第1章1.2数字技术基础.ppt

数字技术基础
比特
比特与二进制数
信息在计算机中的表示
比特的运算
小结
信息的基本单位 ——比特(bit)
(1)什么是比特
(2)比特的逻辑
(3)比特的存储
什么是比特?
比特(bit,binary digit的缩写)中文翻译为“二进位数字”、“二进位”或简称为“位”
比特只有 2 种取值:0和1,一般无大小之分
比特是组成数字信息的最小单位
数值、文字、符号、图像、声音、命令······都可以使用比特来表示,其具体的表示方法就称为“编码”或“代码”
例用比特表示图像
比特在计算机中如何表示?
在计算机中表示二进位的方法:
电路的高电平状态或低电平状态(CPU)
电容的充电状态或放电状态(RAM)
两种不同的磁化状态(磁盘)
光盘面上的凹凸状态(光盘)
···
例1: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
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
例2: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
比特的存储(1)
存储(记忆)1个比特需要使用具有两种稳定状态的元器件,例如:开关、灯泡等。
在计算机的CPU中,比特使用一种称为“触发器”的双稳态电路来存储
触发器有两个状态,可分别用来记忆0和1,1个触发器可存储1个比特
一组(例如8个或16个)触发器可以存储1组比特,称为“寄存器”
CPU中有几十个甚至上百个寄存器
﹠
﹠
Sd
Rd
Q
Q
断电后信息不再保持!
断电后信息不再保持!
比特的存储(2)
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
存储容量的计量单位
8个比特=1个字节(byte,用大写B表示)
计算机内存储器容量的计量单位:
KB: 1 KB=210字节=1024 B (千字节)
MB: 1 MB=220字节=1024 KB(兆字节)
GB: 1 GB=230字节=1024 MB(吉字节、千兆字节)
TB: 1 TB=240字节=1024 GB(太字节、兆兆字节)
外存储器容量经常使用10的幂次来计算:
1MB=103 KB =1 000 KB
1GB=106 KB =1 000 000 KB
1TB= 109 KB = 1 000 000 000 KB