Global Edition, 12th Edition()
by Brookshear, J.Glenn
1.1 Bits and Their Storage
- XOR: 相同为1，不同为0
- flip-flop（触发器）：一输出，两个输入分别置零、置一。记忆功能的基础。
1.2 Main Memory
- cell: 存储8个bit = 1个字节byte = 2个16进制数
- 每个cell有一个地址，地址是连续的
RAM
-
Random Access，想读那个就读直接哪个。掉电丢数据。
- SRAM：不需要一直刷新
- DRAM：需要一直刷新
1.3 Mass Memory
磁盘
- 由若干磁片platter组成，每片的一面称为一个head。
- 每一面有读写头，所有读写头统一运动
- 磁道track：一环。
- 柱面cylinder：所有head上半径相同的track集合。不动读写头，可以同时读到。
- 扇区sector：磁道的一部分。统一大小为512 bytes或者若干KB。
- 磁盘速度：毫秒，RAM速度：纳秒
光盘
- 适于长的、连续读取的数据：歌曲
- CD->DVD-> BD：多层压成一篇，读取头精细聚焦深度
闪存
- 频繁擦写会损坏，所以做主存不合适
- 电子读取，不怕震
- SSD：更大，代替磁盘；SD卡：手机、照相机
1.4 Representing Information as Bit Patterns
文本
- 每种字符 = 一种bit pattern
- ASCII：每字符8bit，1字节
- Unicode：一类编码方式。每字符最多21bit，约3字节。
- UTF-8, UTF-16：两种Unicode编码方式。长度不定。
数值
- 16bit，2字节，0~65535
- 负数：二进制补码 two's complement
- 分数：floating-point notation
图像
声音
- 每隔一定间隔（例如采样率44100hz），用16或32bit记录声音的信息
- MIDI：直接记录乐谱。多用于电子音乐
1.5 The Binary System
1.6 Storing Integers
二进制补码
-
固定一个长度n，2n-1~2n-1-1
- 正数x：第一位0，后续bin(x)
- 负数x：第一位1，后续bin(x+2n-1)
| 正数 |
|
负数 |
|
| 0 |
000
|
-4 |
100
|
| 1 |
001
|
-3 |
101
|
| 2 |
010
|
-2 |
110
|
| 3 |
011
|
-1 |
111
|
- 加法：和普通二进制加法一样，超出则截取
- 检测overflow：正+正 = 负，负+负 = 正
余码记数法
-
固定一个长度n，2n-1~2n-1-1
- 正数x：第一位1，后续bin(x)
- 负数x：not(-x-1)
| 正数 |
|
负数 |
|
| 0 |
100
|
-1 |
011
|
| 1 |
101
|
-2 |
010
|
| 2 |
110
|
-3 |
001
|
| 3 |
111
|
-4 |
0**00 ** |
1.7 Storing Fractions
- 符号：0-非负，1-负
- 指数：有正负整数，表示小数点移位
- 尾数：表示0.XXXX，第一位必须为1
- 32位float：符号1 bit，指数8 bit，尾数23 bit。精确到小数点后7位
- 64位double：精确到小数点后15位
1.8 Data and Programming
1.9 Data Compressing
Generic Data
- 无损：游程编码，霍夫曼编码，差分编码，字典编码，LZW（把信息中的新词添加到基础字典中）
图像
- GIF：256种颜色字典。每个像素从3byte（RGB）压缩到1byte。
- JPEG：压缩10-30倍
- PNG：无损
- TIFF：侧重记录照片信息，色彩无损
音频视频
1.10 Communication Errors
校验位Parity Bits
自矫正编码
- 只允许部分编码合法。接收后查找汉明距离最近的合法编码。
