计算机科学导论：第三章 数据存储

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数据以多种形式出现，包括数字、文本、音频、图像和视频。人们需要处理各种数据类型。计算机领域使用“多媒体”一词来涵盖数字、文本、图像、音频和视频信息。计算机内部数据格式各不相同。整数是完整数字，通常使用定点表示法存储在内存中。无符号整数非负，其表示范围从0到无穷大，存储过程可能有溢出现象。无符号整数的使用提高存储效率，所有位单元均用于存储数字。有符号整数通过符号加绝对值格式存储，前半部分表示正整数，后半部分表示负整数。符号加绝对值格式下，一个位存储单元仅用一位表示符号，其余位用于绝对值。溢出现象发生在位数限制内，计算机丢弃最左位，保留最右位。无符号整数适用于不使用负整数的情况。二进制补码格式是所有有符号数的存储形式，允许正负整数表示。二进制补码表示法下，最左位决定符号，0表示正整数，1表示负整数。有符号数的表示包括两种运算、存储、还原过程。整数表示小结包括定点、无符号整数、符号加绝对值格式和二进制补码表示法。实数（浮点数）的表示采用浮点表示法，通过符号、位移量和定点数三部分组成，利用规范化过程。余码系统（移码）允许正负整数作为无符号数存储，使用偏移量将整数移至非负区。IEEE标准提供浮点数存储规范，示例展示了如何存储和还原IEEE标准浮点数。存储文本涉及文本片段的符号表示和不同编码方法，如ASCII、Unicode和特殊编码，每个符号用位模式表示。音频表示声音或音乐，通过采样、量化和编码过程存储。采样选择有限点测量声音值，量化截取样本值为整数，编码将量化值转换为位模式。图像存储使用光栅图或矢量图，光栅图适用于模拟图像，由像素组成，每个像素具有单独密度值。矢量图由数学公式定义几何形状组合，适用于图像大小调整。视频是图像在时间上的序列，每帧转换为位模式存储，组合表示视频。现今视频通常被压缩存储。