1、進(jìn)制

????? 計(jì)算機(jī)作為一種電子計(jì)算工具，是由大量的電子器件組成的，在這些電子器件中，電路的通和斷、電位的高和低，用兩個(gè)數(shù)字符號(hào)“1”和“0”分別表示容易實(shí)現(xiàn)。同時(shí)二進(jìn)制的運(yùn)算法則也很簡(jiǎn)單，因此，在計(jì)算機(jī)內(nèi)部通常用二進(jìn)制代碼來(lái)作為內(nèi)部存儲(chǔ)、傳輸和處理數(shù)據(jù)。

????? 但是用二進(jìn)制數(shù)表示一個(gè)數(shù)值時(shí),位數(shù)比較長(zhǎng)，不便書(shū)寫(xiě)和記憶，而用于十進(jìn)制雖然看起來(lái)很方便但是與位模式之間的轉(zhuǎn)換卻十分的麻煩。因此，使用十六進(jìn)制來(lái)書(shū)寫(xiě)位模式。

????? 下圖為二進(jìn)制、十進(jìn)制、十六進(jìn)制的轉(zhuǎn)換表:

??????

2、單位

字節(jié)(byte)：用于計(jì)量存儲(chǔ)容量和傳輸容量的最小的可存儲(chǔ)器單位，1個(gè)字節(jié)等于8位二進(jìn)制。

?

單位的換算:

????? 1字節(jié)（Byte）= 8位（bit）

????? 1024字節(jié) = 1KB(2^10字節(jié))

????? 1024KB = 1MB(2^20字節(jié))

????? 1024MB = 1GB(2^30字節(jié))

????? 1GB = 1TB(2^40字節(jié))

3、字長(zhǎng)

????? 在同一時(shí)間中處理二進(jìn)制數(shù)的位數(shù)叫字長(zhǎng)。通常稱(chēng)處理字長(zhǎng)為8位數(shù)據(jù)的CPU叫8位CPU，32位CPU就是在同一時(shí)間內(nèi)處理字長(zhǎng)為32位的二進(jìn)制數(shù)據(jù)。二進(jìn)制的每一個(gè)0或1是組成二進(jìn)制的最小單位,稱(chēng)為一個(gè)比特（bit）.

　　字長(zhǎng)：一般說(shuō)來(lái)，計(jì)算機(jī)在同一時(shí)間內(nèi)處理的一組二進(jìn)制數(shù)稱(chēng)為一個(gè)計(jì)算機(jī)的“字”，而這組二進(jìn)制數(shù)的位數(shù)就是“字長(zhǎng)”。在其他指標(biāo)相同時(shí)，字長(zhǎng)越大計(jì)算機(jī)的處理數(shù)據(jù)的速度就越快。早期的微機(jī)字長(zhǎng)一般是8位和16位，386以及更高的處理器大多是32位。目前市面上的計(jì)算機(jī)的處理器大部分已達(dá)到64位。更多信息查看

? 4、字節(jié)順序

由來(lái)：

????? 我們?cè)趯?xiě)字符流時(shí)，因?yàn)樽址椭徽家粋€(gè)字節(jié)數(shù)，計(jì)算機(jī)只須按一個(gè)字符一個(gè)字符寫(xiě)入文件即可。但是如果是處理整型時(shí)，由于整型占4個(gè)字節(jié)，所以一個(gè)整型內(nèi)部的字節(jié)存儲(chǔ)排列的順序直接關(guān)系到被計(jì)算機(jī)識(shí)別出來(lái)的整型值。某種意義上也可直接理解計(jì)算機(jī)的識(shí)別順序就是所謂的字節(jié)順序。

????? 字節(jié)序主要分為：大端法(通常為網(wǎng)絡(luò)字節(jié)序)、小端法(通常為主機(jī)字節(jié)順序)

?

????? 1、小端法(Little-Endian)就是低位字節(jié)排放在內(nèi)存的低地址端即該值的起始地址，高位字節(jié)排放在內(nèi)存的高地址端。
????? 2、大端法(Big-Endian)就是高位字節(jié)排放在內(nèi)存的低地址端即該值的起始地址，低位字節(jié)排放在內(nèi)存的高地址端。

舉個(gè)簡(jiǎn)單的例子，對(duì)于整形0x12345678。它在大端法和小端法的系統(tǒng)內(nèi)中，分別如圖1所示的方式存放。

?5、原碼,反碼,補(bǔ)碼

????? 數(shù)值有正負(fù)之分,計(jì)算機(jī)就用一個(gè)數(shù)的最高位存放符號(hào)(0為正,1為負(fù)).這就是機(jī)器數(shù)的原碼了.假設(shè)機(jī)器能處理的位數(shù)為8.即字長(zhǎng)為1byte,原碼能表示數(shù)值的范圍為(-127~-0 +0~127)共256個(gè).(注：-0將由下面解釋)?

????? 有了數(shù)值的表示方法就可以對(duì)數(shù)進(jìn)行算術(shù)運(yùn)算.但是很快就發(fā)現(xiàn)用帶符號(hào)位的原碼進(jìn)行乘除運(yùn)算時(shí)結(jié)果正確,而在加減運(yùn)算的時(shí)候就出現(xiàn)了問(wèn)題,如下: 假設(shè)字長(zhǎng)為8bits

????? (1) ₁₀ - (1)₁₀ = (1)₁₀ + (-1)₁₀ = (0)₁₀

????? (0 0000001)_原 + (1 0000001)_原 = (1 0000010)_原 = ( -2 )　顯然不正確。

????? 因?yàn)樵趦蓚€(gè)整數(shù)的加法運(yùn)算中是沒(méi)有問(wèn)題的，于是就發(fā)現(xiàn)問(wèn)題出現(xiàn)在帶符號(hào)位的負(fù)數(shù)身上。對(duì)除符號(hào)位外的其余各位逐位取反就產(chǎn)生了反碼。反碼的取值空間和原碼相同且一一對(duì)應(yīng)。下面是反碼的減法運(yùn)算：

????? (1)₁₀ - (1)₁₀ = (1)₁₀ + (-1)₁₀ = (0)₁₀

????? (0 0000001)_反 + (1 1111110)_反 = (1 1111111)_反 = ( -0 )　有問(wèn)題。

????? (1)₁₀ - (2)₁₀ = (1)₁₀ + (-2)₁₀ = (-1)₁₀

????? (0 0000001)_反 + (1 1111101)_反 = (11111110)_反 = (-1)　正確。

????? 問(wèn)題出現(xiàn)在(+0)和(-0)上，在人們的計(jì)算概念中零是沒(méi)有正負(fù)之分的。（印度人首先將零作為標(biāo)記并放入運(yùn)算之中，包含有零號(hào)的印度數(shù)學(xué)和十進(jìn)制計(jì)數(shù)對(duì)人類(lèi)文明的貢獻(xiàn)極大）。

????? 于是就引入了補(bǔ)碼概念。負(fù)數(shù)的補(bǔ)碼就是對(duì)反碼加一，而正數(shù)的補(bǔ)碼不變，正數(shù)的原碼反碼補(bǔ)碼是一樣的。在補(bǔ)碼中用(-128)代替了(-0)，這個(gè)是人為規(guī)定的，所以補(bǔ)碼的表示范圍為：

????? (-128~0~127)共256個(gè)。

????? 注意：(-128)沒(méi)有相對(duì)應(yīng)的原碼和反碼， (-128) = (1 0000000)? 補(bǔ)碼的加減運(yùn)算如下：

????? (1)₁₀ - (1)₁₀ = (1)₁₀ + (-1)₁₀ = (0)₁₀

????? (0 0000001)_補(bǔ) + (1 1111111)_補(bǔ) = (0 0000000)_補(bǔ) = ( 0 )　正確。

????? (1)₁₀ - (2)₁₀ = (1)₁₀ + (-2)₁₀ = (-1)₁₀

????? (00000001)_補(bǔ) + (11111110)_補(bǔ) = (11111111)_補(bǔ) = (-1)　正確。

????? 所以補(bǔ)碼的設(shè)計(jì)目的是：

???? (1)使符號(hào)位能與有效值部分一起參加運(yùn)算，從而簡(jiǎn)化運(yùn)算規(guī)則。補(bǔ)碼機(jī)器數(shù)中的符號(hào)位，并不是強(qiáng)加上去的，是數(shù)據(jù)本身的自然組成部分，可以正常地參與運(yùn)算。

???? (2) 使減法運(yùn)算轉(zhuǎn)換為加法運(yùn)算，進(jìn)一步簡(jiǎn)化計(jì)算機(jī)中運(yùn)算器的線(xiàn)路設(shè)計(jì)。

所有這些轉(zhuǎn)換都是在計(jì)算機(jī)的最底層進(jìn)行的，而在我們使用的匯編、c等其他高級(jí)語(yǔ)言中使用的都是原碼。

轉(zhuǎn)載于:https://www.cnblogs.com/BoyceLin/archive/2010/06/08/1754060.html

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的读书笔记 -《深入理解计算机系统》2.1的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。

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