2.2.1.计算机中和存储有关的硬件设备

计算机的存储设备是计算机的重要组成部分，主要可以分为两大类：内存和外存。

内存是计算机的主存储器，用于存储和检索运行中的程序和数据。它的特点是读写速度快，但断电后数据会丢失。

内存可以分为随机存储器 (RAM)和只读存储器 (ROM)。

外存是计算机的辅助存储器，用于存储不能在内部存储器中存储的大量数据。它的特点是存储容量大，数据可以长期保存，但读写速度较慢。

外存包括常见的硬盘、U盘等，它们都可以与计算机连接以实现数据的存储和传输。

随着大数据应用越来越广，现在比较流行云存储。

云存储是将数据和文件存储在由第三方托管的多台虚拟服务器上，用户可以通过网络连接访问这些数据和文件。

提供商负责安全存储、管理、维护设备，以确保用户在需要时能够访问数据。

RAM、ROM、寄存器和 Cache都是计算机中重要的存储设备，但它们之间存在着一些明显的异同。

相同点：

这些存储设备都是用来存储数据的，但它们的数据存储方式、读取速度和容量大小都有所不同。 不同点：

(1)数据存储方式：RAM 和 Cache 的数据存储在断电后会被清除，而 ROM 的数据存储在断电后仍然可以保持。

(2) 读取速度: 寄存器> Cache > RAM > ROM, 寄存器的读取速度最快, Cache 次之, RAM 再次之, ROM 最慢。

(3) 容量大小: 寄存器< Cache < RAM< ROM，寄存器的容量最小,Cache的容量大但远小于 RAM,ROM 的容量最大。

2.2.2.计算机中的信息存储

从上一章我们知道，在计算机系统中，信息被存储为二进制数据，即0和1。这些数据可以代表各种类型的信息，如数字、文本、图片和视频等。

在计算机存储中，衡量存储大小的主要单位是字节 (byte)，1字节等于8比特(bit) , 即8个0或1。

实际应用中，通常使用的单位更大，如KB (千字节)、MB (兆字节)、GB (千兆字节)和 TB (太字节),每个之间的进率是1024。

1TB=1024GB1G=1024M1M=1024K 1K=1024B

(一)数字信息

计算机系统使用二进制系统，在这个系统中，每个数字都表示为一系列的0和1。例如，十进制数字10 在二进制中表示为1010。

(二)文本信息

文本信息在计算机中以字符的形式存储，每个字符都有一个对应的ASCII码。ASCII码是一个八位的二进制数，最高位是0，所以可用于表示128个不同的字符，包括字母、数字、标点符号等。

(三)图片信息

图片是由像素构成的，每个像素都有自己的颜色。颜色通常由 RGB (红绿蓝)值表示，每个值都在0-255的范围内。将这三个值组合在一起，就可以得到一个像素的颜色。图片在计算机中以位图 (bitmap)的形式存储，这是一个由二进制位组成的矩阵，每个位代表一个像素的颜色。

不同图片格式的存储空间计算方式略有不同，以下是一些常见图片格式的存储空间计算方法：

1、JPEG格式:

JPEG是一种有损压缩格式，其压缩算法会损失一部分图像数据。因此，JPEG格式的图片存储空间略小于无损压缩格式的图片存储空间，但相差不大。计算JPEG格式图片的存储空间时，需要考虑压缩比和图像质量等因素。

2、PNG格式:

PNG 是一种无损压缩格式，其压缩算法不会损失任何图像数据。因此，PNG格式的图片存储空间略大于有损压缩格式的图片存储空间。计算PNG 格式图片的存储空间时，需要考虑图像数据的复杂度和压缩比等因素。

3、GIF 格式

GIF 是一种同时支持无损和有损压缩的图片格式。其中，无损压缩适用于小图像和色彩数量不多的情况，而有损压缩适用于大图像和色彩数量较多的情况。计算GIF格式图片的存储空间时，需要考虑图像数据的复杂度和压缩比等因素。

4、BMP 格式:

BMP 是一种无压缩的图片格式，其存储空间等于图像数据的实际大小。计算 BMP 格式图片的存储空间时，需要考虑图像数据的复杂度和颜色深度等因素。

图片存储的计算公式：像素*(颜色深度/8)*压缩比

颜色深度是指用于显示或打印像素的颜色数目的多少。颜色深度通常用“位”来描述。

常见的颜色深度有1位、8位、24位和32位。

1位 (灰度图片)的图像包含2种颜色

8位的图像包含256种颜色

24位 (三原色)的图像包含1670万种颜色

32位的图像包含2^32 种颜色。

颜色深度越大，数字图像所具有的颜色和精确度就越丰富，但同时也会增加图片占用的存储空间。

颜色深度可以看作是一个调色板，它决定了屏幕上每个像素点支持多少种颜色。色深位数越高，颜色就越多，所显示的画面色彩就越逼真。

(四)视频信息

视频是由连续的图片帧组成的，每一帧都由像素和颜色信息组成。视频在计算机中通常以视频文件格式存储，如MP4或AVI。这些文件实际上是包含了一系列图片 (帧)和元数据的压缩文件。

图片存储的计算公式：像素*(颜色深度/8)*压缩比

颜色深度是指用于显示或打印像素的颜色数目的多少。颜色深度通常用“位”来描述。

常见的颜色深度有1位、8位、24位和32位。

1位 (灰度图片)的图像包含2种颜色

8位的图像包含256种颜色

24位 (三原色)的图像包含1670万种颜色

32位的图像包含2^32种颜色。

颜色深度越大，数字图像所具有的颜色和精确度就越丰富，但同时也会增加图片占用的存储空间。

颜色深度可以看作是一个调色板，它决定了屏幕上每个像素点支持多少种颜色。色深位数越高，颜色就越多，所显示的画面色彩就越逼真。

(四)视频信息 视频是由连续的图片帧组成的，每一帧都由像素和颜色信息组成。视频在计算机中通常以视频文件格式存储，如MP4或AVI。这些文件实际上是包含了一系列图片 (帧)和元数据的压缩文件。

2.2.3. C++中的信息存储

在 C++编程中，我们需要掌握的信息存储知识有：

(一)基本类型：包括整型、浮点型、字符型和布尔型等。 这些类型在内存中占用固定大小的存储空间，例如， int类型占用4个字节, char类型占用1个字节。 float (单精度浮点数) 占用4字节, double(双精度浮点数)占用8字节。这些类型在内存中以二进制形式直接存储。

(二)复合类型 这些类型可以由多个基本类型或复合类型的元素组成，并在内存中占用连续的存储空间，包括数组、结构体和联合体等。

1、数组 (Array) :

数组是一种线性数据结构，可以存储相同类型的多个元素。在内存中，数组的大小是元素数量乘以元素的大小。譬如， inta[10]，占用的空间大小为40字节 (一共10个整型元素，每个元素占4个字节)

2、结构体 (Struct) :

结构体是一种可以将多种不同类型的数据组合在一起的数据结构。 例如，你可能会有一个表示人的结构体，包含姓名(字符串)，年龄(整数)和身高 (浮点数)。在内存中，结构体的大小是所有成员大小的总和。

3、字符串 (String) :

字符串是一种特殊的数组，用于存储字符序列。在C++中，字符串以空字符 ('\0')结尾。内存中的字符串占用的空间是字符串中字符的数量加上结尾空字符。

(三)指针类型

指针 (Pointer)：指针是一种特殊类型的变量，它存储的是另一个变量的内存地址，而不是值本身。通过指针，我们可以直接访问和修改另一个变量的值。 在内存中，指针本身占用固定的大小 (在$32$位系统上是$4$字节，$64$位系统上是$8$字节)。