20145337 《信息安全系統設計基礎》第3周學習總結

20145337 《信息安全系統設計基礎》第3周學習總結

教材學習內容總結

第一節 信息存儲

1、十六進制表示法

• 以0x或0X開頭的數字常量爲十六進制
• 二進制-十六進制相互轉換
  ※一種特殊狀況

• 要表示的數字常量x=2的n次方時，n=i+4j，且0≤i≤3時，開頭的十六進制數字爲1（i=0）、2（i=1）、4（i=2）、8（i=3），後面跟隨着j個十六進制的0。這裏的j是表明着每四位二進制位對應的十六進制位，而i的範圍是由於十六進制中每一位的範圍是0-F，最多能容納到8。

  2、尋址和字節順序

  小端法和大端法
• 小端法：最低有效字節在前面——「高對高，低對低」
• 大端法：最高有效字節在前面
• 以0x01234567爲例：
• 最高有效位在最前，因此爲01 23 45 67
• 小端法：

• 最低有效位在最前，因此爲67 45 23 01

  3、位運算

• 經常使用運算符號：

1. 與： &
2. 或： |
3. 非： ~
4. 異或：^

5. 位運算：位向量按位進行邏輯運算，結果還是位向量（區別於邏輯運算）

   4、邏輯運算

   邏輯運算符

• 與：&&
• 或：||
• 非：！
• 邏輯運算的計算結果：
• 全部非零參數都表明TRUE，0參數表明FALSE
• 邏輯運算和位運算的區別

1. 只有當參數被限制爲0或1時，邏輯運算才與按位運算有相同的行爲。

2. 若是對第一個參數求值就能肯定表達式的結果，邏輯運算符就不會對後面的參數求值。

   5、移位運算

• 右移分爲邏輯右移和算術右移
• 邏輯右移：
• 在左端補k個0，多用於無符號數移位運算
• 算術右移：

• 在左端補k個最高有效位的值，多用於有符號數移位運算。

  第二節 整數表示

  1、補碼編碼

• 補碼的最高位是表示符號位，解釋爲負權，「權重」爲-2的（w-1）次方，即無符號表示中的權重的負數。符號位爲1，表示值爲負，符號位爲0，表示值爲非負

• 補碼的範圍：-2^(w-1)~2^(w-1)-1，即|TMin|=|TMax|+1
  無符號數編碼（U）和補碼（T）：UMax = 2 TMax + 1

  2、有符號數和無符號數的轉換

• 有符號數換爲無符號數
• 非負數——保持不變
• • 負數——加上2^w，轉換成大正數

• 無符號數換爲有符號數
  以2的w-1次方爲界限：
  小於它——保持不變
  大於它——減去2^w，轉換爲負數值

  3、擴展

• 零擴展
  多用於無符號數轉換爲一個更大的數據類型。
  只需在開頭加上0便可。
• 符號擴展多用於補碼數字轉換

• 最高有效位是什麼，就添加什麼。

  4、截斷

• 將一個w位的數截斷爲k位數字時，就會丟棄高w-k位。
• 對於無符號數來講，就至關於 mod 2的k次冪

• 對於有符號數來講，先按照無符號數截斷，而後再轉化爲有符號數

  第三節 整數運算

• 整數運算即mod 2^w。
• 非

1. 補碼的非運算
   對於範圍在[-2^(w-1),2^(w-1))中的x，補碼的非運算有以下兩種狀況：

• x=-2^(w-1)時，爲-2^(w-1)；
• x>-2^(w-1)時，爲-x；

1. 求位級補碼非

• 對每一位求補，再對結果+1
• 設k爲最右面的1的位置，將k左邊的全部位取反。
• 乘以常數

1. 常數爲2的k次冪的時候
   直接左移k位便可。
2. 常數不是2的整數次冪的時候
   將常數C表示爲2的幾個整數次冪的和，結合移位運算和加法運算。

• 除以2的k次冪

1. 無符號數——邏輯右移
   無符號數除以2的k次冪，就等同於對其邏輯右移k位。
2. 補碼——算術右移

• x≥0時，除以2的k次冪等價於將x算術右移k位

• x＜0時，先將x加上(2^k)-1，再算術右移k位

  第四節 浮點數

  1、二進制小數

• 小數的二進制表示法只能表示那些可以被寫成x X (2^y)的數，其餘的值只能近似的表示。
• 權重

• 以小數點爲界：
  左邊第i位，權重爲2的i次冪
  右邊第i位，權重爲1/2的i次冪

  2、IEEE浮點表示

• IEEE浮點標準：
• 用V=(-1)^s X 2^E X M 來表示一個數：
• 符號：s決定這個數是正仍是負。0的符號位特殊狀況處理。
• 階碼：E對浮點數加權，權重是2的E次冪（可能爲負數）
• 尾數：M是一個二進制小數，範圍爲1~2-ε或者0~1-ε（ε=1/2的n次冪）
• 編碼規則：
• 單獨符號位s編碼符號s，佔1位
• k位的階碼字段exp編碼階碼E
• n位小數字段frac編碼尾數M（同時須要依賴階碼字段的值是否爲0）
• 兩種精度
• 單精度（float），k=8位，n=23位，一共32位；
• 雙精度（double），k=11位，n=52位，一共64位。

• 三種被編碼狀況：
  規格化的、
  非規格化的、
  特殊值

  3、舍入

1. 向偶舍入
   即：將數字向上或向下舍入，是的結果的最低有效數字爲偶數。

• 能用於二進制小數。

1. 向零舍入
   把整數向下舍入，負數向上舍入。
2. 向下舍入
   正數和負數都向下舍入。
3. 向上舍入
   正數和負數都向上舍入。

• 向偶舍入能夠獲得最接近的匹配，其他三種可用於計算上界和下界

  4、浮點運算

1. 浮點加法：
   浮點加法是可交換的、
   浮點加法不具結合性

• 大多數值的浮點加法都有逆元，除了無窮和NaN。
• 浮點加法知足單調性

1. 浮點乘法：
   浮點乘法是可交換的、
   浮點乘法不具備結核性、
   浮點乘法的單位元爲1.0、
   浮點乘法在加法上不具有分配性、
   在必定條件下知足單調性、

代碼託管截圖

git.shiyanlou.com/20145337

感悟

• 在這一章我學習了用各種方法來表示基本的數據類型，再操做這些數據。在學習中明白了編譯器如何將C程序翻譯成這樣的指令。在接下來學習的幾種實現處理的方法，幫助咱們更好的瞭解硬件資源是如何被用來執行的。

  學習進度條

	代碼行數（新增/累積）	博客量（新增/累積）	學習時間（新增/累積）	重要成長
目標	5000行	30篇	400小時
第一週	200/200	2/2	20/20
第二週	300/500	2/4	18/38
第三週	500/1000	3/7	22/60

參考資料

• 《深刻理解計算機系統V2》學習指導
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