計算機導(dǎo)論上課課件(第2講：記憶)

課程內(nèi)容第1講計算機如何思考第2講計算機如何記憶第3講計算機如何工作第4講計算機如何處理信息第5講計算機如何通信第6講計算機的前世今生第7講常用軟件的使用第2講計算機如何記憶本章內(nèi)容1.從超市購物談起2.數(shù)據(jù)的表示形式及其存儲3.存儲器的種類4.存儲器的工作原理5.數(shù)據(jù)類型的概念6.數(shù)據(jù)量的度量7.數(shù)據(jù)庫的概念8.數(shù)據(jù)分析與數(shù)據(jù)挖掘1.從超市購物談起超市計算機要記住那些數(shù)據(jù)？商品名稱單價與折扣數(shù)量金額支付方式售貨員日期…2.數(shù)據(jù)的表示形式及其存儲模擬數(shù)據(jù)(Analog

Data)是由傳感器采集得到的連續(xù)變化的值，例如溫度、壓力，以及目前在電話、無線電和電視廣播中的聲音和圖像。

數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)(Digital

Data)則是模擬數(shù)據(jù)經(jīng)量化后得到的離散的值，例如在計算機中用二進制代碼表示的字符、圖形、音頻與視頻數(shù)據(jù)。2.1模擬數(shù)據(jù)與數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)二進制數(shù)據(jù)2.2計算機所使用的數(shù)據(jù)7

目前，ASCII

(American

StandardCode

for

Information

Interchange)已為ISO國際標(biāo)準(zhǔn)化組織和CCITT國際電報電話咨詢委員會所采納，成為國際通用的信息交換標(biāo)準(zhǔn)代碼，使用7位二進制數(shù)來表示一個英文字母、數(shù)字、標(biāo)點或控制符號；圖形、音頻與視頻數(shù)據(jù)則可分別采用多種編碼格式。舉例：照片數(shù)碼照片2.3數(shù)據(jù)的機內(nèi)編碼

高位低位0000010100111001011101110000NULDLESP0@Ｐ`ｐ0001SOHDC1!1ＡＱａｑ0010STXDC2“2ＢＲｂｒ0011EXTDC3#3ＣＳｃｓ0100EOTDC4$4ＤＴｄｔ0101ENQNAK%5ＥＵｅｕ0110ACKSYN&6ＦＶｆｖ0111BELETB‘7ＧＷｇｗ1000BSCAN(8ＨＸｈｘ1001HTEM)9ＩＹｉｙ1010LFSUB*:ＪＺｊｚ1011VTESC+;Ｋ[ｋ{1100FFFS,<Ｌ\ｌ|1101CRGS－=Ｍ]ｍ}1110SORS.>Ｎ^ｎ~1111SIUS/?Ｏ_ｏDEL92.4二進制數(shù)據(jù)二進制數(shù)字：0、1二進制加法：0+0=0；0+1=1；1+0=1；1+1=10例如：(0)10=(0)2,(1)10=(1)2,(2)10=(10)2,

(3)10=(11)2(365.2)10,=(11011.01)2二進制數(shù)的計算一般轉(zhuǎn)換為加法與移位運算，通過“與”、“或”、“非”等邏輯運算電路來實現(xiàn)。與（AND）或（OR）非（NOT）異或（XOR）二進制數(shù)據(jù)的邏輯運算開關(guān)電路實現(xiàn)的“與”“或”“非”數(shù)字信號：高電平為1,低電平為001“與”運算電路“或”運算電路“非”運算電路用晶體管實現(xiàn)的與”“或”“非”“與”門電路“或”門電路“非”門電路門電路實現(xiàn)的加法器101101001Ai

Bi+CiCi+1Si使用二進制的優(yōu)點和不足優(yōu)點：運算規(guī)則簡單可以用邏輯運算實現(xiàn)算術(shù)運算可以找到很多元器件支持二進制運算不足：人讀起來困難，一般在輸入輸出時，轉(zhuǎn)換為16進制表示。

BCD碼由于人們?nèi)粘Ｊ褂玫氖鞘M制，而機器內(nèi)使用的是二進制，所以，需要將十進制表示成二進制碼。

BCD碼用十個不同的碼:

0000，0001，0010，0011，0100，

0101，0110，0111，1000，1001，表示0~9的十進制碼，但它的每位是用二進制編碼來表示的，因此稱為二進制編碼的十進制（BinaryCodedDecimal）。BCD碼十分直觀，可以很容易實現(xiàn)與十進制的轉(zhuǎn)換。在商業(yè)上有它特殊的意義。

例:（0010100001011001.01110100）BCD=2859.74計算機如何存放數(shù)據(jù)按位存放數(shù)據(jù)每8位為一個單元，稱為一個字節(jié)在16位的計算機中，兩個字節(jié)為一個字因此，計算機中也常用0、1表示的十六進制數(shù)據(jù)十六進制數(shù)據(jù)十六進制中的數(shù)字：0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、A、B、C、D、E、F例如(9)10=(9)16(10)10=(A)16(11)10=(B)16(16)10=(F)16(365.2)10=(11011.01)2=(3460.32)8=(596.12)16進制的換算問題：已知di，求十進制的NN=(dn-1dn-2…d2d1d0.d-1d-2…d-m)r=dn-1rn-1+dn-2rn-2+…+d1r1+d0r0+d-1r-1+d-2r-2+…+d-mr-m=

3.存儲器的種類存儲器的種類寄存器：存放微處理器正在處理的數(shù)據(jù)緩存：為使CPU快速訪問數(shù)據(jù)而設(shè)計的專用高速存儲器（減少訪問外存的次數(shù)）主（內(nèi)）存：臨時存放等待處理的數(shù)據(jù)外存：永久存放文件的存儲介質(zhì)硬盤軟盤U盤光盤各種存儲器之間的關(guān)系存儲設(shè)備軟盤光盤U盤硬盤磁芯存儲RAM半導(dǎo)體存儲芯片紙帶

4.存儲器的工作原理存儲器工作原理磁盤工作原理計算機存儲的發(fā)展技術(shù)汞延遲線磁帶/磁芯/磁鼓存儲半導(dǎo)體存儲（ROM/RAM）磁盤存儲(硬盤與軟盤）光盤存儲(CD-ROM,CDR/W,DVD,藍光)FlashRAMUSB活動硬盤固態(tài)硬盤納米存儲/量子存儲趨勢體積越來越小容量越來越大訪問速度越來越快可靠性越來越高功耗越來也低持久性越來越好

5.數(shù)據(jù)類型的概念數(shù)據(jù)類型問題：光有2進制、16進制數(shù)是否足夠？怎樣區(qū)分整數(shù)、小數(shù)、正數(shù)、負數(shù)、邏輯值（真/假）、文字、日期、顏色…?什么是數(shù)據(jù)類型？一類數(shù)據(jù)區(qū)別于另一類數(shù)據(jù)的性質(zhì)。便于計算機理解和處理。一組值的集合及其操作的總稱。數(shù)據(jù)類型舉例0：男，1：女0：黑，1：白000：星期一，001：星期二，010：星期三，011：星期四，100：星期五，101：星期六，110：星期日000：計算機學(xué)院，001：通信學(xué)院，010：信管學(xué)院，011：自動化學(xué)院，100：機械學(xué)院，101：光電學(xué)院，110：經(jīng)管學(xué)院33常見的數(shù)據(jù)類型數(shù)據(jù)類型描述存儲String字符串類型，用于文本或文本與數(shù)字的組合。最多255個字符。

Byte字節(jié)類型，允許0到255的數(shù)字。1字節(jié)Integer整數(shù)類型，允許介于-32,768到32,767之間的數(shù)字。2字節(jié)Long長整數(shù)類型：允許介于-2,147,483,648與2,147,483,647之間的全部數(shù)字4字節(jié)Float單精度浮點類型。處理大多數(shù)小數(shù)。4字節(jié)DoubleFloat雙精度浮點類型。處理大多數(shù)小數(shù)。8字節(jié)Date/Time日期和時間類型。8字節(jié)Boolean布爾類型，可以顯示為Yes/No、True/False或On/Off。在代碼中，使用常量True和False（等價于1和0）1比特34

6.數(shù)據(jù)量的度量數(shù)據(jù)量什么是數(shù)據(jù)量？數(shù)據(jù)的多少，一般用字節(jié)（Byte，B）作為單位。量級：1KB=1024B1MB=1024KB=1048576B（約100萬字節(jié)）1GB=1024MB=1073741824B（約10億字節(jié)）1TB=1024GB=1099511627776B（約1萬億字節(jié)）1PB=1024TB1EB=1024PB

7.數(shù)據(jù)庫的概念37回到超市購物要記住的數(shù)據(jù)：商品名稱（字符串類型）單價與折扣（貨幣/浮點類型）數(shù)量（整數(shù)類型）金額（貨幣/浮點類型）支付方式（布爾類型）售貨員（字符串類型）日期（日期時間類型）…這些數(shù)據(jù)是怎么存放的？這些數(shù)據(jù)大多存放在數(shù)據(jù)庫中。什么是數(shù)據(jù)庫？信息的集合，一般用表格形式來存儲數(shù)據(jù)。什么是數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)？維護這些數(shù)據(jù)表格的軟件系統(tǒng)。存儲超市數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫物品編號物品名稱單價折扣供貨廠商批號23700001化妝盒12.00100%xxxxxx85940123700002化妝盒15.00100%xxxxxx8600-0124600002粉底液10.00100%蕾琪8803065100011眼影18.00100%憶自美xxxxxx17300006眼影3.00100%xxxxxx8541-03……存儲超市數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫銷售單編號貨品編號購買數(shù)量金額支付方式售貨員日期XS09011002000123700001112.00現(xiàn)金黃德春2009-01-1011:02:56XS09011002000123700002115.00現(xiàn)金黃德春2009-01-1011:02:56XS09011002000124600002110.00現(xiàn)金黃德春2009-01-1011:02:56XS09011002000165100011118.00現(xiàn)金黃德春2009-01-1011:02:56XS0901100200011730000613.00現(xiàn)金黃德春2009-01-1011:02:56數(shù)據(jù)庫的優(yōu)點方便數(shù)據(jù)的增加、刪除、修改自動計算數(shù)據(jù)，例如：商品金額=單價*折扣*數(shù)量總價=∑單項金額方便查詢數(shù)據(jù)，例如：找出單價大于10元的商品保持?jǐn)?shù)據(jù)的一致性、完整性、安全性自動分析數(shù)據(jù)

7.數(shù)據(jù)分析與數(shù)據(jù)挖掘數(shù)據(jù)分析數(shù)據(jù)庫包含以原始數(shù)據(jù)形式存在的一些事實，使用統(tǒng)計學(xué)和其他工具分析這些數(shù)據(jù)，可以得到這些隱藏在數(shù)據(jù)背后的信息。這些信息對于業(yè)務(wù)活動往往非常有用。例如，顧客常常會一起買：化妝盒、眼影、粉底霜問題：有人發(fā)現(xiàn)西方超市中顧客會同時購買啤酒和尿布，這是為什么？怎樣降低銀行貸款的風(fēng)險？數(shù)據(jù)分析一般包括：數(shù)據(jù)挖據(jù)：從多個數(shù)據(jù)庫構(gòu)成的數(shù)據(jù)倉庫中發(fā)現(xiàn)有價值的信息聯(lián)機數(shù)據(jù)分析：從數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)多個數(shù)據(jù)維度之間的關(guān)系（天氣、學(xué)校假期、交通）數(shù)據(jù)分析數(shù)據(jù)庫包含以原始數(shù)據(jù)形式存在的一些事實，使用統(tǒng)計學(xué)和其他工具分析這些數(shù)據(jù)，可以得到這些隱藏在數(shù)據(jù)背后的信息。這些信息對于業(yè)務(wù)活動往往非常有用。例如，顧客常常會一起買：化妝盒、眼影、粉底霜問題：有人發(fā)現(xiàn)西方超市中顧客會同時購買啤酒和尿布，這是為什么？怎樣降低銀行貸款的風(fēng)險？數(shù)據(jù)分析一般包括：數(shù)據(jù)挖據(jù)：從多個數(shù)據(jù)庫構(gòu)成的數(shù)據(jù)倉庫中發(fā)現(xiàn)有價值的信息聯(lián)機數(shù)據(jù)分析：從數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)多個數(shù)據(jù)維度之間的關(guān)系（天氣、學(xué)校假期、交通）數(shù)據(jù)倉庫與數(shù)據(jù)挖掘數(shù)據(jù)倉庫，英文名稱為DataWarehouse，可簡寫為DW或DWH。數(shù)據(jù)倉庫是為企業(yè)所有級別的決策制定過程提供支持的所有類型數(shù)據(jù)的戰(zhàn)略集合。數(shù)據(jù)倉庫出于分析性報告和決策支持的目的而創(chuàng)建。為企業(yè)提供需要業(yè)務(wù)智能來指導(dǎo)業(yè)務(wù)流程改進和監(jiān)視時間、成本、質(zhì)量和控制。

數(shù)據(jù)挖掘，一般是指從大量的數(shù)據(jù)中通過算法搜索隱藏于其中信息的過程。大數(shù)據(jù)對于“大數(shù)據(jù)”（Bigdata）研究機構(gòu)Gartner給出了這樣的定義?！按髷?shù)據(jù)”是需要新處理模式才能具有更強的決策力、洞察發(fā)現(xiàn)力和流程優(yōu)化能力的海量、高增長率和多樣化的信息資產(chǎn)。大數(shù)據(jù)技術(shù)的戰(zhàn)略意義不在于掌握龐大的數(shù)據(jù)信息，而在于對這些含有意義的數(shù)據(jù)進行專業(yè)化處理。換言之，如果把大數(shù)據(jù)比作一種產(chǎn)業(yè)，那么這種產(chǎn)業(yè)實現(xiàn)盈利的關(guān)