计算机是如何存储数据的

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计算机是如何存储数据的?

前端为什么要学编程基础?

  • 操作系统运行在硬件之上
  • 浏览器运行在操作系统之上
  • HTML/CSS/JS运行在浏览器之上
  • HTML/CSS/JS和数据都来自服务器

存在三层依赖,所以我们前端需要学习编程基础,我们才会知道

  • CSS/JS是怎样运行的?

  • JS的变量存储在哪里?

  • 数据怎么从服务器获取?

计算机: 二进制的世界

  1. 如何存储0和1
  2. 如何存储数字
  3. 如何存储字符
  4. 如何存储中文
  5. 如何存储所有字符
  6. 如何用更少的空间来存储

1.内存如何存储0和1*

计算机首先纵向,从上往下选中8个点,然后横向输入电量

存储

  • 1就充电(变成红色)
  • 0就不充电(不变色)

读取

  • 电量大于50% 就是1
  • 电量小于50% 就是0

通过这样内存就实现可以存储0和1

2. 如何存储数字*

计算机只存储0和1,所以存储数字,需要将数字转换为二进制的0和1

十进制 –> 二进制

37(10) == 100101(2) 括号里面的数字代表是什么进制

*代表是乘,^代表是多少次方,?代表未知,需要求出来 

1
2
3
4
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6
37(10)  = 3 * 10^1 + 7 * 10^0
		= n1 * 2^? + n2 * 2^?
		= 32 + 4 + 1
		= 1 * 2^5 + 1 * 2^2 + 1 * 2^0
		= 1 * 2^5 + 0 * 2^4 + 0 * 2^3 + 1 * 2^2 + 0 * 2^1 + 1 * 2^0
		= 100101(2)

-37(10) == -100101(2)

负数会以补码的形式存储,比较复杂,这里不做多讲

0.75(10) == 0.11(2)

1
2
3
4
5
0.75(10)  = 7 * 1/10 + 5 * 1/10^2
		  = n1 * 1/2 + n2 * 1/4
		  = 0.5 + 0.25
		  = 1* 1/2 + 1 * 1/4
		  = 0.11(2)

小Tips:

为了方便书写,一般会将二进制写为十六进制

二进制 –> 十六进制,每四个二进制代表一个十六进制数

举个例子下面的转换可以跟这个例子推出来:

1111(2) –> F(16)

1
1111(2) = 2^3 + 2^2 + 2^1 + 2^0 = F(16)
二进制 十六进制
0001 1
0010 2
0011 3
0100 4
0101 5
0110 6
0111 7
1000 8
1001 9
1010 A
1011 B
1100 C
1101 D
1110 E
1111 F

3.如何存储字符*

将每个字符编号

ASCII(American Standard Code for Information Interchange,美国信息交换标准代码)

美国信息交换标准代码是基于拉丁字母的一套计算机编码系统。它主要用于显示现代英语，而其扩展版本EASCII则可以部分支持其他西欧语言，并等同于国际标准ISO/IEC 646。

你想存储a,就需要存储97(10)对应的二进制

1
2
3
4
5
97(10)  = 9 * 10^1 + 7 * 10^0
		= n1 * 2^? + n2 * 2^?
		= 64 + 32 + 1
		= 1 * 2^6 + 1 * 2^5 + 1 * 2^0
		= 01100001(2) == 61(16)

你想存储A,就需要存储65(10)对应的二进制

1
2
3
4
5
65(10)  = 6 * 10^1 + 5 * 10^0
		= n1 * 2^? + n2 * 2^?
		= 64 + 1
		= 1 * 2^6  + 1 * 2^0
		= 01000001(2) == 41(16)

通过上面的例子说明计算机会认为A和a是不一样,因为所对应的ASCII不同

4. 如何存储中文

5.如何存储所有字符

  • Unicode 字符集
  • unciode万国码,将全球字符编号,包括中日韩文字、藏文、盲文、楔形文字、 颜文字:-)、 绘文字

6. 如何将Unicode存到计算机里

低性价比

a -> 00000000 00000000 00000000 011000012 = 0061(16)

你 -> 00000000 00000000 01001111 011000002 = 4F60(16)

高性价比 UTF-8

a -> 01100001

你-> 11100100 10111101 10100000

低性价比,因为计算机需要使用4个字节来存储

下面解释一下”你”的UTF-8

1
2
3
4
5
//Unicode
你 -> 00000000 00000000 01001111 011000002
//utf-8
你-> 11100100 10111101 10100000
//1110 表示告诉计算机,读取的时候往后读三个字节,每个字节开头都是10,除我之外,10都是表示我跟着前面的

UTF-8 是一种编码方式，不是字符集

UTF-8的编码方式

现实问题

  • 为什么有些中文软件喜欢用GBK,不用Unicode?
    • 因为在93年-99年都在使用GB 13000,GBK这两种
  • Javascript使用Unicode字符集,但是没有使用UTF-8编码