計(jì)算機(jī)導(dǎo)論第三章-數(shù)據(jù)存儲(chǔ)課件

第三章數(shù)據(jù)存儲(chǔ)第三章數(shù)據(jù)存儲(chǔ)3.1數(shù)據(jù)類型數(shù)據(jù)以不同的形式出現(xiàn)在計(jì)算機(jī)中。數(shù)據(jù)的不同類型數(shù)據(jù)文本數(shù)字圖像音頻視頻3.1數(shù)據(jù)類型數(shù)據(jù)以不同的形式出現(xiàn)在計(jì)算機(jī)中。數(shù)據(jù)的不同類計(jì)算機(jī)內(nèi)部數(shù)據(jù)基本的容量單位（1）位（bit）位是計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的最小單位。二進(jìn)制數(shù)據(jù)中的一個(gè),每個(gè)0或1就是一個(gè)位。（2）字節(jié)（Byte）字節(jié)是計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和處理的最常用的基本單位。字節(jié)（Byte），簡(jiǎn)記為B。規(guī)定一個(gè)字節(jié)為8位，即1B=8bit，每個(gè)字節(jié)由8個(gè)二進(jìn)制位組成。計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)器通常是以多少字節(jié)來(lái)表示容量的。計(jì)算機(jī)內(nèi)部數(shù)據(jù)基本的容量單位（3）字（Word）字是計(jì)算機(jī)一次處理的二進(jìn)制數(shù)。一個(gè)字通常由一個(gè)或若干個(gè)字節(jié)組成。字長(zhǎng)是計(jì)算機(jī)能一次直接處理的二進(jìn)制數(shù)據(jù)的位數(shù)。（4）衡量數(shù)據(jù)容量的單位KB，千字節(jié)，簡(jiǎn)稱K，1KB=210B=1024B。MB，兆字節(jié)，簡(jiǎn)稱M，1MB=210KB=220B。1GB，吉字節(jié)，簡(jiǎn)稱G，1GB=210MB=230B。1TB，太字節(jié)，簡(jiǎn)稱T，1TB=210GB=240B。（3）字（Word）3.2.1存儲(chǔ)整數(shù)

在計(jì)算機(jī)中參與運(yùn)算的數(shù)有兩大類：無(wú)符號(hào)數(shù)和有符號(hào)數(shù)。3.2.1存儲(chǔ)整數(shù)

在計(jì)算機(jī)中參與運(yùn)算的數(shù)有兩大類：無(wú)符號(hào)無(wú)符號(hào)數(shù)無(wú)符號(hào)數(shù)是指沒(méi)有符號(hào)的數(shù)，即非負(fù)整數(shù)。機(jī)器字長(zhǎng)中的全部數(shù)位均用來(lái)表示整數(shù)值的大小，相當(dāng)于數(shù)的絕對(duì)值。無(wú)符號(hào)數(shù)的表示范圍字長(zhǎng)為n位的無(wú)符號(hào)數(shù)的表示范圍是0~（2n-1）如，機(jī)器字長(zhǎng)為16位，則無(wú)符號(hào)數(shù)的表示范圍是0~（216-1），即0~65535無(wú)符號(hào)數(shù)無(wú)符號(hào)數(shù)的應(yīng)用存儲(chǔ)地址存儲(chǔ)其他數(shù)據(jù)類型無(wú)符號(hào)數(shù)的應(yīng)用有符號(hào)數(shù)據(jù)的表示通常在絕對(duì)值前面加“+”、“-”符號(hào)來(lái)表示有符號(hào)數(shù)。在計(jì)算機(jī)中，有符號(hào)數(shù)中的正負(fù)號(hào)及小數(shù)中的小數(shù)點(diǎn)都以二進(jìn)制形式表示。數(shù)的符號(hào)數(shù)值化在計(jì)算機(jī)中，有符號(hào)數(shù)的符號(hào)同樣用0和1表示。在計(jì)算機(jī)中，數(shù)的最高位定義為符號(hào)位，用“0”表示正數(shù)，用“1”表示負(fù)數(shù)。有符號(hào)數(shù)據(jù)的表示首先補(bǔ)充幾個(gè)概念：2.機(jī)器數(shù)：計(jì)算機(jī)內(nèi)部編碼表示的數(shù)，稱為機(jī)器數(shù)（機(jī)器碼），即真值在機(jī)器中的表示。1.真值：正負(fù)號(hào)加某進(jìn)制數(shù)絕對(duì)值的形式，

如+3，(-101101)2首先補(bǔ)充幾個(gè)概念：2.機(jī)器數(shù)：計(jì)算機(jī)內(nèi)部編碼表示的數(shù)，稱為機(jī)機(jī)器數(shù)和真值例：真值機(jī)器數(shù)+52=+0110100——0

0110100

-52=

-0110100——1

0110100符號(hào)位數(shù)值位機(jī)器數(shù)和真值真值機(jī)器數(shù)+52=+0110100——0機(jī)器數(shù)的表示形式在計(jì)算機(jī)中，機(jī)器數(shù)有三種表示方法：原碼、反碼和補(bǔ)碼。引入三種編碼的目的，主要是為了將減法運(yùn)算轉(zhuǎn)換為加法運(yùn)算，提高運(yùn)算速度。機(jī)器數(shù)的表示形式原碼機(jī)器數(shù)的最高位代表符號(hào)位，數(shù)值部分為真值的絕對(duì)值的一種表示方法。原碼表示規(guī)則符號(hào)位：0表示正數(shù)、1表示負(fù)數(shù)。數(shù)值位：二進(jìn)制數(shù)的絕對(duì)值。1.符號(hào)加絕對(duì)值表示法（原碼表示法）

原碼1.符號(hào)加絕對(duì)值表示法（原碼表示法）

符號(hào)位+絕對(duì)值。最高位表示符號(hào)：0為正，1為負(fù)表示范圍：-（2n-1-1）~（2n-1-1）存在溢出問(wèn)題000000010010001101000101011001111000100110101011110011011110111134567-0-1-2-3-4-5-6-7012例3.4，3.5。例3.6，3.7。0的原碼有2個(gè)符號(hào)位+絕對(duì)值。最高位表示符號(hào)：0為正，1為負(fù)000000原碼表示范圍-（2n-1-1）~（2n-1-1）如字長(zhǎng)為8，則原碼表示范圍為-27+1～27-1，即–127～+127。0的原碼不唯一[+0]原＝00000000[-

0]原＝10000000原碼表示范圍反碼反碼是對(duì)一個(gè)數(shù)按位求反。反碼表示規(guī)則符號(hào)位：0表示正數(shù)，1表示負(fù)數(shù)。數(shù)值位：正數(shù)為這個(gè)數(shù)本身。負(fù)數(shù)為其絕對(duì)值各位求反。反碼反碼反碼表示范圍-（2n-1-1）~（2n-1-1）如字長(zhǎng)為8，則反碼表示范圍為-27+1～27-1，即–127～+127。0的反碼不唯一[+0]反＝00000000[-

0]反＝111111110000000100100011010001010110011110001001101010111100110111101111０１２３４５６７-7-6-5-4-3-2-1-0反碼00000001001000110100010規(guī)定字長(zhǎng)的情況如規(guī)定了字長(zhǎng)，若不滿要求位數(shù)時(shí)，需在真值絕對(duì)值前補(bǔ)0，然后再按位求反，轉(zhuǎn)換為反碼。若字長(zhǎng)為8，則

X=+1101

[X]反=

00001101X=-1101

[X]反=

11110010規(guī)定字長(zhǎng)的情況反碼轉(zhuǎn)換為真值符號(hào)位為“0”，符號(hào)為正，數(shù)值位不變。符號(hào)位為“1”，符號(hào)為負(fù)，數(shù)值位按位取反。如：[x]反=11100100，則x=-0011011=-11011反碼轉(zhuǎn)換為真值補(bǔ)碼表示規(guī)則符號(hào)位：0表示正數(shù)，1表示負(fù)數(shù)。數(shù)值位：正數(shù)為這個(gè)數(shù)本身。負(fù)數(shù)為其絕對(duì)值各位求反，然后在最低位加1。補(bǔ)碼表示規(guī)則以n=4為例：可以求得圖3-8。1000100110101011110011011110111100000001001000110100010101100111-5-4-3-2-101234567-8-7-6最高位表示符號(hào)：0為正，1為負(fù)表示范圍：-2n-1~（2n-1-1）0的補(bǔ)碼只有1個(gè)以n=4為例：可以求得圖3-8。100010011010補(bǔ)碼表示范圍-2n-1~（2n-1-1）如字長(zhǎng)為8，則補(bǔ)碼表示范圍為-27～27-1，即-128～+127。0的補(bǔ)碼唯一[0]補(bǔ)＝[+0]補(bǔ)＝[-0]補(bǔ)＝00000000補(bǔ)碼表示范圍補(bǔ)碼轉(zhuǎn)換為真值符號(hào)位為“0”，符號(hào)為正，數(shù)值位不變。符號(hào)位為“1”，符號(hào)為負(fù)，數(shù)值位按位取反，最低位加1。即再次求補(bǔ)。（或，數(shù)值位先減1，然后按位取反。）即：[[X]反]反＝[X]原，[[X]補(bǔ)]補(bǔ)＝[X]原

[x]補(bǔ)=11100100，則x=-0011100=-11100補(bǔ)碼轉(zhuǎn)換為真值原碼、反碼和補(bǔ)碼

真值原碼

反碼補(bǔ)碼-0-00000000100000001111111100000000+0+00000000000000000000000000000000+127+01111111011111110111111101111111-127-01111111111111111000000010000001-128-10000000不存在不存在10000000在補(bǔ)碼中用-128代替了-0，所以補(bǔ)碼的表示范圍為-128到0到127共256個(gè)(這樣使數(shù)的范圍擴(kuò)大了一個(gè))原碼、反碼和補(bǔ)碼真值原碼反碼補(bǔ)碼-0-00000機(jī)器數(shù)的形式原碼：反碼：補(bǔ)碼：正數(shù)的原碼=符號(hào)位0+真值負(fù)數(shù)的原碼=符號(hào)位1+|真值|正數(shù)的反碼=原碼負(fù)數(shù)的反碼=符號(hào)位1+|真值|按位取反正數(shù)的補(bǔ)碼=原碼負(fù)數(shù)的補(bǔ)碼=符號(hào)位1+|真值|按位取反再加1機(jī)原碼：反碼：補(bǔ)碼：正數(shù)的原碼=符號(hào)位0+真值負(fù)數(shù)的原碼=符例:假設(shè)X1＝+83,X2＝-76，字長(zhǎng)為8。求X1、X2的原碼、反碼及補(bǔ)碼。解:[X1]原＝[X1]反＝[X1]補(bǔ)＝01010011[X2]原＝11001100[X2]反＝10110011[X2]補(bǔ)＝[X]反＋1＝10110100例:假設(shè)X1＝+83,X2＝-76，字長(zhǎng)為8。求X1、X練：假設(shè)X1＝+38,X2＝-38，字長(zhǎng)為8。求X1、X2的原碼、反碼及補(bǔ)碼。練：假設(shè)X1＝+38,X2＝-38，字長(zhǎng)為8。求X1、X2定點(diǎn)數(shù)定點(diǎn)數(shù)是指小數(shù)點(diǎn)的位置固定不變。

用定點(diǎn)表示法來(lái)表示實(shí)數(shù)，可能會(huì)存在一定的問(wèn)題。很大的整數(shù)或是小數(shù)部分的實(shí)數(shù)，不適合用定點(diǎn)法表示。3.2.2存儲(chǔ)實(shí)數(shù)定點(diǎn)數(shù)3.2.2存儲(chǔ)實(shí)數(shù)一、

浮點(diǎn)表示法該方法允許小數(shù)點(diǎn)浮動(dòng)。一個(gè)十進(jìn)制實(shí)數(shù)都可以有以下幾種不同的表示形式：-34.62=-3462×10-2

=

-0.3462×102

=

-3.462×101二進(jìn)制實(shí)數(shù)也可以用上述幾種不同的表示形式表示：-10.01=-1001×2-2=-0.1001×22=-1.001×21一、浮點(diǎn)表示法該方法允許小數(shù)點(diǎn)浮動(dòng)。浮點(diǎn)數(shù)符號(hào)位移量定點(diǎn)數(shù)一個(gè)數(shù)字的浮點(diǎn)表示法由3部分組成：符號(hào)、位移量、定點(diǎn)數(shù)。浮點(diǎn)數(shù)符號(hào)位移量定點(diǎn)數(shù)一個(gè)數(shù)字的浮點(diǎn)表示法由3部分組成：符號(hào)用記階表示法表示數(shù)時(shí)，相同的數(shù)可以有許多種不同的表示形式。如：

-0.1001×22=-0.01001×23

=-0.001001×24用浮點(diǎn)方法表示上述不同形式的數(shù)時(shí)，所需要的編碼長(zhǎng)度是不相同的。為了便于計(jì)算機(jī)中浮點(diǎn)數(shù)的運(yùn)算，提高運(yùn)算的精度，需要充分地利用尾數(shù)的有效數(shù)位，必須有一個(gè)統(tǒng)一規(guī)范的表示：浮點(diǎn)數(shù)的規(guī)格化表示。用記階表示法表示數(shù)時(shí)，相同的數(shù)可以有許多種不同的表示形式。二、規(guī)范化1.為什么要規(guī)范化?2.什么叫規(guī)范化浮點(diǎn)數(shù)?為了使一個(gè)數(shù)的浮點(diǎn)表示是唯一的。

浮點(diǎn)表示法在小數(shù)點(diǎn)左邊使用了唯一的非零數(shù)碼，即：±1.yyyyyyyyyy3.規(guī)范化浮點(diǎn)數(shù)的存儲(chǔ)形式?規(guī)范化的浮點(diǎn)數(shù)存儲(chǔ)：符號(hào)、指數(shù)、尾數(shù)。二、規(guī)范化1.為什么要規(guī)范化?2.什么叫規(guī)范化浮點(diǎn)數(shù)?為了使浮點(diǎn)數(shù)實(shí)數(shù)可以表示為：N=M×RE其中：

N為浮點(diǎn)數(shù)

E和M都是帶符號(hào)數(shù)

E叫做階碼

M叫做尾數(shù)

R為浮點(diǎn)數(shù)階碼的底，與尾數(shù)的基數(shù)相同。這樣的表示方法稱為記階表示法。浮點(diǎn)數(shù)三、余碼系統(tǒng)指數(shù)可以作為無(wú)符號(hào)數(shù)存儲(chǔ)。偏移量的值是2m-1-1,ｍ是存儲(chǔ)指數(shù)的位數(shù)。三、余碼系統(tǒng)指數(shù)可以作為無(wú)符號(hào)數(shù)存儲(chǔ)。四、IEEE754標(biāo)準(zhǔn)1.IEEE754的浮點(diǎn)數(shù)格式在IEEE754標(biāo)準(zhǔn)的浮點(diǎn)數(shù)中包含三個(gè)部分：符號(hào)位S，指數(shù)E和尾數(shù)M。SEM符號(hào)位S是浮點(diǎn)數(shù)尾數(shù)M的符號(hào)位，也是整個(gè)浮點(diǎn)數(shù)的符號(hào)位。浮點(diǎn)數(shù)的指數(shù)E用余碼尾數(shù)用無(wú)符號(hào)數(shù)，規(guī)格化尾數(shù)為1.M（非0規(guī)格化尾數(shù)最高位必定為1），個(gè)位1為隱含位。2.兩種常用的IEEE754浮點(diǎn)數(shù)據(jù)格式單精度和雙精度四、IEEE754標(biāo)準(zhǔn)1.IEEE754的浮點(diǎn)數(shù)格式在IE(1)單精度格式(32位)：S為1位，E為8位，M為23位其中：指數(shù)E=(27-1)+e=127+e，e為真值偏移量為127，又稱為余127碼(2)雙精度格式(64位)：S為1位，E為11位，M為52位其中：指數(shù)E=(210-1)+e=1023+e，e為真值偏移量為1023，又稱為余1023碼18Excess_12723符號(hào)指數(shù)尾數(shù)111Excess_102352符號(hào)指數(shù)尾數(shù)(1)單精度格式(32位)：S為1位，E為8位，M為23位3.IEEE754標(biāo)準(zhǔn)浮點(diǎn)數(shù)的存儲(chǔ)實(shí)數(shù)存儲(chǔ)為IEEE標(biāo)準(zhǔn)浮點(diǎn)數(shù)格式的步驟：判別實(shí)數(shù)符號(hào)，在符號(hào)位S中存儲(chǔ)0或1；將實(shí)數(shù)轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)；規(guī)范化；例3.233.24確定指數(shù)E和尾數(shù)M；連接符號(hào)S,指數(shù)E和尾數(shù)M。3.IEEE754標(biāo)準(zhǔn)浮點(diǎn)數(shù)的存儲(chǔ)實(shí)數(shù)存儲(chǔ)為IEEE標(biāo)準(zhǔn)浮點(diǎn)4.IEEE754標(biāo)準(zhǔn)浮點(diǎn)數(shù)的還原IEEE標(biāo)準(zhǔn)浮點(diǎn)數(shù)格式還原為實(shí)數(shù)的步驟：找到符號(hào)S，指數(shù)E，尾數(shù)M的值；若S=0，符號(hào)為正；否則為負(fù)；找到位移量e=E-127(1023)；對(duì)尾數(shù)去規(guī)范化，得到一個(gè)二進(jìn)制數(shù)；將二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制；在十進(jìn)制前加上符號(hào)。例3.264.IEEE754標(biāo)準(zhǔn)浮點(diǎn)數(shù)的還原IEEE標(biāo)準(zhǔn)浮點(diǎn)數(shù)格式還原說(shuō)明：1、存在溢出現(xiàn)象。2、0的存儲(chǔ)：符號(hào)，指數(shù)和尾數(shù)都設(shè)為0。3、截?cái)嗾`差。說(shuō)明：練1：將下列數(shù)轉(zhuǎn)換成32位的IEEE形式7.75-0.375練2：將下列32位的IEEE形式轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制數(shù)11000101110100000000000000000000練1：將下列數(shù)轉(zhuǎn)換成32位的IEEE形式練2：將下列32位的3.3存儲(chǔ)文本文本：要以數(shù)字化的形式表示文本，必須表示在文本中可能出現(xiàn)的每個(gè)字符；要表示的字符數(shù)是有限的，最常用的方法就是給每一個(gè)字符分配一個(gè)二進(jìn)制字符；字符集就是字符和表示它們的代碼的清單。在計(jì)算機(jī)制造商就關(guān)于使用哪種字符集達(dá)成一致后，文本數(shù)據(jù)的處理變得容易多了。下面介紹常用的代碼。3.3存儲(chǔ)文本文本：下面介紹常用的代碼。代碼：被設(shè)計(jì)用于表示文本符號(hào)的位模式集合。一、ASCII使用最廣泛的字符編碼是美國(guó)信息交換標(biāo)準(zhǔn)字符碼，即ASCII碼。ASCII碼選用了128個(gè)常用字符，可用7位二進(jìn)制代碼的編碼表示。AmericanStandardCodeforInformationInterchange代碼：被設(shè)計(jì)用于表示文本符號(hào)的位模式集合。一、ASCII使用ASCII字符編碼表

b6b5b4

b3b2b1b00000010100111001011101110000NULDLESPace0@P‘p0001SOHDC1!1AQaq0010STXDC2“2BRbr0011ETXDC3#3CScs0100EOTDC4$4DTdt0101ENQNAK%5EUeu0110ACKSYN&6FVfv0111DELETB7GWgw1000BSCAN(8HXhx1001HTEM)9IYiy1010LFSUB*：JZjz1011VTESC+；K[k{1100FFFS,<L\l|1101CRGS-=M]m}1110SORS。>N↑n~1111SIUS/?O_oDEL0-32及127（共34個(gè)）是控制字符和通信專用符。33-126是字符。48-57為0到9十個(gè)阿拉伯?dāng)?shù)字。65-90為26個(gè)大寫英文字母。97-122為26個(gè)小寫英文字母。ASCII字符編碼表b6b5在ASCII碼中如何表示“BYTE”單詞在ASCII碼中如何表示“BYTE”單詞ASCII碼的練習(xí)：(1)英文大寫字母D的ASCII碼值為44H，英文大寫字母F的ASCII碼值為十進(jìn)制數(shù)

。68D70(2)下列字符中，ASCII碼值最大的一個(gè)是

。A、aB、9C、空格D、ZA(3)課后題14。ASCII碼的練習(xí)：(1)英文大寫字母D的ASCII碼值為4二、UnicodeUnicode（統(tǒng)一碼、萬(wàn)國(guó)碼、單一碼）是一種在計(jì)算機(jī)上使用的采用32位的字符編碼。它為每種語(yǔ)言中的每個(gè)字符設(shè)定了統(tǒng)一并且唯一的二進(jìn)制編碼，以滿足跨語(yǔ)言、跨平臺(tái)進(jìn)行文本轉(zhuǎn)換、處理的要求。二、UnicodeUnicode（統(tǒng)一碼、萬(wàn)國(guó)碼、單一碼）是3.4存儲(chǔ)音頻音頻：聲音或音樂(lè)；與數(shù)字和文本的存儲(chǔ)不同，數(shù)字和文字都是可數(shù)的；隨時(shí)間變化，是模擬數(shù)據(jù)的例子，數(shù)值有無(wú)限個(gè)；所以在存儲(chǔ)時(shí)需要采樣。3.4存儲(chǔ)音頻音頻：一、采樣在模擬信號(hào)上選擇有限的數(shù)值點(diǎn)（等時(shí)間間隔）來(lái)度量他們的值，并記錄下來(lái)。二、量化量化：指的是將樣本的值截取為最接近的整數(shù)值的一種過(guò)程。如：實(shí)際值是17.2，就可截取為17;實(shí)際值是17.8，就可截取為18.一、采樣二、量化量化：指的是將樣本的值截取為最接近的整數(shù)值的三、編碼編碼：指的是將量化的樣本值編碼成位模式。位深度：每個(gè)樣本所分配的二進(jìn)制的位數(shù)。位率=位深度×每秒樣本數(shù).(即每秒的音頻存儲(chǔ)的位數(shù))存儲(chǔ)音頻采樣量化編碼三、編碼編碼：指的是將量化的樣本值編碼成位模式。位深度：每個(gè)音頻數(shù)據(jù)變成位模式的步驟1)對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行采樣（采樣就是以相等的間隔來(lái)測(cè)量信號(hào)的值）2）量化采樣值（量化就是給采樣值分配值）3）將量化值轉(zhuǎn)換成位模式4）存儲(chǔ)位模式音頻數(shù)據(jù)變成位模式的步驟1)對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行采樣（采樣就是以相音頻編碼的主流標(biāo)準(zhǔn)MP3MP3是一種音頻壓縮技術(shù)，其全稱是動(dòng)態(tài)影像專家壓縮標(biāo)準(zhǔn)音頻層面3（MovingPictureExpertsGroupAudioLayerIII），簡(jiǎn)稱為MP3。每秒44100個(gè)樣本以及每樣本16位，再使用人耳無(wú)法識(shí)別的信息壓縮方法進(jìn)行壓縮.音頻編碼的主流標(biāo)準(zhǔn)MP33.5存儲(chǔ)圖像存儲(chǔ)圖像圖像光柵圖（位圖）矢量圖3.5存儲(chǔ)圖像存儲(chǔ)圖像圖像光柵圖（位圖）矢量圖一、光柵圖又叫位圖、點(diǎn)陣圖、像素圖；最小單位由像素構(gòu)成圖，每個(gè)像素有自己的顏色；適合存儲(chǔ)圖形不規(guī)則，且顏色豐富沒(méi)有規(guī)律的圖，比如照相，掃描；電腦中的BMP,GIF,JPEG等圖片格式均是光柵圖。光柵圖的缺點(diǎn)：放大光柵圖像看上去很粗糙。一、光柵圖又叫位圖、點(diǎn)陣圖、像素圖；二、矢量圖又叫向量圖；不存儲(chǔ)每位像素的位模式；將圖像分解成幾何圖形的組合，每個(gè)圖形由數(shù)學(xué)公式表達(dá)；矢量圖由定義如何繪制這些形狀的一系列命令構(gòu)成；適合存儲(chǔ)像標(biāo)志、線路圖、設(shè)計(jì)圖等；放大不失真、占空間小，比如很多flash動(dòng)畫就是矢量繪圖。二、矢量圖又叫向量圖；3.6存儲(chǔ)視頻視頻：圖像在時(shí)間上的表示（稱為幀）。所以視頻的存儲(chǔ)同存儲(chǔ)圖像，只不過(guò)是連續(xù)不斷的圖像而已，可以認(rèn)為是很多圖片。3.6存儲(chǔ)視頻第三章數(shù)據(jù)存儲(chǔ)第三章數(shù)據(jù)存儲(chǔ)3.1數(shù)據(jù)類型數(shù)據(jù)以不同的形式出現(xiàn)在計(jì)算機(jī)中。數(shù)據(jù)的不同類型數(shù)據(jù)文本數(shù)字圖像音頻視頻3.1數(shù)據(jù)類型數(shù)據(jù)以不同的形式出現(xiàn)在計(jì)算機(jī)中。數(shù)據(jù)的不同類計(jì)算機(jī)內(nèi)部數(shù)據(jù)基本的容量單位（1）位（bit）位是計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的最小單位。二進(jìn)制數(shù)據(jù)中的一個(gè),每個(gè)0或1就是一個(gè)位。（2）字節(jié)（Byte）字節(jié)是計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和處理的最常用的基本單位。字節(jié)（Byte），簡(jiǎn)記為B。規(guī)定一個(gè)字節(jié)為8位，即1B=8bit，每個(gè)字節(jié)由8個(gè)二進(jìn)制位組成。計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)器通常是以多少字節(jié)來(lái)表示容量的。計(jì)算機(jī)內(nèi)部數(shù)據(jù)基本的容量單位（3）字（Word）字是計(jì)算機(jī)一次處理的二進(jìn)制數(shù)。一個(gè)字通常由一個(gè)或若干個(gè)字節(jié)組成。字長(zhǎng)是計(jì)算機(jī)能一次直接處理的二進(jìn)制數(shù)據(jù)的位數(shù)。（4）衡量數(shù)據(jù)容量的單位KB，千字節(jié)，簡(jiǎn)稱K，1KB=210B=1024B。MB，兆字節(jié)，簡(jiǎn)稱M，1MB=210KB=220B。1GB，吉字節(jié)，簡(jiǎn)稱G，1GB=210MB=230B。1TB，太字節(jié)，簡(jiǎn)稱T，1TB=210GB=240B。（3）字（Word）3.2.1存儲(chǔ)整數(shù)

在計(jì)算機(jī)中參與運(yùn)算的數(shù)有兩大類：無(wú)符號(hào)數(shù)和有符號(hào)數(shù)。3.2.1存儲(chǔ)整數(shù)

在計(jì)算機(jī)中參與運(yùn)算的數(shù)有兩大類：無(wú)符號(hào)無(wú)符號(hào)數(shù)無(wú)符號(hào)數(shù)是指沒(méi)有符號(hào)的數(shù)，即非負(fù)整數(shù)。機(jī)器字長(zhǎng)中的全部數(shù)位均用來(lái)表示整數(shù)值的大小，相當(dāng)于數(shù)的絕對(duì)值。無(wú)符號(hào)數(shù)的表示范圍字長(zhǎng)為n位的無(wú)符號(hào)數(shù)的表示范圍是0~（2n-1）如，機(jī)器字長(zhǎng)為16位，則無(wú)符號(hào)數(shù)的表示范圍是0~（216-1），即0~65535無(wú)符號(hào)數(shù)無(wú)符號(hào)數(shù)的應(yīng)用存儲(chǔ)地址存儲(chǔ)其他數(shù)據(jù)類型無(wú)符號(hào)數(shù)的應(yīng)用有符號(hào)數(shù)據(jù)的表示通常在絕對(duì)值前面加“+”、“-”符號(hào)來(lái)表示有符號(hào)數(shù)。在計(jì)算機(jī)中，有符號(hào)數(shù)中的正負(fù)號(hào)及小數(shù)中的小數(shù)點(diǎn)都以二進(jìn)制形式表示。數(shù)的符號(hào)數(shù)值化在計(jì)算機(jī)中，有符號(hào)數(shù)的符號(hào)同樣用0和1表示。在計(jì)算機(jī)中，數(shù)的最高位定義為符號(hào)位，用“0”表示正數(shù)，用“1”表示負(fù)數(shù)。有符號(hào)數(shù)據(jù)的表示首先補(bǔ)充幾個(gè)概念：2.機(jī)器數(shù)：計(jì)算機(jī)內(nèi)部編碼表示的數(shù)，稱為機(jī)器數(shù)（機(jī)器碼），即真值在機(jī)器中的表示。1.真值：正負(fù)號(hào)加某進(jìn)制數(shù)絕對(duì)值的形式，

如+3，(-101101)2首先補(bǔ)充幾個(gè)概念：2.機(jī)器數(shù)：計(jì)算機(jī)內(nèi)部編碼表示的數(shù)，稱為機(jī)機(jī)器數(shù)和真值例：真值機(jī)器數(shù)+52=+0110100——0

0110100

-52=

-0110100——1

0110100符號(hào)位數(shù)值位機(jī)器數(shù)和真值真值機(jī)器數(shù)+52=+0110100——0機(jī)器數(shù)的表示形式在計(jì)算機(jī)中，機(jī)器數(shù)有三種表示方法：原碼、反碼和補(bǔ)碼。引入三種編碼的目的，主要是為了將減法運(yùn)算轉(zhuǎn)換為加法運(yùn)算，提高運(yùn)算速度。機(jī)器數(shù)的表示形式原碼機(jī)器數(shù)的最高位代表符號(hào)位，數(shù)值部分為真值的絕對(duì)值的一種表示方法。原碼表示規(guī)則符號(hào)位：0表示正數(shù)、1表示負(fù)數(shù)。數(shù)值位：二進(jìn)制數(shù)的絕對(duì)值。1.符號(hào)加絕對(duì)值表示法（原碼表示法）

原碼1.符號(hào)加絕對(duì)值表示法（原碼表示法）

符號(hào)位+絕對(duì)值。最高位表示符號(hào)：0為正，1為負(fù)表示范圍：-（2n-1-1）~（2n-1-1）存在溢出問(wèn)題000000010010001101000101011001111000100110101011110011011110111134567-0-1-2-3-4-5-6-7012例3.4，3.5。例3.6，3.7。0的原碼有2個(gè)符號(hào)位+絕對(duì)值。最高位表示符號(hào)：0為正，1為負(fù)000000原碼表示范圍-（2n-1-1）~（2n-1-1）如字長(zhǎng)為8，則原碼表示范圍為-27+1～27-1，即–127～+127。0的原碼不唯一[+0]原＝00000000[-

0]原＝10000000原碼表示范圍反碼反碼是對(duì)一個(gè)數(shù)按位求反。反碼表示規(guī)則符號(hào)位：0表示正數(shù)，1表示負(fù)數(shù)。數(shù)值位：正數(shù)為這個(gè)數(shù)本身。負(fù)數(shù)為其絕對(duì)值各位求反。反碼反碼反碼表示范圍-（2n-1-1）~（2n-1-1）如字長(zhǎng)為8，則反碼表示范圍為-27+1～27-1，即–127～+127。0的反碼不唯一[+0]反＝00000000[-

0]反＝111111110000000100100011010001010110011110001001101010111100110111101111０１２３４５６７-7-6-5-4-3-2-1-0反碼00000001001000110100010規(guī)定字長(zhǎng)的情況如規(guī)定了字長(zhǎng)，若不滿要求位數(shù)時(shí)，需在真值絕對(duì)值前補(bǔ)0，然后再按位求反，轉(zhuǎn)換為反碼。若字長(zhǎng)為8，則

X=+1101

[X]反=

00001101X=-1101

[X]反=

11110010規(guī)定字長(zhǎng)的情況反碼轉(zhuǎn)換為真值符號(hào)位為“0”，符號(hào)為正，數(shù)值位不變。符號(hào)位為“1”，符號(hào)為負(fù)，數(shù)值位按位取反。如：[x]反=11100100，則x=-0011011=-11011反碼轉(zhuǎn)換為真值補(bǔ)碼表示規(guī)則符號(hào)位：0表示正數(shù)，1表示負(fù)數(shù)。數(shù)值位：正數(shù)為這個(gè)數(shù)本身。負(fù)數(shù)為其絕對(duì)值各位求反，然后在最低位加1。補(bǔ)碼表示規(guī)則以n=4為例：可以求得圖3-8。1000100110101011110011011110111100000001001000110100010101100111-5-4-3-2-101234567-8-7-6最高位表示符號(hào)：0為正，1為負(fù)表示范圍：-2n-1~（2n-1-1）0的補(bǔ)碼只有1個(gè)以n=4為例：可以求得圖3-8。100010011010補(bǔ)碼表示范圍-2n-1~（2n-1-1）如字長(zhǎng)為8，則補(bǔ)碼表示范圍為-27～27-1，即-128～+127。0的補(bǔ)碼唯一[0]補(bǔ)＝[+0]補(bǔ)＝[-0]補(bǔ)＝00000000補(bǔ)碼表示范圍補(bǔ)碼轉(zhuǎn)換為真值符號(hào)位為“0”，符號(hào)為正，數(shù)值位不變。符號(hào)位為“1”，符號(hào)為負(fù)，數(shù)值位按位取反，最低位加1。即再次求補(bǔ)。（或，數(shù)值位先減1，然后按位取反。）即：[[X]反]反＝[X]原，[[X]補(bǔ)]補(bǔ)＝[X]原

[x]補(bǔ)=11100100，則x=-0011100=-11100補(bǔ)碼轉(zhuǎn)換為真值原碼、反碼和補(bǔ)碼

真值原碼

反碼補(bǔ)碼-0-00000000100000001111111100000000+0+00000000000000000000000000000000+127+01111111011111110111111101111111-127-01111111111111111000000010000001-128-10000000不存在不存在10000000在補(bǔ)碼中用-128代替了-0，所以補(bǔ)碼的表示范圍為-128到0到127共256個(gè)(這樣使數(shù)的范圍擴(kuò)大了一個(gè))原碼、反碼和補(bǔ)碼真值原碼反碼補(bǔ)碼-0-00000機(jī)器數(shù)的形式原碼：反碼：補(bǔ)碼：正數(shù)的原碼=符號(hào)位0+真值負(fù)數(shù)的原碼=符號(hào)位1+|真值|正數(shù)的反碼=原碼負(fù)數(shù)的反碼=符號(hào)位1+|真值|按位取反正數(shù)的補(bǔ)碼=原碼負(fù)數(shù)的補(bǔ)碼=符號(hào)位1+|真值|按位取反再加1機(jī)原碼：反碼：補(bǔ)碼：正數(shù)的原碼=符號(hào)位0+真值負(fù)數(shù)的原碼=符例:假設(shè)X1＝+83,X2＝-76，字長(zhǎng)為8。求X1、X2的原碼、反碼及補(bǔ)碼。解:[X1]原＝[X1]反＝[X1]補(bǔ)＝01010011[X2]原＝11001100[X2]反＝10110011[X2]補(bǔ)＝[X]反＋1＝10110100例:假設(shè)X1＝+83,X2＝-76，字長(zhǎng)為8。求X1、X練：假設(shè)X1＝+38,X2＝-38，字長(zhǎng)為8。求X1、X2的原碼、反碼及補(bǔ)碼。練：假設(shè)X1＝+38,X2＝-38，字長(zhǎng)為8。求X1、X2定點(diǎn)數(shù)定點(diǎn)數(shù)是指小數(shù)點(diǎn)的位置固定不變。

用定點(diǎn)表示法來(lái)表示實(shí)數(shù)，可能會(huì)存在一定的問(wèn)題。很大的整數(shù)或是小數(shù)部分的實(shí)數(shù)，不適合用定點(diǎn)法表示。3.2.2存儲(chǔ)實(shí)數(shù)定點(diǎn)數(shù)3.2.2存儲(chǔ)實(shí)數(shù)一、

浮點(diǎn)表示法該方法允許小數(shù)點(diǎn)浮動(dòng)。一個(gè)十進(jìn)制實(shí)數(shù)都可以有以下幾種不同的表示形式：-34.62=-3462×10-2

=

-0.3462×102

=

-3.462×101二進(jìn)制實(shí)數(shù)也可以用上述幾種不同的表示形式表示：-10.01=-1001×2-2=-0.1001×22=-1.001×21一、浮點(diǎn)表示法該方法允許小數(shù)點(diǎn)浮動(dòng)。浮點(diǎn)數(shù)符號(hào)位移量定點(diǎn)數(shù)一個(gè)數(shù)字的浮點(diǎn)表示法由3部分組成：符號(hào)、位移量、定點(diǎn)數(shù)。浮點(diǎn)數(shù)符號(hào)位移量定點(diǎn)數(shù)一個(gè)數(shù)字的浮點(diǎn)表示法由3部分組成：符號(hào)用記階表示法表示數(shù)時(shí)，相同的數(shù)可以有許多種不同的表示形式。如：

-0.1001×22=-0.01001×23

=-0.001001×24用浮點(diǎn)方法表示上述不同形式的數(shù)時(shí)，所需要的編碼長(zhǎng)度是不相同的。為了便于計(jì)算機(jī)中浮點(diǎn)數(shù)的運(yùn)算，提高運(yùn)算的精度，需要充分地利用尾數(shù)的有效數(shù)位，必須有一個(gè)統(tǒng)一規(guī)范的表示：浮點(diǎn)數(shù)的規(guī)格化表示。用記階表示法表示數(shù)時(shí)，相同的數(shù)可以有許多種不同的表示形式。二、規(guī)范化1.為什么要規(guī)范化?2.什么叫規(guī)范化浮點(diǎn)數(shù)?為了使一個(gè)數(shù)的浮點(diǎn)表示是唯一的。

浮點(diǎn)表示法在小數(shù)點(diǎn)左邊使用了唯一的非零數(shù)碼，即：±1.yyyyyyyyyy3.規(guī)范化浮點(diǎn)數(shù)的存儲(chǔ)形式?規(guī)范化的浮點(diǎn)數(shù)存儲(chǔ)：符號(hào)、指數(shù)、尾數(shù)。二、規(guī)范化1.為什么要規(guī)范化?2.什么叫規(guī)范化浮點(diǎn)數(shù)?為了使浮點(diǎn)數(shù)實(shí)數(shù)可以表示為：N=M×RE其中：

N為浮點(diǎn)數(shù)

E和M都是帶符號(hào)數(shù)

E叫做階碼

M叫做尾數(shù)

R為浮點(diǎn)數(shù)階碼的底，與尾數(shù)的基數(shù)相同。這樣的表示方法稱為記階表示法。浮點(diǎn)數(shù)三、余碼系統(tǒng)指數(shù)可以作為無(wú)符號(hào)數(shù)存儲(chǔ)。偏移量的值是2m-1-1,ｍ是存儲(chǔ)指數(shù)的位數(shù)。三、余碼系統(tǒng)指數(shù)可以作為無(wú)符號(hào)數(shù)存儲(chǔ)。四、IEEE754標(biāo)準(zhǔn)1.IEEE754的浮點(diǎn)數(shù)格式在IEEE754標(biāo)準(zhǔn)的浮點(diǎn)數(shù)中包含三個(gè)部分：符號(hào)位S，指數(shù)E和尾數(shù)M。SEM符號(hào)位S是浮點(diǎn)數(shù)尾數(shù)M的符號(hào)位，也是整個(gè)浮點(diǎn)數(shù)的符號(hào)位。浮點(diǎn)數(shù)的指數(shù)E用余碼尾數(shù)用無(wú)符號(hào)數(shù)，規(guī)格化尾數(shù)為1.M（非0規(guī)格化尾數(shù)最高位必定為1），個(gè)位1為隱含位。2.兩種常用的IEEE754浮點(diǎn)數(shù)據(jù)格式單精度和雙精度四、IEEE754標(biāo)準(zhǔn)1.IEEE754的浮點(diǎn)數(shù)格式在IE(1)單精度格式(32位)：S為1位，E為8位，M為23位其中：指數(shù)E=(27-1)+e=127+e，e為真值偏移量為127，又稱為余127碼(2)雙精度格式(64位)：S為1位，E為11位，M為52位其中：指數(shù)E=(210-1)+e=1023+e，e為真值偏移量為1023，又稱為余1023碼18Excess_12723符號(hào)指數(shù)尾數(shù)111Excess_102352符號(hào)指數(shù)尾數(shù)(1)單精度格式(32位)：S為1位，E為8位，M為23位3.IEEE754標(biāo)準(zhǔn)浮點(diǎn)數(shù)的存儲(chǔ)實(shí)數(shù)存儲(chǔ)為IEEE標(biāo)準(zhǔn)浮點(diǎn)數(shù)格式的步驟：判別實(shí)數(shù)符號(hào)，在符號(hào)位S中存儲(chǔ)0或1；將實(shí)數(shù)轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)；規(guī)范化；例3.233.24確定指數(shù)E和尾數(shù)M；連接符號(hào)S,指數(shù)E和尾數(shù)M。3.IEEE754標(biāo)準(zhǔn)浮點(diǎn)數(shù)的存儲(chǔ)實(shí)數(shù)存儲(chǔ)為IEEE標(biāo)準(zhǔn)浮點(diǎn)4.IEEE754標(biāo)準(zhǔn)浮點(diǎn)數(shù)的還原IEEE標(biāo)準(zhǔn)浮點(diǎn)數(shù)格式還原為實(shí)數(shù)的步驟：找到符號(hào)S，指數(shù)E，尾數(shù)M的值；若S=0，符號(hào)為正；否則為負(fù)；找到位移量e=E-127(1023)；對(duì)尾數(shù)去規(guī)范化，得到一個(gè)二進(jìn)制數(shù)；將二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制；在十進(jìn)制前加上符號(hào)。例3.264.IEEE754標(biāo)準(zhǔn)浮點(diǎn)數(shù)的還原IEEE標(biāo)準(zhǔn)浮點(diǎn)數(shù)格式還原說(shuō)明：1、存在溢出現(xiàn)象。2、0的存儲(chǔ)：符號(hào)，指數(shù)和尾數(shù)都設(shè)為0。3、截?cái)嗾`差。說(shuō)明：練1：將下列數(shù)轉(zhuǎn)換成32位的IEEE形式7.75-0.375練2：將下列32位的IEEE形式轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制數(shù)11000101110100000000000000000000練1：將下列數(shù)轉(zhuǎn)換成32位的IEEE形式練2：將下列32位的3.3存儲(chǔ)文本文本：要以數(shù)字化的形式表示文本，必須表示在文本中可能出現(xiàn)的每個(gè)字符；要表示的字符數(shù)是有限的，最常用的方法就是給每一個(gè)字符分配一個(gè)二進(jìn)制字符；字符集就是字符和表示它們的代碼的清單。在計(jì)算機(jī)制造商就關(guān)于使用哪種字符集達(dá)成一致后，文本數(shù)據(jù)的處理變得容易多了。下面介紹常用的代碼。3.3存儲(chǔ)文本文本：下面介紹常用的代碼。代碼：被設(shè)計(jì)用于表示文本符號(hào)的位模式集合。一、ASCII使用最廣泛的字符編碼是美國(guó)信息交換標(biāo)準(zhǔn)字符碼，即ASCII碼。ASCII碼選用了128個(gè)常用字符，可用7位二進(jìn)制代碼的編碼表示。AmericanStandardCodeforInformationInterchange代碼：被設(shè)計(jì)用于表示文本符號(hào)的位模式集合。一、ASCII使用ASCII字符編碼表

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b3b2b1b00000010100111001011101110000NULDLESPace0@P‘p0001SOHDC1!1AQaq0010STXDC2“2BRbr0011ETXDC3#3CScs0100EOTDC4$4DTdt0101ENQNAK%5EUeu0110ACKSYN&6FVfv0111DELETB7GWgw1000BSCAN(8HXhx1001HTEM)9IYiy1010LFSUB*：JZjz101