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计算机数据存储的基本概念
计算机数据存储是指计算机系统中的存储主要包括寄存器，内存，外
存等，它包括了一系列的存储设备用于存储计算机中的信息，并且它是保
证计算机系统运行的基础。
数据存储分为内存和外存两部分，它们之间有
很多差异，但二者都可以存放计算机数据。
首先是寄存器。
寄存器也叫寄存器存储器，是计算机中的高速存储器，它由多个计算机指令和数据组成，对指令和数据的存取速度非常快，但它
的存储量非常少，一般只有几十个字节。
其次是内存。
内存是计算机操作系统中的一部分，是计算机的主存储器，也叫主存，它是指用于存储计算机系统中正在运行的程序和运行所需
要的内容的计算机存储器。
内存的存储容量一般介于几百兆到几十兆，它
在计算机运行中是十分重要的，能够提高计算机的运算速度。
最后是外存。
外存是指与主机相外的、以磁带、磁盘、光盘等形式存
在的存储器，它的存储容量一般在几十兆到几千兆之间，是计算机中最大
的存储设备，外存不仅可以存储程序和数据，而且能够持久保存有用的信息。
三数据存储3.1 数据类型如今，数据以不同的形式出现，如: 数字、文本、音频、图像和视频.人们需要能够处理许多不同的数据类型:•工程程序使用计算机的主要是目的是处理数字:进行算术运算、求解代数或三角方程、找出微分方程的根等。
•文字处理程序使用计算机的主要目的是处理文本: 调整对齐、移动、删除等。
•计算机同样也处理音频数据。
我们可以使用计算机播放音乐，并且可以把声音作为数据输入到计算机中。
•图像处理程序使用计算机的主要目的是处理图像:创建、收缩、放大、旋转等。
•最后，计算机不仅能用来播放电影，还能创建我们在电影中所看到的特技效果。
计算机行业中使用术语多媒体来定义包含数字、文本、图像、音频和视频的信息。
计算机内部的数据格式•位(bit): 是存储在计算中的最小单位，0或1，代表设备的某一种状态•位模式(位流): 表示数据的不同类型，长度为8的位模式称为一个字节(byte)属于不同数据类型的数据可以以同样的位模式存储于内存中•字: 通常用于代表更长的位模式3.2 存储数字整数是完整的数字(即没有小数部分)。
整数可以被当作小数点位置固定的数字: 小数点固定在最右边。
因此，定点表示法用于存储整数，在这种表示法中，小数点是假定的，但并不存储。
整数通常使用定点表示法存储在内存中。
3.2.1 无符号整数无符号整数是指非负整数。
它的范围在$[0,+\infy)$。
计算机通常会定义一个2n−1表示最大的整数；其中n表示用于存储整数的二进制位数。
无符号整数的存储过程1.输入无符号整数2.将输入的无符号整数转为二进制表示，•如果二进制位数不足n，则在其最左端用0补齐•如果二进制位数超过n，则其不能存储在计算机中，出现溢出现象。
无符号整数存储溢出现象因为大小(即存储单元的位的数量)的限制，可以表达的整数范围是有限的。
在n位储单元中,我们可以存储的无符号整数仅为0到2n−1之间。
如果发生溢出现象则计算机丢掉最左边的位,并保留最右边无符号整数的应用无符号整数表示法可以提高存储的效率，因为不必存储整数的符号。
数据存储与电脑内存的管理一、数据存储概述1.数据存储的定义：数据存储是指将数据按照一定的格式保存在存储介质上，以便于后续的读取、修改和删除。
2.存储介质的种类：硬盘、固态硬盘、光盘、U盘、内存等。
3.文件系统的概念：文件系统是操作系统中负责数据存储、检索和管理文件的一组软件和数据结构。
二、电脑内存的管理1.内存的定义：内存（Random Access Memory，RAM）是计算机用于暂时存储运行中的程序和数据的一种主存储器。
2.内存的分类：随机存储器（RAM）、只读存储器（ROM）、缓存（Cache）等。
3.内存管理的技术：分页存储管理、分段存储管理、虚拟存储管理等。
三、数据存储技术1.硬盘存储技术：机械硬盘（HDD）、固态硬盘（SSD）等。
2.磁带存储技术：磁带库、磁带机等。
3.光盘存储技术：CD、DVD、蓝光等。
四、文件管理1.文件的基本操作：创建、删除、移动、复制、重命名等。
2.文件的组织方式：树状目录结构、索引结构等。
3.文件的保护机制：访问控制、文件加密等。
五、内存管理1.内存分配与回收：动态内存分配、静态内存分配、内存池等。
2.内存碎片：内存碎片的概念、内存碎片的处理方法。
3.虚拟内存：虚拟内存的原理、页替换算法、内存保护等。
六、数据存储与内存管理的关系1.数据存储与内存的关系：数据存储是内存管理的基础，内存管理是为了更好地利用存储设备。
2.数据存储与内存管理的协同：操作系统如何平衡数据存储和内存使用，提高计算机性能。
七、发展趋势1.数据存储技术的发展：大容量、高速度、高可靠性。
2.内存技术的发展：更低功耗、更高密度、更快的读写速度。
3.数据存储与内存管理的整合：新型存储器的研究与应用，如NANDFlash、3D NAND等。
数据存储与电脑内存的管理是计算机系统中至关重要的组成部分，涉及到硬件设备、软件算法等多个方面。
通过对数据存储和内存管理的深入理解，可以更好地利用计算机资源，提高系统性能。
计算机：计算机（Computer）是一种能够按照程序对各种数据和信息进行自动处理的电子设备。
中央处理器：中央处理器，也称中央处理机或中央处理单元。
由运算器和控制器组成，更微观一点说，中央处理器的组成还包括寄存器。
运算器负责完成算术运算和逻辑运算；寄存器临时保存将要被运算器处理的数据和处理后的结果；控制器负责从存储器读取指令，并对指令进行分析，然后按照指令的要求指挥各部件工作。
主频：是指CPU的时钟频率，它决定了CPU每秒钟可以有多少个指令周期，可以执行多少条指令。
主频越高，CPU的运算速度也就越快。
字长:指CPU一次能够处理的数据的二进制位数，称为比特数，字长的大小直接反映计算机的数据处理能力，字长越长，一次可处理的二进制数据位数越多，运算数度就越快。
运算器：运算器负责完成算术运算和逻辑运算。
控制器：控制器负责从存储器读取指令，并对指令进行分析，然后按照指令的要求指挥各部件工作。
存储器：存储器分为主存储器和辅助存储器，国内更习惯于分称为内存（内存储器）和外存（外存储器）。
内存：内存用于存放要执行的程序和相应的数据。
外存：外存作为内存的后援设备，存放暂时不执行而将来要执行的程序和相应的数据。
输出设备：输出设备有显示器。
打印机和绘图仪等。
输入设备:输入设备有键盘.鼠标和扫描仪等，比较常用的输入设备有跟踪球和触摸屏等。
主板：主板也称为系统板或母板，是微型机最基本的也是最重要的部件之一，是其他部件组装和工作的基础。
总线:是指将信息从一个或多个原部件传送到一个或多个目的部件的一组传输线，是计算机中传输数据的公共通道。
数据总线：用于微处理器与内存﹑微处理器与输入输出接口之间传送信息。
地址总线:从内存单元或输入输出端口中读出数据或写入数据，首先要知道内存单元或输入输出端口的地址，地址总线就是用来传送这些地址信息的。
控制总线：用于传输控制信息，进而控制对内存和输入输出设备的访问。
软件：软件就是程序及其相关的文档。
数据存储After reading this chapter, the reader should be able to :了解计算机内部不同类型数据的不同表示方法理解整数的不同编码表示形式理解浮点数3.2存储数字3.2.1INTEGERREPRESENTATION INTEGER：整数无符号整数格式---没有符号的整数，它的范围介于0到正无穷之间。
范围：0~（2N-1）无符号整数的表示范围# of Bits ---------816Range-------------------------------------0 ~ 255 0 ~ 65,535表示法：（1）首先将整数变成二进制数；（2）如果二进制位数不足N位，则在二进制数的左边补0，使它的总位数为N位。
Example 3.1将7存储在8位存储单元中。
Solution首先将数据转换为二进制---111。
在高位加5个0让数据变成8位---00000111。
最后将数据存入存储单元。
Example 3.2将285存储在16位存储单元中。
00000001 00011110无符号整数的存储示例：在8位机和16位机中Decimal ------------7234258 24,760 1,245,6788-bit allocation------------0000011111101010overflowoverflowoverflow16-bit allocation------------------------------0000000000000111000000001110101000000001000000100110000010111000overflow译解（计算机如何读取并输出无符号整数）：将N位二进制数从二制数系统转换到十进制系统。
Example内存中的无符号整数位串00101011 在输出设备上将显示为什么？43应用：（1）计数；（2）寻址。
