电脑数据存贮器

电脑数据存贮器是一种由电脑组件和记录媒体组成的技术,用于保留数字数据。它是计算机的一个核心功能和基本组成部分。

计算机的中央处理单元(CPU)是通过执行计算来操作数据的。在实践中,几乎所有的计算机都使用一个存储层次结构,它将快速但昂贵的小型存储选项放在靠近CPU的地方,而将较慢但不太昂贵的大型选项放在较远的地方。一般来说,快速的易失性技术(断电后会丢失数据)被称为内存,而较慢的持久性技术被称为存储。

这种区分在冯-诺依曼架构中得到了扩展,CPU由两个主要部分组成。控制单元和算术逻辑单元(ALU)。前者控制CPU和存储器之间的数据流,而后者对数据进行算术和逻辑运算。

功能

如果没有大量的内存,计算机将只能进行固定的操作并立即输出结果。它将不得不重新配置以改变其行为。这对于诸如桌面计算器、数字信号处理器和其他专业设备来说是可以接受的。冯-诺伊曼机器的不同之处在于它有一个存储器,在其中存储其操作指令和数据。这样的计算机用途更广,因为它们不需要为每个新程序重新配置硬件,而是可以简单地用新的内存指令重新编程;它们也倾向于更简单的设计,因为一个相对简单的处理器可以在连续计算之间保持状态,以建立复杂的程序性结果。大多数现代计算机是冯-诺依曼机。

数据组织和表示

现代数字计算机使用二进制数字系统表示数据。文本、数字、图片、音频和几乎任何其他形式的信息都可以被转换成一串比特,或二进制数字,每个比特的值为0或1。最常见的存储单位是字节,相当于8比特。一条信息可以由任何计算机或设备处理,其存储空间足以容纳该条信息的二进制表示,或者简单说是数据。

数据是通过给每个字符、数字或多媒体对象分配一个比特模式来编码的。存在许多编码标准。

通过给每个编码单元增加比特,冗余允许计算机既能检测到编码数据中的错误,又能根据数学算法纠正这些错误。错误一般发生的概率很低,原因是随机位值翻转,或物理位疲劳,存储中的物理位失去了保持可区分的值(0或1)的能力,或由于计算机间或计算机内通信的错误。一个随机的位翻转(例如,由于随机辐射)通常在检测到时被纠正。一个位或一组故障的物理位(具体的故障位并不总是已知的;组的定义取决于具体的存储设备)通常会被自动围起来,从设备中拿出来使用,并被设备中另一个功能相当的组所取代,在那里恢复校正后的位值(如果可能的话)。循环冗余检查(CRC)方法通常用于通信和存储的错误检测。检测到的错误会被重试。

电脑数据存贮器

数据压缩方法在许多情况下(如数据库)允许用更短的比特串来表示一个比特串(压缩),并在需要时重建原始的比特串(解压)。这对许多类型的数据来说,xxx减少了存储量(百分之几),但代价是更多的计算(需要时压缩和解压)。在决定是否对某些数据进行压缩之前,要对存储成本的节省和相关计算的成本以及数据可用性的可能延迟之间的权衡进行分析。

出于安全考虑,某些类型的数据(如信用卡信息)可能在存储中被加密,以防止未经授权的信息从存储快照的大块中重建的可能性。

存储的层次结构

一般来说,存储在层次结构中的位置越低,其带宽就越小,从CPU访问的延迟就越大。这种传统的将存储划分为一级、二级、三级和离线存储的做法也是以每比特的成本为指导的。

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