計算機中儲存單位的認識與理解
計算機上的資訊儲存單位與日常生活中計算單位存在很大的差別,易於導致相關概念的混淆,而且認識這些對測試計算機效能具有很重要的意義。
一. 計算機資訊儲存單位
計算機資訊用二進位制的形式表示常用的單位有 位、字以及位元組。它也是儲存器儲存資訊的最小單位,通常用 b
來表示,如 1b
- 位(bit):計算機中最小的資料單位,存放一位二進位制數,即 0 或 1,例如
11010100
是一個 8 位 2 進位制數 - 位元組(Byte):位元組是計算機表示儲存容量的最常用的儲存單位,為一組相鄰的二進位制數碼。一個位元組由 8 位二進位制數(即 1 B = 8 b) 組成,通常用
B
表示。一個字元佔一個位元組,一個漢字佔兩個位元組。 - 字(word):字是指在計算機中作為一個整體被存取、傳送、處理的一組二進位制數資料長度。一個字通常由多個(一般是位元組的整數倍)位元組構成。
- 字長:一個字的位數(即字長)是計算機系統結構中的一個重要特性。例如,286 微機由 2 個位元組組成,字長為 16位;32位的 468 微機由 4 個位元組組成,字長為 32位。字長是由 CPU 的型別所決定,不同的計算機系統的字長是不同的,常見的有 8 位、16 位、32 位、64 位等,字長越長,計算機一次處理的資訊位就越多,精度就越高,字長是計算機效能的一個重要指標,目前主流微機正在由 32 位機向 64 位機轉變
- 字塊:在資訊處理中,一群字作為一個單元處理的稱為
字塊
字組
)
注意: 字與字長的區別,字是單位,而字長是指標。正如重量與公斤的關係,重量為指標,公斤為單位。重量需要用公斤來衡量
儲存容量的計量單位有 B(位元組)、KB(千位元組)、MB(兆位元組)以及 GB(十億位元組) 等
換算關係如下:
中文單位 | 中文簡稱 | 英文單位 | 英文簡稱 | 換算關係 |
---|---|---|---|---|
位 | 位元 | Bit | b | 1b=0.125B |
位元組 | 位元組 | Byte | B | 1B=1024b |
千位元組 | 千位元組 | KiloByte | KB | 1KB = 1024B |
兆位元組 | 兆 | Megabyte | MB | 1MB = 1024KB |
吉位元組 | 吉 | Gigabyte | GB | 1GB =1024MB |
太位元組 | 太 | Trillionbyte | TB | 1TB =1024GB |
拍位元組 | 拍 | Petabyte | PB | 1PB =1024TB |
艾位元組 | 艾 | Exabyte | EB | 1EB =1024PB |
澤位元組 | 澤 | Zettabyte | ZB | 1ZB =1024EB |
堯位元組 | 堯 | Jottabyte | YB | 1YB = 1024ZB |
二. 幾個概念
關於計算機中常見的幾種概念
- 機器字長:CPU 一次能處理多少位的並行運算,通常與 CPU 的暫存器位數有關。通常計算機的運算器長度和暫存器的位數與機器字長一致。如某機器字長16 位,表示該機器中,每次能完成兩個16 位二進位制數的運算。
- 儲存字長:儲存器中一個儲存單元(儲存地址)所儲存的二進位制程式碼的位數,即儲存器中的 MDR(Memory Address Register,即主存地址暫存器) 的位數
- 指令字長:計算機指令字的位數
- 資料字長:計算機資料儲存所佔用的位數
三. 關於幾個提問
1.機器字長對計算機的影響
機器的字長會影響機器的運算速度。倘若 CPU 字長較短,又要運算位數較多的資料,那麼需要經過兩次或多次的運算才能完成,這樣勢必影響整機的執行速度
機器的字長對硬體的造價也有較大的影響。它將直接影響加法器(或ALU),資料匯流排以及儲存字長的位數。所以機器字長的確不能單從精度和數的表示範圍來考慮
為了適應不同的要求及協調運算精度和硬體造價間的關係,大多數計算機均支援變字長運算,即機內可實現半字長、全字長(或單字長)和雙倍字長運算
2.在C語言中, int 型別資料到底佔多少位元組
跟編譯器有關,16 位的 C 編譯器 int 型佔 2
位元組;32 位和 64 位的編譯器通常是 4
位元組。使用前可以通過 sizeof(int)
看看當前編譯器如何定義的
3. 關於微型計算機的幾個效能指標
一個微型計算機價值的主要依據:價效比
主頻
:CPU(微處理器)的時鐘工作頻率。例如 CPU PIV 主頻 3.0Ghz 以上運算速度
:衡量 CPU 工作快慢的指標(每秒完成多少次運算),可達每秒幾十萬億次。 IBM 最新生產的歐洲最快的超級計算機(名為MareNostrum
)每秒鐘可以運算40
萬億次字長
:CPU 一次可以處理的二進位制位數,字長主要影響計算機的精度和速度,字長越長,計算機處理資料的速度越快,計算精度越高cache
: 高速緩衝儲存器。快取大小也是CPU的重要指標之一,快取容量的增大,可以大幅度提升 CPU 內部讀取資料的命中率主存容量(記憶體容量)
:衡量計算機記憶能力的指標,記憶體越大,機器的執行速度就越快輸入輸出資料傳輸速率
:與外設交換資料的速度。如與硬碟交換資料的速率、印表機的輸出速率等
4.為什麼新買回來的硬碟容量變小了?
正常情況下,儲存器的容量是以 2 的 10 次方進位的,即1kB=1024Byte
、1MB=1024kB
、1GB=1024MB
而硬碟、U 盤的生產廠家是以 1000
進位的,也就是在硬碟上的計算相當於 1kB=1000Byte
、1MB=1000kB
、1GB=1000MB
那麼,如果以一個標準的 500GB 的硬碟為例:
按照硬碟廠家的演算法,500GB 硬碟的實際容量為:
但對於作業系統來說,這麼多位元組的資料實際上是:
相比之下,要比標稱值少了差不多 35GB
,這就是我們所說的變小了