一.计算机系统之信息的表示和处理

1. 信息存储

• 本节介绍了高级语言(主要是C语言)的数据大小在机器存储中是怎样表示的，以及高级语言提供的计算符号.

• 1.1：字节(byte)：8位的块，作为最小的存储器单位。例如：机器级程序将存储器视为一个非常大的字节数组(虚拟存储器),每一个字节都有唯一的数字来标识(这一部分直接做在硬件及驱动上，然后系统直接使用).

  • eg：指针：无论其指向的是一个整数、一个结构或是讴歌其他程序对象，都是某个存储块的第一个字节的虚拟地址。

• 1.2：字：每台计算机都有一个字长(word size)，指明整数和指针数据的标称大小。虚拟地址是以一个字来编码的，所以字长(字的长度)能决定系统参数(虚拟地址)的最大大小。eg:字是CPU进行一次并行处理的二进制位数,为8的倍数。以32位机为例，它的字长是2^32位长度，一次可以处理4个字节的数据(也即一个整数和指针数据为4个字节)

• 1.3 数据大小:上面说了在逻辑层和机器层的数据最小单位。下面展示下C语言中的数据层单位

数据类型	字节(32位)	几个字(32位)	计算机操作的次数(32位)	字节(64位)	几个字(64位)	计算机操作的次数(64位)
char	1	1/4	4个/次	1	1/8	8个/次
short int	2	1/2	2个/次	2	1/4	4个/次
int	4	1	1个/次	4	1/2	2个/次
long int	4	1	1个/次	8	1	1个/次
long long int	8	2	0.5个/次	8	1	1个/次
char *	4	1	1个/次	8	1	1个/次
float	4	1	1个/次	4	1/2	2个/次
double	8	1/2	0.5个/次	8	1	1个/次

• 1.4:寻址和字节顺序：一个数据的内存存放位置，是先存放其最高位还是最低位

大端法：从最低有效字节到最高有效字节的顺序存储对象.--intel
小端法：从最高有效字节到最低有效字节的顺序存储对象.--IBM/Sun Microsystems

• 例如: int x 的十六进制值为:0x01234567。大端方：01:0x100;

大端方	01	23	45	67
虚拟即地址	0x100	0x101	0x102	0x103

小端方	67	45	23	01
虚拟即地址	0x103	0x102	0x101	0x100

• 1.5 字符串：C语言中的字符串被编码为以null(其值为0) 字符结尾的字符数组。其中每个字符都是由讴歌标准编码表示,最常见的是ASCII字符码。

• 1.6 布尔代数简介：二进制值是计算机编码、存储和操作信息的核心，所以围绕0和1的研究已经演化成了丰富的数学知识体系。这起源于1850年前后的乔治.布尔的工作，因此也成为布尔代数。被注意到将逻辑值TRUE(真)和FALSE(假)编码为二进制值-和1，能设计出一种代数，以研究逻辑推理的基本原则.

• 1.7 C语言中的位级运算: C语言的一个很有用的特性是它支持按位布尔运算.或(OR)：| 、与(AND)：& 、取反(NOT)：~ 、异或(exclusive-or)：^ .位级运算的一个常见用法是实现掩码运算.

• 1.8 C语言中的逻辑运算：C语言提供了一组运算符||、&&和！

• 1.9 C语言中的移位运算：C语言提供了一组移位预算，一边向左(<<)或者向右(>>)移动位模式.

2. 整数表示

• 本节详细介绍一下整型数据类型在机器中的各种表示、运算的表示方式。如果不是做驱动级别可以不予理会

• 2.1 整形数据类型
• 2.2 无符号数的编码
• 2.3 补码编码
• 2.4 无符号数和有符号数之间的转换
• 2.5 C语言中的有符号数和无符号数
• 2.6 扩展一个数字的位表示
• 2.6 截断数字
• 2.6 关于有符号数与无符号数的建议

3. 整数运算

• 计算机运算的有限性会造成奇怪的现象，例如两个正数相加会得出一个负数,理解计算机运算的细微之处能够帮助程序员编写更急可靠的代码

• 3.1 无符号加法
• 3.2 补码加法
• 3.3 补码的非
• 3.4 无符号乘法
• 3.5 补码乘法
• 3.6 除以2的幂
• 3.7 关于整数运算的最后思考

4. 浮点数

• 本节讨论在IEEEE浮点格式中是如何表示数组。讨论加法、乘法和关系运算符的数学属性。

• 4.1 二进制小数
• 4.2 IEEE浮点表示
• 4.3 舍入
• 4.4 浮点计算
• 4.5 C语言中的浮点数