计算机是如何实现数据存储的

╰+哭是因爲堅強的太久メ 2023-03-06 05:28 28阅读 0赞

**1.计算机底层存储实现概述**

计算机的工作是基于二进制原理进行的，计算机内部所存储的信息都是用二进制来记录和表示的。

**实现原理：**

计算机的存储器使用半导体集成电路构成的，它包括几亿个小的脉冲单元（**二极管元件**）。  
每个**二极管元件**如同一个开关，有两种稳定的工作状态：“ 导通 ”和“ 截止 ”，即电脉冲的“ 有 ”和“ 无 ”状态。用“ 1 ”和“ 0 ”表示。♥

**示例：**  
如果相邻的8个二极管中第1、3、5、8个元件处于“导通”状态，则第2、4、6、8个原件处于“截止”状态。 即“1010101010”。  
**进一步示例：**  
用户向计算机输入十进制整数数据 5 ，计算机先把数据转换成二进制数据“ 101 ”，使相应的电子元件设置为“导通”和“截止”状态。 （至于如何实现，学者无须考虑。）  
**补充：** 进制转换（十进制转二进制） 【同理推理】  
十进制整数数据10用二进制表示为1010，其含义是：1*23+0*22+1*21+0*20

**2.位 、字节 、 地址**

**① 位 （bit） :** 每一个二极管元件称为一个“二进制位”，是存储信息的最小单位。它的值固定是：“0”和“1”。  
**② 字节 （byte） ：**（**生活中最常用的存储单元**）  
一个存储器包含许多个“二进制位”，如果直接用“二进制位”来表示和管理很不方便。  
一般**将8个“二进制位”组织成一组，称为字节。**

**♥示例：**  
⑴我们平常所说的占内存 **“ 125K ”** 指的就是 **125K字节**，即约**12.5万**字节！ **（Kilo千）**  
⑵内存为 **“ 256M ”**，就是 **“256兆字节”**，一兆是106，即100万字节。  
⑶硬盘容量为 **“40G”** 就是 **“40G字节”，** 一个G是109字节，即1亿字节。  
**③ 地址**  
计算机的存储器包含许多的存储单元，操作系统把所有的存储单元以2字节为单位编号。可以通过这些编号找到这些存储单元。  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L0NDUVN0dWR5_size_16_color_FFFFFF_t_70]

实际上在计算机中一般不是一个字节存放一个整数，而是用2或者4个字节存放一个整数。这是因为一个字节只有八个“二进制位”，能存放的数据范围比较小。为了扩大存储数据的范围，需要用几个字节存放一个数据。

**3.不同数据类型的存储方式**

**⑴整数的存储方式**  
一个十进制数先转化为二进制形式，左边第一位用来表示符号，当最高位为0时表示的为正数。 如果用一个字节来存储，存储单元中的情况如下：  
![在这里插入图片描述][20200805171324470.png]  
显而易见，此种方式能存储的最大数值是011111111，即27-1.十进制位逇127.  
数值并不往往是正数值，还有负数。负数用“补码”表示的。实际上无论正数负数，在计算机的存储器中，整数搜使以“补码”形式存放的。  
一个正数的补码和该数的原码（该正数的二进制形式）相同，如正整数10的原码和补码都是00001010。 对于负数先求出他的“补码”再存放到存储单元中。

**⑵实数的存储方式**  
示例实数：**如123.456。**  
对于实数一律采用指数方式存储0.123456 X 102。它包括前后两个部分，前面是数值部分，后面是指数部分。  
一个实数可以有多种指数表示形式，但只有一种标准化指数形式：（其数值部分是一个小数，小数点前的数字是0，小数点后的第一个数字不是0。）  
在计算机中一般以4个字节存储一个实数：  
![在这里插入图片描述][20200805171525472.png]  
**⑶字符的存储方式**  
字符包括字母（Aa、Bb、Cc…），也包括专用字符如：$、@、%、\#等。计算机并不是将该字符本身存放到存储单元中（存储单元只能存放二进制信息）。而是将字符的 **代码** 存储到相应的存储单元中。 一般采用国际通用的 **ASCII** 代码。

如大写字母A对应的ASCII代码是65（十进制数）。而65对应的二进制形式是：1000001，所以在存储单元中的信息是：  
![在这里插入图片描述][20200805171623840.png]

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