬盘驱动器（HDD）、固态硬盘（SSD）、光盘、闪存驱动器等。这些设备使用了不同的技术来存储和读取数据。

需要指出的是，除了下面介绍的存储设备，还有一些其他 新兴的存储技术，如云存储、固态硬盘阵列（RAID） 等，它们在数据存储中起着越来越重要的作用。总的来说，底层数据存储在计算机系统中起着至关重要的作用，它决定了数据的可靠性、读写速度和存储容量等方面。

• 硬盘驱动器（HDD）：硬盘驱动器使用磁盘来存储数据。它由一个或多个磁盘片组成，每个磁盘片上有磁性的数据存储单元，通过读写头进行读写操作。HDD具有较大的存储容量、较低的成本和良好的可靠性，适合长期存储大量数据。
• 固态硬盘（SSD）：固态硬盘使用闪存存储器来存储数据。它没有机械部件，因此读写速度更快、噪音更低、冲击抗性更好。SSD适用于需要快速读写操作的场景，如操作系统和应用程序的安装盘。
• 光盘：光盘使用激光技术来读写数据。可分为只读光盘（如CD、DVD）和可写光盘（如CD-R、DVD-R）。光盘具有便携性和较长的存储寿命，但读写速度较慢。
• 闪存驱动器：闪存驱动器使用闪存存储器来保存数据。它具有较小的体积、快速的读写速度和低功耗，常见的应用有USB闪存驱动器、存储卡（如SD卡、CF卡）等。

1.2 二进制的世界

1.2.1 二进制位

计算机世界中只有二进制，所以计算机中存储和运算的所有数据都要转为二进制。包括数字、字符、图片、声音、视频等。

计算机是基于二进制（binary）的数字系统工作的。在计算机世界中，信息和数据被表示为二进制位（bit），它们只有两个可能的状态：0和1。每个二进制位代表一个电子开关的状态，其中0表示关闭，1表示打开。通过组合和排列这些二进制位，计算机可以存储和处理所有类型的数据和信息。

二进制位是计算机中最小的单位，通常以字节（byte）为基本存储单元。一个字节由8个二进制位组成，可以表示256个不同的值（从0到255）。字节通常用来表示一个字符，例如ASCII码中的字符。随着计算机技术的发展，更大的存储单元如千字节（kilobyte）、兆字节（megabyte）、千兆字节（gigabyte）、太字节（terabyte）等也被广泛使用。

1.2.2 补充介绍

在二进制系统中，数字的表示方法是通过将数字分解为2的幂的和，这是因为每位的值都是2的幂。例如，十进制数42在二进制中表示为00101010，其中最右边的位是最低位（LSB），最左边的位是最高位（MSB）。

计算机使用二进制表示和存储各种类型的数据，包括整数、浮点数、字符、图像、音频等。例如，整数可以通过进行二进制加法和减法运算来处理。浮点数则使用特定的二进制格式来存储和计算带有小数部分的数字。字符则使用编码方式将字符映射到对应的二进制值。

在计算机的中央处理器（CPU）中，数据和指令以二进制形式存储和操作。计算机通过执行一系列的指令来执行各种任务。这些指令也是以二进制形式表示的，并且使用特定的编码规则来解释和执行。

计算机中的二进制的世界是基于0和1的二进制位表示和存储数据、指令和信息。通过组合和操作这些二进制位，计算机能够进行复杂的计算和处理，从而实现各种功能和任务。

世界上有1/0种人 ，认识和不认识二进制的。

1.3 进制的分类（初步介绍）

• 十进制（decimal）

  • 数字组成：0-9
  • 进位规则：满十进一

• 二进制（binary）

  • 数字组成：0-1
  • 进位规则：满二进一，以0b或0B开头

• 八进制（octal）：很少使用

  • 数字组成：0-7
  • 进位规则：满八进一，以数字0开头表示

• 十六进制

  • 数字组成：0-9，a-f
  • 进位规则：满十六进一，以0x或0X开头表示。此处的 a-f 不区分大小写

代码演示：

class BinaryTest {
	public static void main(String[] args) {
		
		int num1 = 123;		//十进制
		int num2 = 0b101;	//二进制
		int num3 = 0127;	//八进制
		int num4 = 0x12aF;	//十六进制

		System.out.println(num1);
		System.out.println(num2);
		System.out.println(num3);
		System.out.println(num4);

	}
}

 

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