一.計算機系統之信息的表示和處理

1. ==信息存儲==

• 本節介紹了高級語言(主要是C語言)的數據大小在機器存儲中是怎樣表示的，以及高級語言提供的計算符號.

• 1.1：字節(byte)：8位的塊，做爲最小的存儲器單位。例如：機器級程序將存儲器視爲一個很是大的字節數組(虛擬存儲器),每個字節都有惟一的數字來標識(這一部分直接作在硬件及驅動上，而後系統直接使用).

  • eg：指針：不管其指向的是一個整數、一個結構或是謳歌其餘程序對象，都是某個存儲塊的第一個字節的虛擬地址。

• 1.2：字：每臺計算機都有一個字長(word size)，指明整數和指針數據的標稱大小。虛擬地址是以一個字來編碼的，因此字長(字的長度)能決定系統參數(虛擬地址)的最大大小。eg:字是CPU進行一次並行處理的二進制位數,爲8的倍數。以32位機爲例，它的字長是2^32位長度，一次能夠處理4個字節的數據(也即一個整數和指針數據爲4個字節)

• 1.3 數據大小:上面說了在邏輯層和機器層的數據最小單位。下面展現下C語言中的數據層單位

數據類型	字節(32位)	幾個字(32位)	計算機操做的次數(32位)	字節(64位)	幾個字(64位)	計算機操做的次數(64位)
char	1	1/4	4個/次	1	1/8	8個/次
short int	2	1/2	2個/次	2	1/4	4個/次
int	4	1	1個/次	4	1/2	2個/次
long int	4	1	1個/次	8	1	1個/次
long long int	8	2	0.5個/次	8	1	1個/次
char *	4	1	1個/次	8	1	1個/次
float	4	1	1個/次	4	1/2	2個/次
double	8	1/2	0.5個/次	8	1	1個/次

• 1.4:尋址和字節順序：一個數據的內存存放位置，是先存放其最高位仍是最低位

大端法：從最低有效字節到最高有效字節的順序存儲對象.--intel
小端法：從最高有效字節到最低有效字節的順序存儲對象.--IBM/Sun Microsystems

• 例如: int x 的十六進制值爲:0x01234567。大端方：01:0x100;

大端方	01	23	45	67
虛擬即地址	0x100	0x101	0x102	0x103

小端方	67	45	23	01
虛擬即地址	0x103	0x102	0x101	0x100

• 1.5 字符串：C語言中的字符串被編碼爲以null(其值爲0) 字符結尾的字符數組。其中每一個字符都是由謳歌標準編碼表示,最多見的是ASCII字符碼。

• 1.6 布爾代數簡介：二進制值是計算機編碼、存儲和操做信息的核心，因此圍繞0和1的研究已經演化成了豐富的數學知識體系。這起源於1850年先後的喬治.布爾的工做，所以也成爲布爾代數。被注意到將邏輯值TRUE(真)和FALSE(假)編碼爲二進制值-和1，能設計出一種代數，以研究邏輯推理的基本原則.

• 1.7 C語言中的位級運算: C語言的一個頗有用的特性是它支持按位布爾運算.或(OR)：| 、與(AND)：& 、取反(NOT)：~ 、異或(exclusive-or)：^ .位級運算的一個常見用法是實現掩碼運算.

• 1.8 C語言中的邏輯運算：C語言提供了一組運算符||、&&和！

• 1.9 C語言中的移位運算：C語言提供了一組移位預算，一邊向左(<<)或者向右(>>)移動位模式.

2. ==整數表示==

• 本節詳細介紹一下整型數據類型在機器中的各類表示、運算的表示方式。若是不是作驅動級別能夠不予理會

• 2.1 整形數據類型
• 2.2 無符號數的編碼
• 2.3 補碼編碼
• 2.4 無符號數和有符號數之間的轉換
• 2.5 C語言中的有符號數和無符號數
• 2.6 擴展一個數字的位表示
• 2.6 截斷數字
• 2.6 關於有符號數與無符號數的建議

3. ==整數運算==

• 計算機運算的有限性會形成奇怪的現象，例如兩個正數相加會得出一個負數,理解計算機運算的細微之處可以幫助程序員編寫更急可靠的代碼

• 3.1 無符號加法
• 3.2 補碼加法
• 3.3 補碼的非
• 3.4 無符號乘法
• 3.5 補碼乘法
• 3.6 除以2的冪
• 3.7 關於整數運算的最後思考

4. 浮點數

• 本節討論在IEEEE浮點格式中是如何表示數組。討論加法、乘法和關係運算符的數學屬性。

• 4.1 二進制小數
• 4.2 IEEE浮點表示
• 4.3 舍入
• 4.4 浮點計算
• 4.5 C語言中的浮點數