深入理解计算机系统 第2章 信息的表示和处理

一，概念

1.计算机存储和处理以一概念二值信号表示的信息；

计算机使用8位二进制，即1字节（byte）做为最小的可寻址存储器单位。

2.字长（word size）

每台计算机都有一个字长，指明整数和指针数据的标称大小（nomial size）

字长决定了系统虚拟地址空间的最大的大小，例如一个字长为n位的机器，

其指针也为n个字长，指针所能访问的虚拟地址空间就是0～2^n-1（也就是指针的表示范围，无符号）

例如：现在用的32位字长的计算机，限制了虚拟地址空间为4G

3.字节顺序：

一个超过一个字节长的数据在存储器中各字节是如何排序的，

两种字节序：大端字节序和小端字节序

举例， 假设一个类型为int的变量x地址为0x100，也就是说地址表示式＆x＝0x100.

那么，x的四字节将被存储在ox100，0x101，0x102，0x103这4个连续的空间里

假设x的值为 0x12345678

大端法：数字的高位存在低地址，从低地址->高地址方向看跟日常书写一致

0x 100 101 102 103 // 地址 低-->高

--+----+----+----+----+----n

--| 12 | 34 | 56 | 78 |--- // 每个字节存放顺序

--+----+----+----+----+----

小端法：数字的高位存在高地址，看到的跟日常书写相反。

0x 100 101 102 103

--+----+----+----+----+----

--| 78 | 56 | 34 | 12 |---

--+----+----+----+----+----

4.移位运算：

C语言中有符号无符号数的左移都是在低位补0

C语言中对于无符号数的右移采用逻辑右移，也就是高位补0

有符号数一般采用算术右移，也就是高位用数原来的最低位（符号位）填充。

有符号数（16bits）0x1000 >> 3 = 0xF000

5.二进制数：

现在计算机一般采用补码表示数（有符号与无符号数）

对于n位无符号数X， X = X0*2^0 + X1*2^1 + ... + Xn-1*2^(n-1),

有符号数 X = -Xn-1*2^(n-1) + X0*2^0+...+Xn-2*2^(n-2)

6.有符号数与无符号数的转换

int sx;

unsigned ux = (unsigned)sx;

转换并没有改变位的实际存储位，只是对这个位模式进行不同的解释

sx = 0xFFFF FFFF = -1; 转换后 ux = 0xFFFF FFFFF = 2^32-1

7.扩展一个数字的位表示

short sx = -12345; // 0xcfc7

unsigned usx = sx; // 0xcfc7

int x = sx; // 0xFFFF CFC7 == -12345

unsigned ux = x; // 0xFFFF CFC7

unsigned uy = usx; // 0x0000 CFC7

unsigned uz = sx; // 直接对short转换 ＝0xFFFF CFC7 or 0x0000 CFC7 ？？

注意下面两个转换过程结果不一样

a) sx --> (int)sx --> (unsigned int)sx

b) sx --> (unsigned short)sx --> (unsigned int)sx

unsigned uz = sx; // 是a类型转换结果是 0xFFFF CFC7

待续……