計算機科學基礎_6 - 內存，文件系統，壓縮

內存&儲存介質

• 紙卡，Paper punch cards
• 延遲線存儲器， Delay Line Memory
• 磁芯，Magnetic Core Memory
• 磁帶，Magnetic Tapc
• 磁鼓，Magnetic Drum Memory
• 硬盤，Hard Disk Drives
• 內存層次結構，Memory Hierarchy
• 軟盤，Floppy Disk
• 光盤，Compact Disk
• 固態硬盤，Solid State Drives

通常來講，電腦內存是「非永久性」，若是電源線不當心拔掉了，內存裏全部數據都會丟失，因此內存叫「易失性」存儲器。相對應存儲器（Storage）

存儲器（Storage）和內存（Memory）有點不一樣，任何寫入「存儲器」的數據，好比硬盤數據會一直存着，直到被覆蓋或刪除，斷電也不會丟失。存儲器是「非易失性」的。

之前是「易失性」速度快，「非易失性」的速度慢，但隨着技術發展，二者的差別愈來愈小。
現在認爲稀鬆日常的技術，好比U盤，能低成本+可靠+長時間存儲上GB的數據。

內存條：

硬盤：

紙卡，Paper punch cards

最先的存儲介質是 打孔紙卡，以及紙卡的親戚 打孔紙帶。到1940年代，紙卡標準是80列12行。一張卡能存960位數據（8012=960）。
最大紙卡程序，是美國軍方的「半自動地面防空系統」簡稱SAGE。一個在1958年投入使用的防空系統。
主程序存儲在62500個紙卡上，大小5MB左右，至關於現在手機拍張照片。
紙卡用了十幾年，由於不用點且便宜耐用。然而壞處是讀取慢，只能寫入一次。打的孔沒法輕易補上。對於存臨時值，紙卡很差用。須要更快更大更靈活的存儲方式。

J. Presper Eckert 在1944年建造ENIAC時發明了一種方法，叫「延遲線存儲器」。
原理：
拿一個管子裝滿液體，如水銀，管子一段放揚聲器，一段放麥克風。揚聲器發出脈衝時，會產生壓力波。壓力波須要時間，傳播到另外一端的麥克風。麥克風將壓力波轉換回電信號。能夠用壓力波的傳播延遲來存儲數據。

假設有壓力波表明1，沒有表明0。揚聲器能夠輸出10101111，壓力波沿管子傳播，過了一下子，撞上麥克風。將信號轉換回1和0。若是加一個電路，鏈接麥克風和揚聲器，再加一個放大器（Amplifier）來彌補信號衰弱，就能作一個存儲數據的循環。信號沿電線傳播幾乎是瞬時的。因此任什麼時候間點只顯示1 bit數據。但管子中能夠存儲多個位（bit）。

忙完ENIAC後，Ecket和同事John Mauchly 着手作一個更大更好的計算機叫EDVAC，使用了延遲線存儲器。總共有128條延遲線，每條能存352位（bits），總共能存45000位（bit）對1949年來講還不錯。

這使得EDVAC成爲最先的「存儲程序計算機」（只要能在內存裏存儲程序，就算是「存儲程序計算機」）之一，但「延遲線存儲器」的一大缺點是：每個時刻只能讀一位（bit）數據。若是想訪問一個特定的bit，好比第112位（bit），得等待它從循環中出現。因此又叫「順序存儲器」或「循環存儲器」。
而想要的是「隨機存取存儲器」能夠隨時訪問任何位置。

增長內存密度也是一個挑戰，把壓力波變得緊密，意味着更容易混在一塊兒，因此出現了其它類型的「延遲線存儲器」。如「磁致伸縮延遲存儲器」。

用金屬線的振動來表明數據，經過把線捲成線圈，30cm*30cm的面積能存儲大概1000位（bit）。然而，延遲線存儲器在1950年代中期就基本過期了。由於出現了新技術，性能，可靠性和成本都更好。-> 「磁芯存儲器」

「磁芯存儲器」，用了像甜甜圈的小型磁圈，若是給磁芯繞上電線，並施加電流，能夠將磁化在一個方向。若是關掉電流，磁芯保持磁化，若是沿相反方向施加電流，磁化的方向（極性）會翻轉，這樣就能夠存1和0。

若是隻存1位不夠用，因此把小甜甜圈排列成網格，有電線負責選行和列，也有電線貫穿每一個磁芯,用於讀寫一位(bit)

磁芯內存的第一次大規模運用是1953年麻省理工學院的Whirlwind 1計算機，磁芯排列是32*32(1024個字節)，用了16塊板子，能存儲大約16000位（bit）,更重要的是，不像「延遲線存儲器」，磁芯存儲器能隨時訪問任何一位（bit）。
「磁芯存儲器」從1950年中期開始成爲主流，流行了20多年，並且通常仍是手工編織的。
剛開始存儲成本大約1美圓1位到1970年，降低到1美分左右。不幸的是，即便每位1美分也不夠便宜。
5MB約等於4000萬bit。

當時，對存儲技術進行了大量的研究，到1951年，Eckert和Mauchly創立了本身的公司，設計了一臺叫UNIVAC的新電腦，最先進行商業銷售的電腦之一。它推出了一種新存儲：磁帶。

磁帶

磁帶是纖薄柔軟的一長條磁性帶子，卷在軸上，磁帶能夠在「磁帶驅動器」向先後移動。裏面有一個「寫頭」繞了電線，電流經過產生磁場。致使磁帶的一小部分被磁化，電流方向決定了極性，表明1和0，還有一個「讀頭」，能夠非破壞性的檢測極性。

如今大量數據冷備份仍是用磁帶。

UNIVAC用了半英寸寬，8條並行的磁帶，磁帶每英寸可存128位數據，每卷有365.76米長。意味着一共能夠存1500萬位左右，接近2兆字節（2MB）。

雖然磁帶驅動器很貴，但磁帶又便宜又小，所以磁帶至今仍用於存檔。磁帶的主要缺點是訪問速度。
磁帶是連續的，必須倒帶或快進到達特定位置。可能要幾百米才能獲得某個字節，這很慢。
1950,60年代，有個相似技術是「磁鼓存儲器」，

• 有金屬圓筒，蓋滿了磁性材料以記錄數據。
• 滾筒會持續旋轉，周圍有數十個讀寫頭，等滾筒轉到正確的位置，讀寫頭會讀或寫1位（bit）數據。
• 爲了儘量縮短延遲，鼓輪每分鐘上千轉。

到1953年，磁鼓技術飛速發展，能夠買到存80000位的「磁鼓存儲器」。也就是10KB。

硬盤

但到1970年代「磁鼓存儲器」再也不生產，然而，磁鼓致使了硬盤的發展，硬盤和磁鼓很類似。不過硬盤用的是盤，不像磁鼓用圓柱體，
原理是同樣的：

• 磁盤表面有磁性。
• 寫入頭和讀取頭，能夠處理上面的1和0。

硬盤的好處是薄，能夠疊在一塊兒，提供更多表面積來存儲數據。

IBM對世上第一臺磁盤計算機就是這樣子作的，RAMAC 305，它有50張60.96釐米直徑的磁盤，總共能存5MB左右。
要訪問某個特定bit，一個讀/寫磁頭會向上或向下移動，找到正確的磁盤。而後磁頭會滑進去，就像磁鼓存儲器同樣，磁盤也會高速旋轉，因此讀寫頭要等到正確的部分轉過來。
RAMAC 305訪問任意數據，平均只要六分之一秒左右，也叫尋道時間。雖然六分之一秒對存儲器來講算不錯，但對內存來講還不夠快。
因此，RAMAC 305還有「磁鼓存儲器」和「磁芯存儲器」。

1970年代，硬盤大幅度改進並變得廣泛，現在的硬盤能夠輕易容納1TB的數據。能存儲20萬張5MB的照片。現代的硬盤的平均尋道時間低於1/100秒。

硬盤的親戚：軟盤。除了磁盤是軟的，其它基本同樣。軟盤是爲了便於攜帶，在1970~1990很是流行。

密度更高的軟盤，如Zip Disks，在90年代中期流行起來，但十年內就消失了。光學存儲器於1972年出現，30.48cm的「激光盤」，後面逐步發展成：光盤（CD）以及90年代流行的DVD，功能和硬盤軟盤同樣，都是存數據。但用的不是磁性，光盤表面有不少小坑，形成光的不一樣反射，光學傳感器會捕獲到，並解碼爲1和0。

現在，存儲技術在朝固態前進，沒有機械活動的部件。好比硬盤，U盤（裏面都是集成電路）。

第一個RAM集成電路出現於1972年，成本每比特1美分。使「磁芯存儲器」迅速過期，現在成本降低了更多，機械硬盤，被固態硬盤逐步取代，簡稱SSD。

因爲SSD沒有移動部件，磁頭不用等磁盤轉，因此SSD訪問時間低於1/1000秒，這很快，但仍是比RAM慢不少杯。因此如今計算機，仍然用存儲層次結構。

內存和存儲技術，從早期的每MB成本上百美圓，下滑到2000年只要幾美分，現在遠遠低於1分錢。徹底沒有打孔紙卡。

存儲技術的發展：
紙卡 -> 延遲線存儲器（磁致伸縮延遲存儲器） -> 磁芯存儲器 -> 磁帶 -> 磁鼓存儲器 -> 硬盤，軟盤 -> 機械硬盤，固態硬盤。

文件系統

• 文件格式：能夠隨便存文件數據，但按格式存儲會更方便。
• TXT，文本文件：ASCII。
• WAV 音頻文件：每秒上千次的音頻採樣數據。
• BMP 圖片文件：像素的紅綠藍RGB值。
• 文件系統：很早期時空間小，整個存儲器就像一整個文件。後面隨容量增加，多文件很是必要。
• 目錄文件：用來解決多文件問題，存其它文件的信息，好比開頭，結尾，建立時間等。
• 平面文件系統，Flat File System：文件都在同一個層次，早期空間小，只有十幾個文件，平面系統夠用。

• 若是文件緊密的一個個先後排序會形成問題，因此文件系統會：

  1. 把空間劃分紅一塊塊。
  2. 文件拆分存在多個快裏。
• 文件的增刪改查會不可避免的形成文件散落在各個快裏，若是是磁帶這樣的存儲介質就會形成問題，因此作碎片整理。
• 分冊文件系統，Hierarchical File System：有不一樣的文件夾，文件夾能夠層層嵌套。

數據存儲，磁帶和硬盤，能夠在斷電狀態下長時間存儲上萬億個位。很是合適存一整塊有關係的數據，或者說「文件」。

文件究竟是什麼以及計算機怎麼管理文件。

隨意排列文件數據徹底沒問題，但按格式排會更好。這叫「文件格式」。

能夠發明文件格式，可是最好用現成標準，好比JPEG和MP3。最簡單的是文本文件，也叫TXT文件。

就像全部其它文件，文本文件只是一長串二進制數。

原始值看起來像二進制，能夠轉成十進制，但幫助不大。解碼數據的關鍵是ASCII編碼。一種字符編碼標準。

在ASCII中十進制的72是大寫字母H，以此推論，解碼其它數字。

WAV 音頻文件

波形（Wave）文件，也叫WAV，它存儲音頻數據。在正確讀取數據前，須要知道一些信息。好比碼率（bit rate），以及是單聲道仍是立體聲。
關於數據的數據，叫「元數據」（meta data），元數據存在文件開頭，在實際數據前面，所以也叫文件頭（Header）

WAV文件的前44個字節：

有的部分老是同樣的，好比寫着WAVE的部分，其它部分的內容，會根據數據變化。音頻數據緊跟在元數據後面，是一長串數字。

數字表明每秒捕獲屢次的聲音幅度。

例如："HELLO"的波形

如今捕獲到了一些聲音，放大看一下：

電腦和麥克風，每秒能夠對聲音進行上千次採樣，每次採樣能夠用一個數字表示。
聲壓越高，數字越大，也叫「振幅」。

WAVE文件裏存的就是這些數據：

每秒上千次的振幅。播放聲音文件時，揚聲器會產生相同的波形。

BMP 圖片文件

位圖（Bitmap），後綴.bmp，它存圖片。

計算機上，圖片由不少個叫「像素」的方塊組成。
每一個像素由三種顏色組成：紅，綠，藍。叫「加色三原色」，混在一塊兒能夠創造其它顏色。就像WAV文件同樣，BMP文件開頭也是元數據，有圖像寬度，圖片高度，顏色深度。

例如：假設元數聽說圖是4像素寬 * 4像素高，顏色深度24位，8位紅色，8位綠色，8位藍色。

一個字節能表示的最小數是0，最大是255。
圖像數據看起來會相似這樣：第一個像素的顏色，紅色是255，綠色是255，藍色是255，這等同於全強度紅色，全強度綠色，全強度藍色，混合在一塊兒變成白色。因此第一個像素是白色。下一個像素的紅綠藍值，或RGB值，255,255,0是黃色。下一個像素是0,0,0是黑色。下一個是黃色。
由於元數聽說圖片是4*4，第一行結尾，因此換一行，下一個RGB值255,255,0是黃色。

無論是文本文件，WAV，BMP，其它格式文件，文件在底層全是同樣的：一長串二進制。

爲了知道文件是什麼，文件格式相當重要。

計算機怎麼存文件？
雖然硬盤多是磁帶，磁鼓或集成電路。

經過軟硬件抽象後，能夠當作一排能存數據的桶。
在很早期時，計算機只作一件事，好比算火炮射程表。整個存儲器就像一整個文件。

數據從頭寸到尾，直到佔滿：

但隨着計算能力和存儲容量的提升，存多個文件變得很是有用。
最簡單的方法是把文件連續存儲，這樣能用，可是怎麼知道文件開頭和結尾在哪裏？
存儲器沒有文件的概念，只是存儲大量位，因此爲了存多個文件，須要一個特殊文件，記錄其它文件的位置。這個特殊文件有不少名字，這裏泛稱「目錄文件」。

「目錄文件」常常存在最開頭，方便找，位置0。目錄文件裏，存全部的其它文件的名字，格式是文件名+一個局號+擴展名，好比BMP或WAV。
擴展名幫助得知文件類型，目錄文件還存文件的元數據，好比建立時間，最後修改時間，文件全部者，是否能讀/寫，或讀寫都行。最重要的是，目錄文件有文件起始位置和長度。

若是要添加文件，刪除文件，更改文件名等。必須更新目錄文件。
就像書的目錄同樣，若是縮短或移動了一章節，要更新目錄，否則頁碼對應不上。目錄文件，以及對目錄文件的管理是一個簡單的文件系統例子。

文件系統專門負責管理文件，若是文件都在同一個層次，叫「平面文件系統」。

把文件先後排在一塊兒，有一個問題：
若是給todo.txt加一點數據，會覆蓋掉後面carrie.bmp的一部分。

因此現代文件系統會作兩件事情：

1. 把空間劃分紅一塊塊，致使有一些「預留空間」能夠方便改動，同時也方便管理。用這樣的方案,目錄文件要記錄文件在哪些塊裏。（碎片化存儲）
2. 拆分文件，存在多個塊裏。

假設打開todo.txt加了些內容，文件太大存不進一塊裏，不想覆蓋掉隔壁的塊，因此文件系統會分配一個沒使用的塊，容納額外的數據。目錄文件會記錄不止一個塊，而是多個塊。（簇）
只要分配塊，文件能夠輕鬆增大和減少。很像操做系統的「虛擬內存」

假設想刪掉carrie.bmp只須要在目錄文件刪掉那條記錄。讓一塊空間成了可用的，注意這裏沒有擦除數據，只是把記錄刪了。（數據恢復的原理）以後某個時候，那些塊會被新數據覆蓋，但在此以前，數據還在原處。

假設往todo.txt加了更多數據，因此操做系統分配一個新塊，用了剛剛carrie.bmp的塊，如今todo.txt在3個塊裏，隔開了，順序也是亂的。這叫「碎片」。 碎片是增/刪/改文件致使的，不可避免。

對於不少存儲技術來講，碎片是壞事。若是todo.txt存在磁帶上，讀取文件要，先讀塊1，而後快進到塊5，而後往回轉到塊2。來回取數據。
現實世界中，大文件可能存在數百個塊裏，解決方法是：碎片整理。

計算機會把數據來回移動，排列成正確的順序。整理後todo.txt在1,2,3 方便讀取。

目前涉及到的只是平面文件系統，文件都在同一個目錄裏。若是存儲空間很少，這種平面文件系統，就夠用了，可是，容量爆炸式增加，文件數量也飛速增加，很快全部文件都存儲在同一層變得不切實際。
相關文件放在同一個文件夾下會方便不少，而後文件夾嵌套，這叫「分層文件系統」。

實現方法有不少種，最大的變化是：目錄文件不只要指向文件，還要指向目錄，須要額外元數據，來區分開文件和目錄，這個目錄文件在最頂層，所以也叫根目錄。全部其它文件和文件夾，都在根目錄下。

所以能夠看出下圖的根目錄文件有3個文件，2個子文件夾「音樂」和「照片」。
若是想知道「音樂」文件夾裏有什麼，必須去那邊讀取目錄文件（格式和根目錄文件同樣）

除了能作無線深度的文件夾，這個方法也能夠輕鬆移動文件，若是想把theme.wav從根目錄移到音樂目錄，不用移動任何數據塊，只須要更改兩個目錄文件，一個文件裏刪除一條記錄，另外一個文件里加一條記錄。（同一個儲存介質中移動文件比複製快的多），theme.wav依然在塊5。

文件系統使不關心文件在磁帶或磁盤的具體位置，整理和訪問文件更加方便。像普通用戶同樣直觀操縱數據，好比打開和整理文件。

壓縮

• 壓縮的好處是能存儲更多文件，傳輸也更快。
• 遊程編碼， Run-Length Encoding。
• 無損壓縮， Lossless compression。
• 霍夫曼樹， Huffman Tree。
• 「消除冗餘」和「用更緊湊的表示方法」，這兩種方法一般組合使用。
• 字典編碼，Dictionary coders，遊程編碼和字典編碼都是無損壓縮。
• 感知編碼，Perceptual coding。
• 有損壓縮，jpeg格式。
• 時間冗餘，Temoral redunancy
• MPEG-4 視頻編碼

文件格式，如何編碼文字，聲音，圖片，例如：.txt, .wav, .bmp，這些格式雖然管用，並且如今還在使用，但它們的簡單性意味着效率不高。
但願文件能小一點，這樣能存大量文件，傳輸也會快一些。

解決方法是：壓縮，把數據佔用的空間壓得更小。
用更少的位（bit）來表示數據。

假設，吃豆人圖像是 4像素 * 4像素，圖像通常存成一長串像素值，爲了知道一行在哪裏結束，圖像要有元數據，寫明尺寸等屬性。

每一個像素的顏色，是三種原色的組合：紅，綠，藍。每一個顏色用一個字節存，數字範圍是0到255。
若是紅綠藍都是255會獲得白色，若是混合255紅色和255綠色，會獲得黃色。

這個圖像有16個像素（44），每一個像素3個字節，總共佔48個字節（163），但能夠壓縮到少於48個字節。

無損壓縮

方法：

1. 減小重複信息。
2. 字典編碼。

減小重複信息。最簡單的方法叫「遊程編碼」，適合常常出現相同值的文件。
好比，吃豆人圖像，有連續7個連續黃色像素。與其全存下來，黃色，黃色....，能夠插入一個額外字節，表明有7個連續黃色，而後刪掉後面重複數據。
爲了讓計算機能分辨哪些字節是「長度」，哪些字節是「顏色」格式要一致，因此要給全部像素前面標上長度。
有時候數據反而會變多。但跟多時候是減小字節，以前是48如今是24，小了50%。（lz77壓縮算法）
沒有損失任何數據，能夠輕易恢復到原來的數據。這叫「無損壓縮」，沒有丟失任何數據。解壓縮後，數據和壓縮前徹底同樣。

字典編碼（DFTBA），它用更緊湊的方式表示數據塊。須要一個字典，存儲「代碼」和「數據」間的對應關係。
能夠把圖像當作一塊塊，而不是一個個像素，爲了簡單，把2個像素當成一塊（佔6個字節），也能夠定義其它大小。
只有四對：白黃，黑黃，黃黃，白白。
會爲這四對，生成緊湊代碼（compact codes），這些塊的出現頻率不一樣，4個黃黃，2個白黃，1個黑黃，1個白白。
由於 黃黃 最多見，但願用最緊湊的形式來表示它，而 黑黃 和 白白，能夠用更長的東西來表示，由於出現頻率低。

1950年代，霍夫曼 發明了一種，高效編碼方式，叫「霍夫曼樹」,算法是這樣的：
首先，列出全部塊和出現頻率，每輪選兩個最低的頻率，這裏選擇 黑黃 和 白白 的頻率最低，它們都是1，能夠把它們組成一個樹，總頻率2。如今完成了一輪算法。
此次有3個可選，就像上次同樣，選頻率最低的兩個，放在一塊兒，並記錄總頻率。
而後，只有2個選擇，把它們組成一課樹，就完成了。

它有一個很酷的屬性：按頻率排列，頻率低的在下面。
如今有了一棵樹，怎麼讓它變成字典？
能夠把每一個分支用0和1標註，如今能夠生成字典。

它們絕對不會衝突，由於樹的每條路徑是惟一的，意味着代碼是「無前綴」的，沒有代碼是以另外一個代碼開頭的，如今來壓縮。
第一個像素對，白黃，替換成10，下一對像素對，黑黃，替換成110，接下來 黃黃 替換成0。

以前48個字節（byte），如今變成了14位（bit），不到2個字節。
字典也要保存下來，不然14 bit毫無心義。因此把字典加到14 bit前面。圖像是30個字節，比48個字節好不少。

「消除冗餘」和「用更緊湊的表示方法」，這兩種方法一般會組合使用。
幾乎全部無損壓縮格式都用了它們，好比，GIF，PNG，PDF，ZIP。
遊程編碼和字典編碼都是無損壓縮，壓縮時不會丟失信息，解壓後，數據和以前徹底同樣。無損對不少文件很重要。

感知編碼

但其它一些文件，丟掉一些數據，沒什麼關係，丟掉那些人類看不出來區別的數據，大多數有損壓縮技術，都用到了這點，實際細節比較複雜，因此概念一下。

以聲音爲例子，你的聽力不是完美的，有些頻率很擅長，其它一些根本聽不見，好比超聲波。
例如：若是錄音樂，超聲波數據均可以扔掉，由於人類聽不到超聲波，另外一方面，人類對人聲很敏感，因此應該儘量保持原樣，低音介於兩者以前，人類聽獲得，但不怎麼敏感，通常是感受到震動。
有損音頻壓縮利用了這一點，用不一樣精度的編碼不一樣頻段，聽不出什麼區別，不會明顯影響體驗。
因此在電話裏的聲音和現實中不同。壓縮音頻是爲了讓更多人能同時打電話。
若是網速變慢了，壓縮算法會刪除更多數據，進一步下降聲音質量。
和沒壓縮的音頻格式相比，好比WAV或FLAC。壓縮音頻文件如MP3，能小10倍甚至更多。
這種刪掉人類沒法感知的數據的方法，叫「感知編碼」。

它依賴於人類的感知模型，模型來自「心理物理學」領域，這是各類「有損壓縮圖像格式」的基礎，最著名的是JPEG。

就像聽力同樣，人的視覺系統也不是完美的，善於看到尖銳對比，好比物體的邊緣。（矢量圖無損，png無損，JPG有損）但看不出顏色的細微變化。

JPEG

JPEG利用這一點，把圖像分解成8*8像素塊，而後刪掉大量高頻率空間數據。
每一個像素都和相鄰像素不一樣，用無損技術很難壓縮，由於太多不一樣點了，不少小細節，但人眼看不出這些細節，由於能夠刪掉不少，用簡單的塊來代替。

這樣看起來同樣，但可能只佔10%的原始數據，能夠對全部8*8塊作同樣的操做。圖片依然能夠認爲是原圖，只是更粗糙一些。進行了高度壓縮，只有原始大小的八分之一。
一般能夠取平衡，圖片看起來差很少，但文件小很多。

MPEG-4

視頻只是一長串連續圖片，因此圖片的不少方面也適用於視頻。但視頻能夠作一些小技巧，由於幀和幀之間不少像素同樣。 這叫「時間冗餘」。

視頻裏不用每一幀都存這些像素，能夠只存變了的部分。（幀內壓縮和幀間壓縮）當幀和幀之間有小小的差別時，不少視頻編碼格式，只存變化的部分。這比全部像素更有效率，利用了幀和幀之間的類似性，更高級的視頻壓縮格式會更進一步，找出幀和幀之間類似的補丁，而後用簡單的效果實現，好比移動和旋轉。變亮和變暗。
動做改變，視頻壓縮器會識別到類似性，用一個或補丁表明動做，而後幀之間直接移動這些補丁。因此視頻中看到的動做（不是實時的），有點可怕，但數據量少得多。

MPEG-4是常見標準，能夠比原文件小20倍到200倍。但用補丁的移動和旋轉，來更新畫面。當壓縮太嚴重時會出錯，沒有足夠空間更新補丁內的像素，即便補丁是錯的，視頻播放器也會照樣播放。致使一些怪異又搞笑的結果。

總的來講，壓縮對大部分文件類型都有用，從這個角度來說，人類不完美的視覺和聽覺，也算有用。壓縮能夠高效存儲圖片，音樂，視頻。若是沒有壓縮，在視頻網站上觀看電影或電視劇，幾乎不可能，由於帶寬可能不夠（會很卡）,並且供應商不肯意免費提供傳輸那麼多數據。