数据在计算机中的存储方式(数据主要存储在计算机的哪里)

什么是数据?数据在计算机中的存储方式数据是关于组织及其业务活动的原始事实，是信息系统中最活跃的元素。大部分数据是没有意义和无用的，可以从不同的角度进行分类。

数据可以分为模拟数据和数字数据。模拟网站设计数据是一个在一定时间间隔内不断变化的值。例如，声音和视频是振幅不断变化的波形，温度和压力也是不断变化的值;数字数据是离散值，如文本信息和整数。

一个企业通常要处理三种不同类型的数据：业务数据、应用数据和导出数据，它们的特点有很大的不同。

业务数据代表事实，例如业务电话记录和类似数据，它们在一段时间内保持不变。

应用数据主要描述人或事物的属性。如客户的姓名、地址、电话和传真号码、电子邮件地址等。一般来说，应用程序数据是在客户请求服务时获得的，这种数据通常会在系统之间重新出现，并且具有很大的可变性。相同的应用程序数据可能有不一致的版本，这容易产生冲突，因此管理很复杂。

衍生数据是通过对现有数据进行某种数学运算或数据转换而获得的事实，如累计费用、不同税种应缴纳的总税额等。

数据有多种形式，可以数字化并存储在计算机中。下面描述如何在计算机中表示数据。

计算机中数据的表示和存储

数据是计算机处理的对象。从外部形式来看，计算机可以处理数值、单词、图像、声音、视频等等。然而，在计算机系统中，这些不能由计算机直接处理和存储，在被计算机处理之前，它们必须以一种特殊的方式表示。这种特殊的表示形式是二进制编码，即使用二进制编码来表示数值、字符、图像、声音、视频等。计算机系统中的数据都以二进制编码的形式出现。

在二进制编码系统中，只有两个基本符号，0和1，二进制数的每一位都可以用两个稳定的物理设备(如三极管)来表示。例如，可以通过使用高电位和低电位、脉冲的存在或不存在或脉冲的正负极性来方便和可靠地表示。和1，如图2-1所示。

1.计算机中的数据单元

1)位

在二进制系统中，每个。和1简称为二进制位。比特可以以不同的组合组织在一起来表示数据——数字、字母、标点符号等等。例如，字母h可以用01001000表示(即关闭、打开、关闭、关闭、关闭)。

2)字节

在计算机系统中，八个二进制位组成一个字节，缩写为B，即1B=8b。字节是计算机处理数据的基本单位。一个字节可以代表2’=256个状态，它可以存储一个整数(在0-255范围内)、一个英文字母代码或一个符号。

在计算机中，文件或数据的长度和存储容量的大小通常用字节表示。

3)单词和单词长度

计算机一次存取、处理和传输的数据称为一个字，即一组二进制位作为一个整体参与运算或处理单元。一个字通常由一个或多个字节组成，用于存储指令或数据。

一个字中包含的二进制数的位数称为字长。不同的电脑有不同的字长。常用的字长是16位、32位和“位”，它们通常被称为16位、32位和64位机器。字长是衡量计算机性能的一个重要指标。单词长度越长，一次可以处理的数字就越多，速度也就越快。

2.计算机中常用的数据编码

数字可以分为无符号数字(无符号数字)和有符号数字(有符号数字)。对于无符号数字，所有二进制位都用来表示数字的大小。有符号的数字使用最高位来表示数字的符号，也就是说，符号位被设置，其中0表示正数，1表示负数，其他位表示数字的大小。

符号和数字一起构成了数字的内部表示，这就是所谓的机器数字。它真正代表的有符号值叫做这个机器号的真值。机器的数量分为定点数和浮点数。在机器的数量中，0，1用来代替真值的正负符号。机器的数量用一定的字长表示，即假设字长为0，机器的数量总是采用N位二进制表示。

在计算机中，机器编号有三种表示法：原码、补码和反码。

1)原始码、补码和补码

(1)原始代码：为无符号数，原始代码是由数值本身表示的二进制代码。

对于带符号的数字，原始代码是由符号和数值表示的二进制代码。带符号数字的原始代码的编码规则是：代表最高位的符号，正数代表0，负数代表1，其他位代表数字的绝对值。例如，如果字长为8位，十进制整数1的原始代码表示为0000001，1的原始代码表示为1000 0001。

(2) :很少使用，它只是补语的过渡。

对于无符号数，反码是一种二进制码，它通过逐位反转来表示数值(反转0得到1，反转1得到0)。

对于有符号数，反码是一种二进制码，它由符号位和对数值的逐位反转来表示。带符号数的反码的编码规则是：使用最高位表示符号，正数使用。说，负数用1表示，正数的反码是它的原始码本身，而负反码的数字部分是原始码的数字部分。例如，如果字长为8位，十进制整数1的倒数表示为0000 0001，1的倒数表示为1111 1110。

(3) :补码是计算机中表示和处理带符号数字的常用方法。

对于无符号数，补码是一个二进制代码，它一点一点地否定该值并加1。对于带符号的数字，补码是一个二进制代码，由数字值的符号和反转表示，并加1。有一个标志

数字补码的编码规则是：使用最高位表示符号，正数使用。表示，负数用1表示;正数的补码是它的原始码本身，而负数的补码的数字部分是把它的原始码的数字部分一点一点地取反，然后加1。例如，如果字长为8位，十进制整数1的补码表示为0000 0001，1的补码表示为1111 1111。

2) BCD代码

计算机使用二进制数来处理信息，但是以二进制形式输入和输出数据非常不方便。一般来说，十进制数用于输入。因此，有必要使用转换代码将十进制数转换为二进制数，BCD代码就是其中之一。BCD码分为压缩BCD码和未压缩BCD码。对于压缩的BCD码，每个BCD码由四个二进制位表示，一个字节表示两个BCD码。未压缩的BCD码代表一个带一个字节的BCD码，高四位总是0000，低四位是从0000到1001，分别代表0到9。

3) ASCII码

美国信息交换标准代码已被国际标准组织采纳为国际标准信息交换代码。ASCII码包含5个字符;有10个从0到9的数字字符，32个标点符号、算术符号和特殊符号，34个不能显示和打印的控制字符代码，共128个代码。

ASCII码一般用于计算机的输入和输出过程，而二进制码和BCD码则用于运算和处理过程。因此，当使用计算机解决实际问题时，经常需要在这些机器代码之间进行转换。

4)小数的表示

当要处理的数字包含小数部分时，就有一个如何表示小数点的问题。在计算机中，二进制数字不是用来表示小数点，而是指定小数点的隐含位置。如果小数点的位置是固定的，它就叫做定点表示，用这种方式表示的数就叫做定点;如果约定的小数点位置可以改变，这就叫做浮点数

对于定点记数法，通常有两种情况，默认情况下小数点固定在数字的最右边，即只有整数部分而没有小数部分，小数部分实际上是整数。因此，这个数也称为定点纯整数。另一种是将小数点固定在符号位之后，最高值位之前，即只有一个小数部分，没有整数部分，所以也称为定点纯小数。

当要处理的数字既有整数部分又有小数部分时，用定点表示不方便，所以一般用浮点数来表示。

浮点数由顺序码和尾数组成，表示为：

N=2EX南

其中e是有符号的纯整数，代表浮点数n的顺序码;s代表n的尾数，n是数值的有效数字部分。一般规定采用二进制定点纯十进制形式。基数2不出现在机器数量中，这是隐含的。

浮点数的格式如下：

5)其他代码

原始码、补码和补码通常用于表示数字数据，对于字符、图形和图像以及声音等非数字数据的表示也有相应的编码标准。

(1)汉字编码：为了使计算机能够处理汉字，汉字也必须编码。事实上，在计算机中存储汉字意味着存储汉字的代码。由于汉字数量大、形状复杂，汉字编码比ASCII码复杂得多。

为了显示和打印汉字，需要存储汉字的字体。目前，常用的汉字字体编码是用点阵表示的，通常称为“点阵字体编码”。

目前，汉字编码通常采用双七位编码方案，即用两个字节存储一个汉字，两个字节的第一位必须是1，以区别于西方的ASCII码。

(2)统一码：统一码(UnifiedCode，UniversalCode，SingleCode)是一种基于统一字符集标准的计算机字符编码。它为世界上每种语言中的每个字符设置了统一、唯一的二进制编码，以满足跨语言、跨平台的文本转换和处理的要求。

(3)音视频编码：声音信号是模拟信号。为了处理它，计算机必须把它转换成数字声音信号，也就是说，用二进制数字编码的形式来表达声音。声音信号数字化最基本的步骤是采样、量化和编码。基于音频数据统计特性的典型编码技术是波形编码，其中脉码调制是最简单、最基本的编码方法。改进的方法包括差分量化(DPCM)、自适应量化(APCM)和自适应预测编码(ADPCM)等。实现数据压缩。此外，还有参数编码和混合编码方法。数字语音压缩编码有许多国际标准，如g.711、g.721、g.726、g.727、g.722、g.728、g.729a、g.723.1、is96(码分多址)等。

计算机中有两种常用的图形数据表示法：一种叫做几何图形或矢量图形，或简称图形。另一种称为点阵图像或位图图像。通常，图形和图像之间的转换可以通过硬件(输入/输出设备)或软件来实现。图像压缩编码方法有许多国际和行业标准。目前，JPEG、MPEG和H.261是广泛使用的编码和压缩标准。MPEG是运动图像压缩算法的国际标准，包括MPEG视频、MPEG音频和MPEG系统(视频和音频同步)。

3.计算机中数据的存储方式

用来存储数据的设备称为计算机存储设备，如内存、硬盘、软盘、光盘等。由于材料不同，不同的存储设备以不同的方式存储数据。磁存储、光存储和半导体存储是目前使用的三种主要存储方式。

1)磁性存储

自从计算机出现以来，磁介质在存储数据和信息方面一直发挥着重要的作用。硬盘、软盘和磁带都是磁性存储器。

数据通过读写头存储在磁介质上。事实上，读写头是一个电磁铁，以软磁材料为核心，周围缠绕着读写线圈。它通过磁化在磁性介质上排列金属颗粒(氧化铁和cat混合物的混合物)来记录数据。这些金属粒子对应于二进制数字(例如，如果它们排列成直线，它们表示二进制数字1，如果它们不排列成直线，它们表示二进制数字0)。写头记录数据，读头获取数据。

2)光存储

光存储利用光信号来存储信息。激光产生的光束穿过一些透镜，最终会聚在金属盘或塑料涡流盘的表面。磁盘的反射模式(对应于它所携带的数据)是读写数据和信息的关键部分。典型的光存储设备是光盘。记录数据时，强激光会在光盘表面形成凹槽。这些激光凹槽的存在和不存在对应于二进制代码中的1和0。当读取存储在光盘上的信息时，弱激光扫描光盘表面并感测凹槽图案。模式被反馈给阅读器，阅读器解释数据并将其发送给中央处理器(中央处理器或中央处理单元)。

3)半导体存储

半导体存储器是一种以半导体电路为存储介质的存储器。根据其功能，它可以分为随机存取存储器和只读存储器。根据其制造工艺，可分为双极晶体管存储器和金属氧化物半导体晶体管存储器;根据其存储原理，可分为静态和动态。

只读存储器的电路结构由存储矩阵、地址译码器和输出缓冲器三部分组成，其内容只能读取，不能重写。

静态金属氧化物半导体存储器由存储体、读/写电路、地址解码电路和控制电路等组成。存储体的基本单位是触发器，意思是1开1关。这种存储器速度快，但功耗大，集成度低，所以存储容量小。

动态金属氧化物半导体存储器通过电容器的电荷存储效应来存储数据，即电容器被充电以存储1，而没有电荷存储1。因此，除了存储体、读写电路、地址解码器和控制电路之外，还需要刷新电路来定期刷新存储单元，以确保数据不会丢失。这种存储器速度慢，但功耗低，集成度高，所以存储容量大。