計(jì)算機(jī)導(dǎo)論上課課件(第2講：記憶)

課程內(nèi)容第1講計(jì)算機(jī)如何思考第2講計(jì)算機(jī)如何記憶第3講計(jì)算機(jī)如何工作第4講計(jì)算機(jī)如何處理信息第5講計(jì)算機(jī)如何通信第6講計(jì)算機(jī)的前世今生第7講常用軟件的使用第2講計(jì)算機(jī)如何記憶本章內(nèi)容1.從超市購(gòu)物談起2.數(shù)據(jù)的表示形式及其存儲(chǔ)3.存儲(chǔ)器的種類4.存儲(chǔ)器的工作原理5.數(shù)據(jù)類型的概念6.數(shù)據(jù)量的度量7.數(shù)據(jù)庫(kù)的概念8.數(shù)據(jù)分析與數(shù)據(jù)挖掘1.從超市購(gòu)物談起超市計(jì)算機(jī)要記住那些數(shù)據(jù)？商品名稱單價(jià)與折扣數(shù)量金額支付方式售貨員日期…2.數(shù)據(jù)的表示形式及其存儲(chǔ)模擬數(shù)據(jù)(Analog

Data)是由傳感器采集得到的連續(xù)變化的值，例如溫度、壓力，以及目前在電話、無線電和電視廣播中的聲音和圖像。

數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)(Digital

Data)則是模擬數(shù)據(jù)經(jīng)量化后得到的離散的值，例如在計(jì)算機(jī)中用二進(jìn)制代碼表示的字符、圖形、音頻與視頻數(shù)據(jù)。2.1模擬數(shù)據(jù)與數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)二進(jìn)制數(shù)據(jù)2.2計(jì)算機(jī)所使用的數(shù)據(jù)7

目前，ASCII

(American

StandardCode

for

Information

Interchange)已為ISO國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織和CCITT國(guó)際電報(bào)電話咨詢委員會(huì)所采納，成為國(guó)際通用的信息交換標(biāo)準(zhǔn)代碼，使用7位二進(jìn)制數(shù)來表示一個(gè)英文字母、數(shù)字、標(biāo)點(diǎn)或控制符號(hào)；圖形、音頻與視頻數(shù)據(jù)則可分別采用多種編碼格式。舉例：照片數(shù)碼照片2.3數(shù)據(jù)的機(jī)內(nèi)編碼

高位低位0000010100111001011101110000NULDLESP0@Ｐ`ｐ0001SOHDC1!1ＡＱａｑ0010STXDC2“2ＢＲｂｒ0011EXTDC3#3ＣＳｃｓ0100EOTDC4$4ＤＴｄｔ0101ENQNAK%5ＥＵｅｕ0110ACKSYN&6ＦＶｆｖ0111BELETB‘7ＧＷｇｗ1000BSCAN(8ＨＸｈｘ1001HTEM)9ＩＹｉｙ1010LFSUB*:ＪＺｊｚ1011VTESC+;Ｋ[ｋ{1100FFFS,<Ｌ\ｌ|1101CRGS－=Ｍ]ｍ}1110SORS.>Ｎ^ｎ~1111SIUS/?Ｏ_ｏDEL92.4二進(jìn)制數(shù)據(jù)二進(jìn)制數(shù)字：0、1二進(jìn)制加法：0+0=0；0+1=1；1+0=1；1+1=10例如：(0)10=(0)2,(1)10=(1)2,(2)10=(10)2,

(3)10=(11)2(365.2)10,=(11011.01)2二進(jìn)制數(shù)的計(jì)算一般轉(zhuǎn)換為加法與移位運(yùn)算，通過“與”、“或”、“非”等邏輯運(yùn)算電路來實(shí)現(xiàn)。與（AND）或（OR）非（NOT）異或（XOR）二進(jìn)制數(shù)據(jù)的邏輯運(yùn)算開關(guān)電路實(shí)現(xiàn)的“與”“或”“非”數(shù)字信號(hào)：高電平為1,低電平為001“與”運(yùn)算電路“或”運(yùn)算電路“非”運(yùn)算電路用晶體管實(shí)現(xiàn)的與”“或”“非”“與”門電路“或”門電路“非”門電路門電路實(shí)現(xiàn)的加法器101101001Ai

Bi+CiCi+1Si使用二進(jìn)制的優(yōu)點(diǎn)和不足優(yōu)點(diǎn)：運(yùn)算規(guī)則簡(jiǎn)單可以用邏輯運(yùn)算實(shí)現(xiàn)算術(shù)運(yùn)算可以找到很多元器件支持二進(jìn)制運(yùn)算不足：人讀起來困難，一般在輸入輸出時(shí)，轉(zhuǎn)換為16進(jìn)制表示。

BCD碼由于人們?nèi)粘Ｊ褂玫氖鞘M(jìn)制，而機(jī)器內(nèi)使用的是二進(jìn)制，所以，需要將十進(jìn)制表示成二進(jìn)制碼。

BCD碼用十個(gè)不同的碼:

0000，0001，0010，0011，0100，

0101，0110，0111，1000，1001，表示0~9的十進(jìn)制碼，但它的每位是用二進(jìn)制編碼來表示的，因此稱為二進(jìn)制編碼的十進(jìn)制（BinaryCodedDecimal）。BCD碼十分直觀，可以很容易實(shí)現(xiàn)與十進(jìn)制的轉(zhuǎn)換。在商業(yè)上有它特殊的意義。

例:（0010100001011001.01110100）BCD=2859.74計(jì)算機(jī)如何存放數(shù)據(jù)按位存放數(shù)據(jù)每8位為一個(gè)單元，稱為一個(gè)字節(jié)在16位的計(jì)算機(jī)中，兩個(gè)字節(jié)為一個(gè)字因此，計(jì)算機(jī)中也常用0、1表示的十六進(jìn)制數(shù)據(jù)十六進(jìn)制數(shù)據(jù)十六進(jìn)制中的數(shù)字：0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、A、B、C、D、E、F例如(9)10=(9)16(10)10=(A)16(11)10=(B)16(16)10=(F)16(365.2)10=(11011.01)2=(3460.32)8=(596.12)16進(jìn)制的換算問題：已知di，求十進(jìn)制的NN=(dn-1dn-2…d2d1d0.d-1d-2…d-m)r=dn-1rn-1+dn-2rn-2+…+d1r1+d0r0+d-1r-1+d-2r-2+…+d-mr-m=

3.存儲(chǔ)器的種類存儲(chǔ)器的種類寄存器：存放微處理器正在處理的數(shù)據(jù)緩存：為使CPU快速訪問數(shù)據(jù)而設(shè)計(jì)的專用高速存儲(chǔ)器（減少訪問外存的次數(shù)）主（內(nèi)）存：臨時(shí)存放等待處理的數(shù)據(jù)外存：永久存放文件的存儲(chǔ)介質(zhì)硬盤軟盤U盤光盤各種存儲(chǔ)器之間的關(guān)系存儲(chǔ)設(shè)備軟盤光盤U盤硬盤磁芯存儲(chǔ)RAM半導(dǎo)體存儲(chǔ)芯片紙帶

4.存儲(chǔ)器的工作原理存儲(chǔ)器工作原理磁盤工作原理計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)的發(fā)展技術(shù)汞延遲線磁帶/磁芯/磁鼓存儲(chǔ)半導(dǎo)體存儲(chǔ)（ROM/RAM）磁盤存儲(chǔ)(硬盤與軟盤）光盤存儲(chǔ)(CD-ROM,CDR/W,DVD,藍(lán)光)FlashRAMUSB活動(dòng)硬盤固態(tài)硬盤納米存儲(chǔ)/量子存儲(chǔ)趨勢(shì)體積越來越小容量越來越大訪問速度越來越快可靠性越來越高功耗越來也低持久性越來越好

5.數(shù)據(jù)類型的概念數(shù)據(jù)類型問題：光有2進(jìn)制、16進(jìn)制數(shù)是否足夠？怎樣區(qū)分整數(shù)、小數(shù)、正數(shù)、負(fù)數(shù)、邏輯值（真/假）、文字、日期、顏色…?什么是數(shù)據(jù)類型？一類數(shù)據(jù)區(qū)別于另一類數(shù)據(jù)的性質(zhì)。便于計(jì)算機(jī)理解和處理。一組值的集合及其操作的總稱。數(shù)據(jù)類型舉例0：男，1：女0：黑，1：白000：星期一，001：星期二，010：星期三，011：星期四，100：星期五，101：星期六，110：星期日000：計(jì)算機(jī)學(xué)院，001：通信學(xué)院，010：信管學(xué)院，011：自動(dòng)化學(xué)院，100：機(jī)械學(xué)院，101：光電學(xué)院，110：經(jīng)管學(xué)院33常見的數(shù)據(jù)類型數(shù)據(jù)類型描述存儲(chǔ)String字符串類型，用于文本或文本與數(shù)字的組合。最多255個(gè)字符。

Byte字節(jié)類型，允許0到255的數(shù)字。1字節(jié)Integer整數(shù)類型，允許介于-32,768到32,767之間的數(shù)字。2字節(jié)Long長(zhǎng)整數(shù)類型：允許介于-2,147,483,648與2,147,483,647之間的全部數(shù)字4字節(jié)Float單精度浮點(diǎn)類型。處理大多數(shù)小數(shù)。4字節(jié)DoubleFloat雙精度浮點(diǎn)類型。處理大多數(shù)小數(shù)。8字節(jié)Date/Time日期和時(shí)間類型。8字節(jié)Boolean布爾類型，可以顯示為Yes/No、True/False或On/Off。在代碼中，使用常量True和False（等價(jià)于1和0）1比特34

6.數(shù)據(jù)量的度量數(shù)據(jù)量什么是數(shù)據(jù)量？數(shù)據(jù)的多少，一般用字節(jié)（Byte，B）作為單位。量級(jí)：1KB=1024B1MB=1024KB=1048576B（約100萬字節(jié)）1GB=1024MB=1073741824B（約10億字節(jié)）1TB=1024GB=1099511627776B（約1萬億字節(jié)）1PB=1024TB1EB=1024PB

7.數(shù)據(jù)庫(kù)的概念37回到超市購(gòu)物要記住的數(shù)據(jù)：商品名稱（字符串類型）單價(jià)與折扣（貨幣/浮點(diǎn)類型）數(shù)量（整數(shù)類型）金額（貨幣/浮點(diǎn)類型）支付方式（布爾類型）售貨員（字符串類型）日期（日期時(shí)間類型）…這些數(shù)據(jù)是怎么存放的？這些數(shù)據(jù)大多存放在數(shù)據(jù)庫(kù)中。什么是數(shù)據(jù)庫(kù)？信息的集合，一般用表格形式來存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。什么是數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)？維護(hù)這些數(shù)據(jù)表格的軟件系統(tǒng)。存儲(chǔ)超市數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫(kù)物品編號(hào)物品名稱單價(jià)折扣供貨廠商批號(hào)23700001化妝盒12.00100%xxxxxx85940123700002化妝盒15.00100%xxxxxx8600-0124600002粉底液10.00100%蕾琪8803065100011眼影18.00100%憶自美xxxxxx17300006眼影3.00100%xxxxxx8541-03……存儲(chǔ)超市數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫(kù)銷售單編號(hào)貨品編號(hào)購(gòu)買數(shù)量金額支付方式售貨員日期XS09011002000123700001112.00現(xiàn)金黃德春2009-01-1011:02:56XS09011002000123700002115.00現(xiàn)金黃德春2009-01-1011:02:56XS09011002000124600002110.00現(xiàn)金黃德春2009-01-1011:02:56XS09011002000165100011118.00現(xiàn)金黃德春2009-01-1011:02:56XS0901100200011730000613.00現(xiàn)金黃德春2009-01-1011:02:56數(shù)據(jù)庫(kù)的優(yōu)點(diǎn)方便數(shù)據(jù)的增加、刪除、修改自動(dòng)計(jì)算數(shù)據(jù)，例如：商品金額=單價(jià)*折扣*數(shù)量總價(jià)=∑單項(xiàng)金額方便查詢數(shù)據(jù)，例如：找出單價(jià)大于10元的商品保持?jǐn)?shù)據(jù)的一致性、完整性、安全性自動(dòng)分析數(shù)據(jù)

7.數(shù)據(jù)分析與數(shù)據(jù)挖掘數(shù)據(jù)分析數(shù)據(jù)庫(kù)包含以原始數(shù)據(jù)形式存在的一些事實(shí)，使用統(tǒng)計(jì)學(xué)和其他工具分析這些數(shù)據(jù)，可以得到這些隱藏在數(shù)據(jù)背后的信息。這些信息對(duì)于業(yè)務(wù)活動(dòng)往往非常有用。例如，顧客常常會(huì)一起買：化妝盒、眼影、粉底霜問題：有人發(fā)現(xiàn)西方超市中顧客會(huì)同時(shí)購(gòu)買啤酒和尿布，這是為什么？怎樣降低銀行貸款的風(fēng)險(xiǎn)？數(shù)據(jù)分析一般包括：數(shù)據(jù)挖據(jù)：從多個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)構(gòu)成的數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)中發(fā)現(xiàn)有價(jià)值的信息聯(lián)機(jī)數(shù)據(jù)分析：從數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)多個(gè)數(shù)據(jù)維度之間的關(guān)系（天氣、學(xué)校假期、交通）數(shù)據(jù)分析數(shù)據(jù)庫(kù)包含以原始數(shù)據(jù)形式存在的一些事實(shí)，使用統(tǒng)計(jì)學(xué)和其他工具分析這些數(shù)據(jù)，可以得到這些隱藏在數(shù)據(jù)背后的信息。這些信息對(duì)于業(yè)務(wù)活動(dòng)往往非常有用。例如，顧客常常會(huì)一起買：化妝盒、眼影、粉底霜問題：有人發(fā)現(xiàn)西方超市中顧客會(huì)同時(shí)購(gòu)買啤酒和尿布，這是為什么？怎樣降低銀行貸款的風(fēng)險(xiǎn)？數(shù)據(jù)分析一般包括：數(shù)據(jù)挖據(jù)：從多個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)構(gòu)成的數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)中發(fā)現(xiàn)有價(jià)值的信息聯(lián)機(jī)數(shù)據(jù)分析：從數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)多個(gè)數(shù)據(jù)維度之間的關(guān)系（天氣、學(xué)校假期、交通）數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)與數(shù)據(jù)挖掘數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)，英文名稱為DataWarehouse，可簡(jiǎn)寫為DW或DWH。數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)是為企業(yè)所有級(jí)別的決策制定過程提供支持的所有類型數(shù)據(jù)的戰(zhàn)略集合。數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)出于分析性報(bào)告和決策支持的目的而創(chuàng)建。為企業(yè)提供需要業(yè)務(wù)智能來指導(dǎo)業(yè)務(wù)流程改進(jìn)和監(jiān)視時(shí)間、成本、質(zhì)量和控制。

數(shù)據(jù)挖掘，一般是指從大量的數(shù)據(jù)中通過算法搜索隱藏于其中信息的過程。大數(shù)據(jù)對(duì)于“大數(shù)據(jù)”（Bigdata）研究機(jī)構(gòu)Gartner給出了這樣的定義?！按髷?shù)據(jù)”是需要新處理模式才能具有更強(qiáng)的決策力、洞察發(fā)現(xiàn)力和流程優(yōu)化能力的海量、高增長(zhǎng)率和多樣化的信息資產(chǎn)。大數(shù)據(jù)技術(shù)的戰(zhàn)略意義不在于掌握龐大的數(shù)據(jù)信息，而在于對(duì)這些含有意義的數(shù)據(jù)進(jìn)行專業(yè)化處理。換言之，如果把大數(shù)據(jù)比作一種產(chǎn)業(yè)，那么這種產(chǎn)業(yè)實(shí)現(xiàn)盈利的關(guān)