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

• 分数：小数点左边为2⁰，右边为2^-1。

1.6 Storing Integers

二进制补码

• 固定一个长度n，2^n-1~2^n-1-1
• 正数x：第一位0，后续bin(x)
• 负数x：第一位1，后续bin(x+2^n-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，2^n-1~2^n-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

• python入门

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。