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第2章计算机基础知识
数字技术基础
逻辑电路
集成电路及其发展
集成电路的应用领域
数字技术基础
数字技术是采用有限个状态(主要是用0和1两个数字)来表示、处理、存储和传输数据的技术。
数据处理的基本单位
什么是比特
数字技术的处理对象是“比特”,其英文为“bit”,
它是binary digit的缩写,中文意译为“二进位数字”
或“二进位”,在不会引起混淆时也可以简称为“位”。
比特只有两种状态(取值):它或者是数字0,或者是数字1。
比特既没有颜色,也没有大小和重量。比特是组成数字数据的最小单位。
数据处理的基本单位
什么是比特
比特是计算机和其他所有数字系统处理、存储和传输数据的最小单位,如二进制数0101就是4比特。一般用小写的字母“b”表示。
当前计算机中某些中央处理器,用电压的高低来区分两种状态,如2V左右为高电平,表示1;,表示0。
约定:大写字母“B”表示1个“字节”(byte) ,用小
写的“b”表示1个比特。每个字节包含8个比特,
数据处理的基本单位
比特的存储
在计算机等数字系统中,比特的存储经常使用一种称为触发器的双稳态电路来完成。触发器有两个稳定状态,可分别用来表示0和1,在输入信号的作用下,它可以记录1个比特。
CPU内部比特的表示
CPU内部通常使用高电平表示1,低电平表示0




0
1
0
V
+3v
0
1
0
内存储器中比特的存储
计算机存储器中用电容器存储二进位信息:当电容的两极被加上电压,它就被充电,电压去掉后,充电状态仍可保持一段时间,因而1个电容可用来存储1个比特
信息存储原理
电容C处于充电状态时,表示1
电容C处于放电状态时,表示0
存储单元
字线
位线
C
读放大器
集成电路技术可以在半导体芯片上制作出以亿计的微型电容器,从而构成了可存储大量二进位信息的半导体存储器芯片
断电后信息不再保持!
磁盘表面微小区域中,磁性材料粒子的两种不同的磁化状态分别表示0和1
磁盘中比特的表示与存储
磁性材料粒子
磁头,用于写入和读出信息
“0”
“1”
旋转方向
磁盘片
光盘中比特的表示与存储
光盘则通过“刻”在盘片光滑表面上的微小凹坑来记录二进位数据。
磁道
扇区
磁盘表面被分为许多同心圆,每个同心圆称为一个磁道。每个磁道都有一个编号,最外面的是0磁道
每个磁道被划分为若干段(段又叫扇区),每个扇区的存储容量均为512字节。每个扇区都有一个编号
数据处理的基本单位
存储容量经常使用的单位有:
千字节(kilobyte,简写为KB),1KB=210字节=1024B
兆字节(megabyte,简写为MB),1MB=220字节=1024KB(兆字节)
吉字节(gigabyte,简写为GB),1GB=230字节=1024MB(千兆字节)
太字节(terabyte,简写为TB),1TB=240字节=1024GB(兆兆字节)
拍字节(petabyte,简写为PB),1PB=250字节=1024TB(千万亿字节)
艾字节(exabyte,简写为EB),1EB=260字节=1024PB(百亿亿字节)
注意:磁盘、U盘、光盘等外存储器制造商采用1MB=1000KB,1GB=1000000KB来计算其存储容量。