《计算机网络基础》存储和信息编码（举一反三考点练）-讲义（广西）

《计算机网络基础》存储和信息编码-讲义 （7）了解常见网络信息编码形式（非归零编码、曼彻斯特编码、差分曼彻斯特编码）和存储单位的概念，会进行存储单位的换算： 知识点一 存储 一、基本概念 存储单位用于衡量数据的大小，分为以位（bit）和字节（Byte）为基础的二进制/十进制两套体系。 1. 位（bit，简写为b） 计算机中数据存储的最小单位，取值只能为0或1。所有数据在底层都以二进制位的形式存储和处理。 2. 字节（Byte，简写为B） 计算机中数据存储的基本单元，1 Byte = 8 bit。日常文件大小通常以字节为单位（如一个英文字母占1字节，一个汉字占2字节）。 3. 字（Word） CPU一次处理的数据长度（32位CPU一次处理32位即4字节，64位CPU一次处理64位即8字节）。字长取决于处理器架构，与存储单位无固定换算关系。 二、二进制存储单位（计算机内部使用，2¹⁰=1024进制） 计算机内存和操作系统采用二进制换算，各级单位之间以1024（2的10次方）为进率： 1 KB = 1024 B（2¹⁰B）， 1 MB = 1024 KB（2²⁰B）， 1 GB = 1024 MB（2³⁰B）， 1 TB = 1024 GB（2⁴⁰B）， 1 PB = 1024 TB（2⁵⁰B）。 适用场景：内存条容量（如8GB内存条中的"GB"为二进制GB）、操作系统显示的磁盘容量。 三、十进制存储单位（存储设备厂商使用，10³=1000进制） 硬盘、U盘等存储设备厂商为简化标注，采用十进制换算，各级之间以1000为进率： 1 KB = 1000 B，1 MB = 1000 KB（10⁶B），1 GB = 1000 MB（10⁹B），1 TB = 1000 GB（10¹²B）。 由此导致标称容量（厂商十进制）与系统显示容量（操作系统二进制）之间存在差异。 在计算机中，基本存储单元是字节，1 字节等于（ ） A. 4 bit B. 7 bit C. 8 bit D. 16 bit 【答案】C 【解析】字节（Byte）是计算机中数据存储的基本单元，1 Byte = 8 bit。这是最基础的存储单位换算关系，是学习后续KB、MB、GB等单位换算的前提。注意区分：位（bit）是最小单位，字节（Byte）是基本单元，两者不可混淆。 1.（判断题） 在计算机内部使用的二进制存储单位体系中，1 KB = 1000 B，采用十进制进位。（ ） 【答案】× 【解析】计算机内部（操作系统、内存）采用二进制存储单位体系，以1024为进率：1 KB = 1024 B（2¹⁰B），而非1000 B。十进制（1000进制）由硬盘、U盘厂商使用。题干两处错误：（1）计算机内部不使用十进制；（2）1 KB≠1000 B。这是广西对口考试的常考陷阱。 2.（单项选择题） 某用户在电脑城购买了一块标称容量为1TB的硬盘，安装到计算机后操作系统显示的可用容量约为931GB，造成这种差异的根本原因是（ ） A. 硬盘存在物理坏道导致容量减少 B. 操作系统文件和分区表占用了部分空间 C. 厂商采用十进制，操作系统采用二进制 D. 硬盘格式化后容量自然减少 【答案】C 【解析】根本原因是厂商和操作系统采用了不同的换算进制：厂商采用十进制（1TB=1000⁴=10¹²B），操作系统采用二进制（1TB=1024⁴≈1.1×10¹²B）。系统显示容量=10¹²÷2⁴⁰≈0.909TB×1024≈931GB。A、B、D均为干扰项：坏道是物理损坏、格式化开销极小（几MB级）、分区表占用可忽略。只有进制差异能解释约7%的容量差。 3.（填空题） 计算机存储，某厂商标称容量为1TB的硬盘，在Windows操作系统中显示的可用容量约为______ GB。 【答案】931 1.（判断题） 位是计算机中数据存储的最小单位，取值只能是0或1，8个位组成1个字节。（ ） （ ） 【答案】√ 【解析】位（bit，简写b）是存储最小单位，仅能表示0或1两种状态。8 bit = 1 Byte，这是计算机存储体系的底层基础。所有数据（文字、图片、音视频）在计算机中最终都以二进制位的形式存储。该知识点是存储单位的基础概念。 2.（填空题） 按二进制计算：1 MB = ______ B（用数字表示）；1 GB = ______ KB；______ MB = 1 TB。 【答案】1048576；1048576；1048576 【解析】1MB = 1024 × 1024 = 1048576 B（2²⁰B）；1GB = 1024 × 1024 = 1048576 KB；1TB = 1024 GB = 1024 × 1024 = 1048576 MB。记忆技巧：每跨越一级（KB→MB→GB→TB）乘以1024，跨两级乘以1024²=1048576，跨三级乘以1024³≈10.7亿。 3.（单项选择题） 以下各选项中，表示的数据容量最大的是（ ） A. 1024 KB B. 100 MB C. 1 GB D. 1000 B 【答案】C 【解析】统一换算：A=1024KB=1MB；B=100MB；C=1GB=1024MB；D=1000B<1KB<1MB。比较得1024MB>100MB>1MB>1000B，故C最大。解题关键：先将所有选项转换为同一单位再比较，注意区分二进制1024进率和十进制1000进率。 知识点二 信息编码 一、非归零制编码（NRZ） NRZ是最基础的编码方式，分为两种： 1. NRZ-L（电平编码） 用固定电平直接表示二进制：高电平（+V）表示1，低电平（-V）表示0。原理最为直观。 2. NRZ-I（翻转编码） 数据1导致电平翻转（高→低或低→高），数据0保持当前电平不变。接收端通过检测电平跳变来识别1。 NRZ的核心特点：编码效率100%（带宽利用率最高），但连续多个相同比特时信号无变化，接收端容易丢失同步，需要额外的外部时钟。 二、曼彻斯特编码（Manchester） 每个比特周期的正中间位置必有一个跳变，该跳变兼具双重功能：既表示数据值，又提供时钟同步信号（自同步）。 标准约定：高→低跳变表示1，低→高跳变表示0（不同实现可能约定相反）。 核心特点：自带同步信号，无需额外时钟线，抗干扰能力中。但每比特需要2个信号状态变化，编码效率仅50%。应用：传统10Mbps以太网、令牌环网。 三、差分曼彻斯特编码（Differential Manchester） 比特周期开始处和中间处均有跳变，分工明确： 开始处跳变表示数据值：有跳变→表示0，无跳变→表示1（需依赖前一个比特结束时的电平状态）。 中间跳变固定用于时钟同步（与数据值无关）。 核心特点：抗干扰能力优于标准曼彻斯特编码（最高），同步更稳定。但编码复杂度较高，效率仍为50%。应用：令牌环网、部分局域网协议。 特性 非归零编码（NRZ） 曼彻斯特编码 差分曼彻斯特编码 同步方式 外部时钟 自同步（中间跳变） 自同步（开始跳变） 编码效率 100% 50% 50% 抗干扰能力 低 中 高 典型应用 串口、存储内部 10Mbps 以太网 令牌环网 以下编码方式中，编码效率最高的是（ ） A. 非归零制编码 B. 曼彻斯特编码 C. 差分曼彻斯特编码 D. 以上编码效率相同 【答案】A 【解析】NRZ每个时钟周期传输1个比特，编码效率为100%。曼彻斯特和差分曼彻斯特编码 1. （判断题） 在NRZ-I编码中，当数据为1时电平保持，当数据为0时电平翻转。（ ） 【答案】× 【解析】NRZ-I的规则恰恰相反：数据为1时电平翻转（高→低或低→高），数据为0时电平保持。题干将1和0对应的动作描述反了。NRZ-L则是高电平=1、低电平=0（无翻转概念）。区分NRZ-L（固定电平）与NRZ-I（翻转编码）是考试易错点。 2.（单项选择题） 以下关于三种编码方式的说法，正确的是（ ） A. NRZ编码自带同步信号，抗干扰能力最强 B. 曼彻斯特编码效率为100%，无需同步时钟 C. 差分曼彻斯特编码抗干扰能力优于曼彻斯特编码 D. 曼彻斯特编码中，中间跳变仅用于同步，不表示数据 【答案】C 【解析】A错误，NRZ无内置同步信号需外部时钟，抗干扰能力低（三项最低）；B错误，曼彻斯特效率50%（每比特2个信号状态），中间跳变自带同步；C正确，差分曼彻斯特抗干扰能力（高）优于曼彻斯特（中）；D错误，曼彻斯特中间跳变同时表示数据和同步（高→低=1、低→高=0）。 3.（填空题） 物理层常见的数据编码方式有三种。在________编码中，数据1导致电平翻转，数据0保持，其编码效率为________，缺点是连续多个相同比特时易________。在曼彻斯特编码中，每个比特周期的________位置必有一个跳变，该跳变既表示________又提供________信号，带宽利用率为________。传统10Mbps以太网采用的是________编码。 【答案】NRZ-I；100%；丢失同步；中间；数据值；时钟同步；50%；曼彻斯特 【解析】综合考查：（1）NRZ-I翻转规则：遇1翻转、遇0保持，效率100%，缺点是无同步易丢失；（2）曼彻斯特中间跳变=数据+时钟双重功能，效率50%；（3）10Mbps以太网=曼彻斯特编码。注意区分差分曼彻斯特中跳变的分工：开始处=数据、中间=同步。 ★（判断题） 曼彻斯特编码中，每个比特周期中间必有一个跳变，该跳变同时承担表示数据和提供时钟同步的功能。（ ） 【答案】√ 【解析】曼彻斯特编码的核心特征就是"一个跳变，两种功能"：跳变方向表示数据值（如高→低=1），跳变时刻提供时钟同步。这使其无需额外的时钟线即可实现收发双方的同步，缺点是每个比特需2个信号状态，效率只有50%。 （填空题） 三种常见数据编码方式的典型应用场景分别为：早期串口通信和存储设备内部使用________编码，传统10Mbps以太网使用________编码，令牌环网使用________编码。 【答案】NRZ；曼彻斯特；差分曼彻斯特 【解析】应用场景速记：NRZ→串口/存储（简单高效）；曼彻斯特→10M以太网（经典应用）；差分曼彻斯特→令牌环网（抗干扰最强）。这是广西对口考试常见的"编码-应用"对应题，要求准确记忆不可混淆。 （单项选择题） 在差分曼彻斯特编码中，关于比特周期中两个跳变（开始处和中间处）的功能分工，描述正确的是（ ） A. 开始处跳变和中间跳变都表示数据 B. 开始处跳变表示数据，中间跳变用于时钟同步 C. 开始处跳变用于时钟同步，中间跳变表示数据 D. 开始处跳变和中间跳变都用于时钟同步 【答案】B 【解析】差分曼彻斯特编码的两个跳变分工明确：开始处跳变表示数据（有跳变→0，无跳变→1），中间跳变固定用于时钟同步。这与标准曼彻斯特编码不同——曼彻斯特编码只有中间一个跳变，同时承担数据和同步两个功能。该区别是考试高频考点。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $