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北京大学 计算概论 第三讲 信息的编码、存储与管理 北京大学信息学院 本讲内容 数制转换及二进制运算 数制及数制转换、二进制数的运算 数字化原理 声音、图像、视频等信息的编码 信息的输入与输出 键盘/鼠标输入、显示打印输出等等 信息存储的原理及设备 存储介质、存储器及其工作原理 信息的管理 文件系统、数据库 数制转换及二进制运算 数制及数制转换 数制也称计数制，是指用一组固定的符号和统一的规则来表示数值的方法。按进位的方法进行计数，称为进位计数制。计算机系统中几种常用进位计数制： 十位制(Decimal notation) 二进制(Binary notation) 八进制(Octal notation) 十六进制数(Hexdecimal notation) 数制及数制转换 十进制数的特点是用十个数码(0～9)表示所有的数，基数是10，采用逢十进一的记数方法。 二进制数的特点是用两个数码(0～1)表示所有的数，基数是2，采用逢二进一的记数方法， 八进制数的特点是用八个数码(0～7)表示所有的数，基数是8，采用逢八进一的记数方法。 十六进制数的特点是用十六个数码(0～F)表示所有的数，基数是16，采用逢十六进一的记数方法。 数制及数制转换 数制及数制转换 数制及数制转换 数制及数制转换 数制及数制转换 数制及数制转换 数制及数制转换 数制及数制转换 数制及数制转换 问题：任意2个数制之间的转换方法？ 如7进制数转换为12进制，该如何进行？ 二进制数的运算 在计算机内部，最基本的数制表示是二进制。其运算包括： 算术运算：加、减、乘、除 逻辑运算：与、或、非、异或 二进制数的运算 二进制数的运算 二进制数的运算 数字化原理 数字化原理 数字化原理 数字化原理 数字化原理——指令的编码 数字化原理——数值的表示 字符编码：ASCII码 字符编码：ASCII码 字符编码：汉字编码 颜色的编码 声音的编码 声音的编码 声音的编码 图像的编码：点阵表示 图像的编码：点阵表示 图像编码：不同颜色编码的图像 图像的编码：矢量表示（图形） 图像编码：字符的字体与字型 影像的编码 数字化原理——基本编码规则 数字化原理——基本编码规则 信息的输入与输出 信息的输入与输出 信息的输入与输出 信息的输入与输出 信息的输入 信息的输入 信息的输入 信息的输入 信息的输入 信息的输入 信息的输出 信息的输出 信息的输出 信息的输出 信息的输出 信息的输出 信息的输出 输入输出设备的连接与安装 计算机信息的表示与存储 计算机信息的表示与存储 计算机信息的表示与存储 计算机信息的表示与存储 计算机信息的表示与存储 计算机信息的分层存储原理 计算机信息的分层存储原理 计算机信息的分层存储原理 计算机信息的分层存储原理 计算机信息的分层存储原理 计算机信息的分层存储原理 计算机信息的分层存储原理 计算机信息的分层存储原理 外部存储设备的结构特点和工作原理 外部存储设备的结构特点和工作原理 铁磁体的工作原理 磁性外部存储设备的基本结构 软盘外观与结构 软盘的读写 硬盘 硬盘的外观与结构 硬盘读写 硬盘的逻辑分区 巨磁电阻效应 1988年，费尔和格林贝格尔各自独立发现了“巨磁电阻”效应：非常弱小的磁性变化就能导致巨大电阻变化。 当硬盘体积不断变小，容量却不断变大时，势必要求磁盘上每一个被划分出来的独立区域越来越小，这些区域所记录的磁信号也就越来越弱。借助“巨磁电阻”效应，人们才得以制造出更加灵敏的数据读出头，使越来越弱的磁信号依然能够被清晰读出，并且转换成清晰的电流变化。 1997年，第一个基于“巨磁电阻”效应的数据读出头问世，并很快引发了硬盘的“大容量、小型化”革命。 磁带的工作原理 磁带的外观及信息存储方式 磁带的特点 光盘 光盘外观及读写工作原理 优盘和闪存卡 各种优盘和闪存卡 外部存储设备的结构特点和工作原理 信息的管理 信息的管理——文件系统 文件系统 文件系统 文件系统 文件系统 文件的组织结构 文件和文件夹（目录） 管理文件结构的软件系统 数据库系统 数据库系统 数据库系统 数据库系统 数据库系统 本讲小结 数制转换及二进制运算 数制及数制转换、二进制数的运算 数字化原理 声音、图像、视频等信息的编码 信息的输入与输出 键盘/鼠标输入、显示打印输出等等 信息存储的原理及设备 存储介质、存储器及其工作原理 信息的管理 文件系统、数据库 文件管理是由“文件系统”软件（它是操作系统的一个子系统，文件管理也是操作系统的一项基本工作）完成的。文件系统涉及计算机的文件的结构和文件的组织，以及负责管理文件的软件系统，一般把这两者的总和称为计算机的文件系统。文件系统需要解决两个方面的问题： 一方面要能够有效地利用外存储器硬件的存储能力，适应多种