2020—2021-1学期 20202408 《网络空间安全导论》第一周学习总结
2020-2021-1学期 20202408《网络空间安全导论》第一周学习总结
学习内容：《计算机科学概论》第2章： 二进制数值与记数系统、第3章：数据表示法
2.1 数字与计算
数字对计算至关重要。除了使用计算机执行数字运算以外，所有使用计算机存储和管理的信息类型最终都是以数字形式存储的。因此，在开始研究计算机之前，首先需要探讨一下数字。以下是数字的基本分类。
2.2 位置计数法
基数：计数系统的基本数值，规定了这个系统中，使用的数字量和数位位置的值。
位置计数法：一种表达数字的系统，数位按顺序排列，每个数位有一个位值，数字的值是每个数位和位值的乘积之和。
2.2.1 二进制、八进制和十六进制
*以16为基数的计数系统中的16个数字如下所示：0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、A、B、C、D、E、F
*任何计数系统中的最大数字比基数小1
*10这个两个数字表示任何基数值本身
*采用其他基数的数字加减法运算与十进制数中的运算完全一样
2.2.2 其他计数系统中的运算
以二进制为例，0+1等于1,1+1等于0加一个进位：
2.2.3 以2的幂为基数的计数系统
二进制和八进制有种非常特殊的关系。为了便于转换，下表列出了从0到10的十进制数和它们对应的二进制数及八进制数。
图
*把二进制数转换成八进制数，要从最右边的二进制数位开始，每三个数位一组，把每组数字转换成相应的八进制数
*二进制数和八进制数之间可以快速转换的原因在于8是2的幂，同理，在二进制和十六进制之间也存在类似的关系，每个十六进制数都可以用4位二进制数表示：
2.2.4 将十进制数转换成其他数制的数
While（商不是零）
用新基数除这个十进制数
把余数作为答案左边的下一个数字
用商代替这个十进制数
2.2.5 二进制数值与计算机
*每个储存单元成为一个二进制数字，且不能是空的，必须存放1或0
二进制数字：二进制计数系统中的一位数字，可以是0或1
位：二进制数字的简称
字节：8个二进制位
字：一个或多个字节，字中的位数成为计算机的字长
本章难点：
二进制、十进制、八进制、十六进制之间的转换尚不熟练，需要多加练习。
3.1 数据与计算机
数据：基本值或事实
信息：用有效的方式组织或处理过的数据
多媒体：几种不同的媒体类型
数据压缩：减少存储一段数据所需的空间。
带宽：在固定时间从一个地点传输到另一个地点的最大位数或字节数。（网站和它底层的网络具有固有的带宽限制）
压缩率：压缩后数据大小：原始数据大小的值
无损压缩：不会丢失信息的数据压缩技术
3.1.1 模拟数据与数字数据
*计算机使用二进制数值，能减少费用，易于维护
模拟数据：用连续形式表示的信息
数字数据：用离散形式表示的信息
数字化：把信息分割成离散的片段
脉冲编码调制：在两个极端之间跳跃的信号的变化
重新计时：在信号降级太多之前重新插入原数字信号的行为
3.1.2 二进制表示法
*位组合与他们表示的状态之间的实际映射有时候是无关的，然而有时候这种映射是有意义且很重要的
*每当可用的位数增加一位，可以表示的状态的数量就会多一倍
*分配给任何类型的数据的最小存储量通常是2的幂的倍数
3.2 数字数据表示法
数值是计算机系统最常用的数据类型，与其他数据类型不同的是，不必把数字数据映射到二进制代码，因为二进制也是一种计数系统
3.2.1 负数表示法
1.符号数值表示法
即符号表示数所属的分类（正数或负数）、值表示数的量值的数字表示法
*对带符号的整数执行加法和减法操作可以被描述为向一个方向或另一个方向移动一定的数字单位
2.定长量数
*用一半数表示整数，另一半数表示负数，符号由数的量值决定
*在这种模式下执行加法，只需要对两个正数求和，然后舍弃进位即可
*负数的减法运算：A-B=A+(-B)
*这种负数表示法称为十进制补码：负数I用10的k次幂减I表示
3.二进制补码
使用十进制补码计算加法和减法的方式与二进制补码是一样的
4.数字溢出
给结果预留的位数存不下计算出的值的情况
3.2.2 实数表示法
*浮点表示法：标明了符号、尾数和指数的实数表示法
让我们来看看如何把实数常用的十进制表示法转换成浮点表示法
*科学计数法：浮点表示法的一种，小数点总在最左边数字的右侧
3.2.3 文本表示法
*要用数字形式表示文本文档，只需要表示每个可能出现的字符
*字符集：字符和表示它们的代码的清单
3.3.1 ASCII字符集
*用8位表示每个字符，共可以表示256个字符。
*前32个用于特殊用途，如回车符
3.3.2 Unicode字符集
*比前者更大
3.3.3 文本压缩
1.关键字编码
用单个字符代替常用的单词
2.行程长度编码
把一系列重复字符替换为它们重复出现的次数
3.赫夫曼编码
用变长的二进制串表示字符，使常用的字符具有较短的编码
3.4 音频数据表示法
要在计算机上表示音频数据，必须数字化声波，把它分割成离散的、便于管理的片段。方法之一是采集声波的电信号，并用一系列离散的数值表示它
3.4.1 音频格式
MP3凭其高压缩率盛行
3.4.2 MP3音频格式
MP3是一种能播放音乐文件的播放器，主要由存储器（存储卡）、显示器（LCD显示屏）、中央处理器等组成
3.5 图像与图形表示法
3.5.1 颜色表示法
*颜色通常用RGB值表示，本质是三个数字，每个数的所属范围是0~255，但可生成1670万种以上的颜色
*真彩色则指色深度为24位的颜色
3.5.2 数字化图像与图形
*位图和矢量图形
像素：用于表示图像的独立点，代表图像的元素
分辨率：用于表示图形的像素个数
光栅图形格式：逐个像素存储图像信息的格式
元数据：有关数据的数据
矢量图形：用线段和几何形表示图形的方法
3.6 视频表示法
视频编译码器：用于缩减电影大小的方法
时间压缩：根据连续帧之间的差别压缩电影的技术
空间压缩：基于静态图像的压缩技术的电影压缩计数
本章难点：
数字数据表示法、文本表示法等知识点较难理解，需多搜寻课外资料辅以理解
