单招考试IT知识点2：计算机信息存储原理

计算机究竟是如何存储信息的呢？我们拿一张光盘来进行研究，一张光盘至少可以存储600M以上的数据，将光盘放到显微镜下观察，可以看到如下图所示的结果：

从图中可以看到，光盘表面有许多凹坑，黑色的是凹坑，白色区域是平坦区域，除了这些再无其他。每个凹坑的位置代表一个0，平坦的位置代表1。所以光盘上实际上是存储了大量的0和1。

其他存储设备的原理也类似，例如：硬磁盘的盘片上有序的排列了很多的小颗粒材料，它们都是磁性物质，可以被永久磁化和改变磁极，用磁极正负来表示0和1。只要有足够多的0和1就可以表达任意大小、任意规模的数字，因此，计算机中存储了大量的数字。

二进制

为什么有足够多的0和1就可以表示任意数字呢?

在我们日常生活中使用的是计数方法是十进制，数字符号有十个0~9，逢十进一。当数字达到9时，如果再加1，因为没有比9更大的数字符号了，只能进位，变成两位数，十位变1，个位变0，就变成了10。而二进制只有0和1两个数字符号，因此，当1再加1时就会变成10，下面是0~15的二进制和十进制的对照表，思考一下，发现它的规律。

存储容量

每个二进制位称为一个bit(位)，8个bit构成一个字节（Byte）。计算机的存储器一般是以字节作为最小存储容量单位，一个字节的取值范围是0~255。

1024字节=1KB
1024KB=1MB
1024MB=1GB
1024GB=1TB

我们在购买存储设备（如：U盘、移动硬盘等）时应该重点关注它的存储容量。

信息如何数字化

计算机中只有数字，如何用数字表示文字、图像、声音等各种信息呢？

文字如何用数字表示

文字的数量毕竟是有限的，只需要规定好用哪个数字表示哪个文字即可，例如，下图是早期美国制定的ascii码表，里面编码了大小写英文字母、阿拉伯数字、标点符号等字符。

字符总数没有超过256，所以一个字符用一个字节就可以表示。当我们打开记事本输入ABC三个字母然后保存，文件中实际上就存储了65、66、67三个数字。

当计算机传入我国后，我国也需要对每一个汉字进行编码，由于汉字的数量远超255，所以一个中文字符需要用两个字节来表示，而且组成中文字符的这两个字节不能与英文字符冲突，因此，组成中文字符的两个字节的值必须大于127，取值范围127~255，两个字节组合起来可以表达128*128=16384个值，足够编码所有常用汉字和中文标点符号。我国早期制定了国标GB2312字符集，后面又在它的基础上进行了一次扩充，称为GBK字符集。

文字的外形

文字的外形就相当于是一副小图像，所有文字的外形数据存放在字库文件中，存储原理可参考图像的表示方法。

图像如何用数字表示

图像由“像素”构成，像素就是构成图像的最小的点，每个像素可以有不同的颜色。假设有一副图像宽度为300个像素，高度为200个像素，那么这幅图像总共有60000个像素。如果所有像素的颜色不超过256种，那我们就可以用一个字节来表示一个像素的颜色值，60000个字节就可以存储这幅图像。由此可见，图像比文字更费存储空间。

声音怎么数字化

我们知道声音是由物体震动产生声波，音箱和耳机就是靠一张膜振动发出声音，用不同的振幅和振动频率就能产生不同的声音。我们按一定的速度，用数字记录声波的振幅，这个过程就叫“采样”。例如：每0.01秒记录一个振幅，这个采样的速度叫采样频率，采样频率越高，越接近原声，但产生的数据量也就越大。