CrashCourseComputerScience

课程全名:Crash Course Computer Science

学习资料:

  1. Youtube 原视频
  2. b站搬运中字视频

19 存储

Hint

RAM断电之后会丧失所有存储,人们需要能长期存储数据需要容器storage

打孔纸卡:早期存储方式,存储后无法修改。

延迟线存储器:每一个时刻只能从前到后读取一位数据(顺序访问存储器),被用于EDVAC计算机上,如下图。

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磁芯存储器:最早的随机访问存储器,可以随时任意访问一位数据

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磁带存储:便于大量使用,但是跳转访问特定位置需要倒带+快进,读取原理如下。

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硬盘存储:磁制圆盘表面存储。寻道时间seek time:硬盘表面的数据被访问所需要的时间。

存储层次结构:搭配使用少量高速昂贵的,和大量低速便宜的,如下。

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软盘floppy disk:为了便携,小容量,存取慢,U盘的早期平替。

激光盘compact disk(CD):DVD,光盘等,表面有小凹槽,会被读取为0,1.

固态硬盘SSD:里面全都是集成电路,寻道时间很短。

ROM (Read-Only Memory) 只读存储器

  1. 永久性:ROM中的数据在断电时不会丢失,因此被称为非易失性存储器。
  2. 只读性:ROM的内容只能被读取,无法直接修改。它通常在制造过程中被预先写入或烧录,供计算机系统在启动时使用。

Note

storageVS memory:前者指的是长期数据容器,写入速度较慢;后者指的是机器自己的的内存,写入速度较快。


20 文件

Hint

文件的本质都是存储起来的一系列二进制码,但读取方式不一样。

TXT:文本数据,text,本质是一串二进制数,利用asc码来对应

WAV:声波数据,wave元数据在前,记录音频的特性,具体的内容数据灾后,元数据形式如下。

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BMP:像素图片,bitmap,开头也是元数据,描述图片大小,格式等,后面是逐个像素的RGB值。

目录文件:一个记录其他文件位置的文件,通常在存储器最开始的位置,通常还会记录文件何时创建,由谁创建,是否可以修改等。

文件系统:对目录文件的自动管理系统

平面文件系统:文件从前到后线性排列,管理存储的分块block

Warning

删除文件时,计算机只会删除目录文件中关于这个文件的记录 ,因此部分删除的文件可以恢复。

碎片整理defragementation:把顺序打乱的存到不同块里的文件整理成连续的,文件系统自动完成。

分层文件系统:目录文件不仅指向文件,还指向其他目录文件。此时最初的目录文件成为根目录。当文件产生增加,多个目录文件都需要修改。


21 压缩

Hint

早期的文件存储方式简单而又需要巨量单位,对早期的存储单元容量有巨大挑战,同时也大大降低的数据的便携性。

游程编码:在相同元素前加上一个重复次数(游程)编码。

字典编码:用(元素编码:次数)的方式记录。

霍夫曼树:一种高效的字典编码方式,高频率出现的部分编码会短,低频率出现的部分编码会长,如下图。

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无损压缩:可以完全还原。

有损压缩:音频压缩,电话常用,视频通话也常用。

MP3:非常常用的音频压缩格式,大幅减小音频体积。

JPEG:一种图片压缩编码,有损,但是肉眼几乎无法分辨。

感知编码:删掉人类无法感知的部分,来自心理物理学

时间冗余temporal redundancy:在视频压缩中,视频只会储存变化的像素

MPEG-4:一种视频压缩编码,会更高效的捕捉变化帧


22 命令行界面

Hint

早期的计算机笨重昂贵,只能一次性加入程序和输入,然后得到一个输出。人类为了迁就计算机做出了不少妥协。随着技术进步,计算机的性能和反馈便的更加及时,所以一种更加频繁的实现人机交互的方式应运而生。

人机交互:人通过与计算机的及时交互。

QWERTY布局:键盘的经典布局,读法/kaurty/

命令行交互:人打一行,电脑打一行的交互方法。

电传打字机界面:借用电子传真的风格,实现在纸张上的人机交互界面

虚拟电传打字机界面(终端):电子屏幕化的电传打印机界面

Zork游戏:最早的电子互动小说类游戏,MMORPG类的始祖。

本系列有游戏速成课


23 屏幕与2D显示

阴极射线屏幕

矢量扫描:用电子直接画

光栅扫描:一行一行扫描

LCD:光栅扫描,每秒更新多次rgb值

字符生成器:历史上第一块显卡,因为内存限制,图形界面只能显示字符

字符缓冲区:存储编码与字符对应关系的内存区域

矢量模式:一切都用线段画出来,包括字符,还可制作动画。

CAD软件:Computer aid design软件

光笔与sketchpad:早期的屏幕与触控笔

位图显示:内存中的一个位位对应一个像素

原本的视频储存在内存的帧缓冲区,现在的视频直接储存在高速视频内存里(VRAM),其在显卡上,访问更快。