计算机系统之核心概念及软硬件实现
计算机系统之核心概念及软硬件实现

1.4 数字信息

1.4.1 空间量化

由于计算机是电子设备,因此,信息以电子信号的形式进行存储和处理。信号就是电子线路中的电压等级。每个信号要么是高电平,用数字 1 表示,要么是低电平, 用数字 0 表示。即被称为 二进制数字(比特)。

ASCII 表

CODEHEXCHAR
000NULNull
101SOHStart of heading
202STXStart of text
303ETXEnd of text
404EOTEnd of trans.
505ENQEnquiry
606ACKAck.
707BELBell
808BSBack space
909HTHorizontal tab
100ALFLine feed
110BVTVertical tab
120CFFForm feed
130DCRCarriage return
140ESOShift out
150FSIShift in
1610DLEData line escape
1711DC1Device control 1
1812DC2Device control 2
1913DC3Device control 3
2014DC4Device control 4
2115NAKNegative ack.
2216SYNSynchronous idle
2317ETBEnd of block
2418CANCancel
2519EMEnd of medium
261ASUBSubstitute
271BESCEscape
281CFSFile separator
291DGSGroup separator
301ERSRecord separator
311FUSUnit separator
3220Space
3321!
3422"
3523#
3624$
3725%
3826&&
3927
4028(
4129)
422A*
432B+
442C,
452D
462E.
472F/
48300
49311
50322
51333
52344
53355
54366
55377
56388
57399
583A:
593B;
603C<&lt;
613D=
623E>&gt;
633F?
6440@
6541A
6642B
6743C
6844D
6945E
7046F
7147G
7248H
7349I
744AJ
754BK
764CL
774DM
784EN
794FO
8050P
8151Q
8252R
8353S
8454T
8555U
8656V
8757W
8858X
8959Y
905AZ
915B[
925C\
935D]
945E^
955F_
9660`
9761a
9862b
9963c
10064d
10165e
10266f
10367g
10468h
10569i
1066Aj
1076Bk
1086Cl
1096Dm
1106En
1116Fo
11270p
11371q
11472r
11573s
11674t
11775u
11876v
11977w
12078x
12179y
1227Az
1237B{
1247C|
1257D}
1267E~
1277FDelete
CODEHEXCHAR
12880&euro;
12981
13082&sbquo;
13183ƒ&fnof;
13284&bdquo;
13385&hellip;
13486&dagger;
13587&Dagger;
13688ˆ&circ;
13789&permil;
1388AŠ&Scaron;
1398B&lsaquo;
1408CŒ&OElig;
1418D
1428EŽ
1438F
14490
14591&lsquo;
14692&rsquo;
14793&ldquo;
14894&rdquo;
14995&bull;
15096&ndash;
15197&mdash;
15298˜&tilde;
15399&trade;
1549Aš&scaron;
1559B&rsaquo;
1569Cœ&oelig;
1579D
1589Ež
1599Fÿ&yuml;
160A0 &nbsp;
161A1¡&iexcl;
162A2¢&cent;
163A3£&pound;
164A4¤&curren;
165A5¥&yen;
166A6¦&brvbar;
167A7§&sect;
168A8¨&uml;
169A9©&copy;
170AAª&ordf;
171AB«&laquo;
172AC¬&not;
173AD­&shy;
174AE®&reg;
175AF¯&macr;
176B0°&deg;
177B1±&plusmn;
178B2²&sup2;
179B3³&sup3;
180B4´&acute;
181B5µ&micro;
182B6&para;
183B7·&middot;
184B8¸&cedil;
185B9¹&sup1;
186BAº&ordm;
187BB»&raquo;
188BC¼&frac14;
189BD½&frac12;
190BE¾&frac34;
191BF¿&iquest;
192C0À&Agrave;
193C1Á&Aacute;
194C2Â&Acirc;
195C3Ã&Atilde;
196C4Ä&Auml;
197C5Å&Aring;
198C6Æ&AElig;
199C7Ç&Ccedil;
200C8È&Egrave;
201C9É&Eacute;
202CAÊ&Ecirc;
203CBË&Euml;
204CCÌ&Igrave;
205CDÍ&Iacute;
206CEÎ&Icirc;
207CFÏ&Iuml;
208D0Ð&ETH;
209D1Ñ&Ntilde;
210D2Ò&Ograve;
211D3Ó&Oacute;
212D4Ô&Ocirc;
213D5Õ&Otilde;
214D6Ö&Ouml;
215D7×&times;
216D8Ø&Oslash;
217D9Ù&Ugrave;
218DAÚ&Uacute;
219DBÛ&Ucirc;
220DCÜ&Uuml;
221DDÝ&Yacute;
222DEÞ&THORN;
223DFß&szlig;
224E0à&agrave;
225E1á&aacute;
226E2â&acirc;
227E3ã&atilde;
228E4ä&auml;
229E5å&aring;
230E6æ&aelig;
231E7ç&ccedil;
232E8è&egrave;
233E9é&eacute;
234EAê&ecirc;
235EBë&euml;
236ECì&igrave;
237EDí&iacute;
238EEî&icirc;
239EFï&iuml;
240F0ð&eth;
241F1ñ&ntilde;
242F2ò&ograve;
243F3ó&oacute;
244F4ô&ocirc;
245F5õ&otilde;
246F6ö&ouml;
247F7÷&divide;
248F8ø&oslash;
249F9ù&ugrave;
250FAú&uacute;
251FBû&ucirc;
252FCü&uuml;
253FDý&yacute;
254FEþ&thorn;
255FFÿ&yuml;

一个 8 位的序列被称为字节(byte)。

代表小量的常见公制前缀

倍数前缀前缀字母
10 ^ {-3}milli-m
10 ^ {-6}micro-μ
10 ^ {-9}nano-n
10 ^ {-12}pico-p

代表大数的十进制前缀和二进制前缀

十进制倍数十进制前缀十进制前缀字母二进制倍数二进制前缀二进制前缀字母
10 ^ 3 = 1000kilo-K2 ^ {10} = 1024kibi-Ki
10 ^ 6 = 1000 ^ 2mega-M2 ^ {20} = 1024 ^ 2mebi-Mi
10 ^ 9 = 1000 ^ 3giga-G2 ^ {30} = 1024 ^ 3gibi-Gi
10 ^ {12} = 1000 ^ 4tera-T2 ^ {40} = 1024 ^ 4tebi-Ti
10 ^ {15} = 1000 ^ 5peta-P2 ^ {50} = 1024 ^ 5pebi-Pi

字节的缩写字母是大写字母B,位的缩写是小写字母b。如8 GiB代表8 \times 2 ^ {30} 个字节。

1.4.2 时间量化

计算机系统中的时间由两部分组成,其一是计算时间,即 CPU 执行其指令集中的一条指令所花费的时间;其二是传输时间,即信息从系统的一个组件移动到另一个组件所花费的时间。

CPU 的速度用 GHz 来衡量,它的含义是千兆赫兹,一种频率单位。1 赫兹是指每秒 1 个时钟周期。Mc2 层上的每条计算机指令需要一个时钟周期来执行。例如,4.6 GHz CPU 的执行速度为每秒 46 亿个时钟周期。

1.4.3 快速响应码(QR码)

QR 码有 40 个版本,21 \times 21 位是版本 1,25 \times 25 是版本2。

QR 码使用的错误纠正技术与蓝光光盘表面划痕并导致读取错误时采用的技术是一样的。

纠错级别可纠错编码条件
L7% 被损坏
M15% 被损坏
Q25% 被损坏
H30% 被损坏

QR 码中四种纠错级别

1.4.4 图像

与计算机系统中所有的信息一样,图像也是以二进制形式存储的。

存储图像的位深(bit depth)是指存储一个像素所需要的位数。

如果是彩色图片,那么每个像素点有三种子像素,分别代表红绿蓝。每个子像素有一个位深。彩色像素的总位数有时也被称为色深(color depth,色彩深度)。若每个子像素有256级亮度,那么其总位深就是 3 \times 8 = 24

目前,只有两个计算机系统主导了商业市场——Intel/AMD 系统和 ARM 系统。Intel 和 Advanced Micro Devices(AMD)是台式计算机和笔记本电脑常见的 x86 系列计算机的制造商。而像只能手机和平板电脑这样的移动设备,则被 Advanced RISC Machines(ARM)系统占据了市场。

本文为原创文章,欢迎分享,勿全文转载,如果内容你实在喜欢,可以加入收藏夹,说不定哪天故事又继续更新了呢。
本文地址:https://qoogle.top/chapter-one-of-computer-system-core-concepts-and-software-and-hardware-implementation/
最后修改日期:2020年1月31日

作者

留言

撰写回覆或留言

发布留言必须填写的电子邮件地址不会公开。