深入理解计算机系统复习参考

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1、字节序问题--大端法和小端法

字节序，顾名思义字节的顺序，是大于一个字节类型的数据在内存中的存放顺序。

字节序分为两类：大端法Big-Endian和小端法Little-Endian。定义如下：

a) Little-Endian就是低位字节排放在内存的低地址端，高位字节排放在内存的高地址端。

b) Big-Endian就是高位字节排放在内存的低地址端，低位字节排放在内存的高地址端。

假设变量x类型为int，位于地址0x100处，有一个十六进制值为0x0123456。地址范围从0x100~0x103的字节顺序来自于机器的类型：

而对于字符，大小为一个字节，不存在字节序问题，均为顺序输出。又其以ASCII 码存储，所以注意以十六进制输出时的类型转换。

字母“A”~“Z”的ASCII 码为0x41~0x5A。

字符串“ABCDEF”输出为41 42 43 44 45 46。

2、C中的位运算

1）位运算

C语言提供了按位与（Bitwise AND）运算符&、按位或（Bitwise OR）运算符|和按位取反（Bitwise NOT）运算符~，此外还有按位异或（Bitwise XOR）运算符^。

位运算

2）左移右移

移位运算符（Bitwise Shift）包括左移<<和右移>>。

a)左移将一个整数的各二进制位全部左移若干位，例如0xcfffffff3<<2得到

0x3fffffcc：

左移运算

最高两位的11被移出去了，最低两位又补了两个0，其它位依次左移两位。但要注意，移动的位数必须小于左操作数的总位数，比如上面的例子，左边是unsigned int型，如果左移的位数大于等于32位，则结果是Undefined。

在一定的取值范围内，将一个整数左移1位相当于乘以2。这条规律对有符号数和无符号数都成立，对负数也成立。当然，如果左移改变了最高位（符号位），那么结果肯定不是乘以2了，所以前提“在一定的取值范围内”。

b)右移将一个整数的各二进制位全部右移若干位。

当操作数是无符号数时，右移运算的规则和左移类似，例如0xcfffffff3>>2得到0x33fffffc：

右移运算

最低两位的11被移出去了，最高两位又补了两个0，其它位依次右移两位。和左移类似，移动的位数也必须小于左操作数的总位数，否则结果是Undefined。在一定的取值范围内，将一个整数右移1位相当于除以2，小数部分截掉。

当操作数是有符号数时，右移运算的规则比较复杂：

∙如果是正数，那么高位移入0

∙如果是负数，那么高位移入1还是0不一定，这是

Implementation-defined的。对于x86平台的gcc编译器，最高

位移入1，也就是仍保持负数的符号位，这种处理方式对负数仍然

保持了“右移1位相当于除以2”的性质。

3）掩码

如果要对一个整数中的某些位进行操作，怎样表示这些位在整数中的位置呢？可以用掩码（Mask）来表示。比如掩码0x0000ff00表示对一个32位整数的8~15位进行操作。

4）异或运算的一些特性

1、一个数和自己做异或的结果是0。

2、从异或的真值表可以看出，不管是0还是1，和0做异或值不变，和1做异或得到原值的相反值。

3、如果a

1 ^ a

2

^ a

3

^ ... ^ a

n

的结果是1，则表示a

1

、a

2

、a

3

...a

n

之中1的个

数为奇数个，否则为偶数个。这条性质可用于奇偶校验（Parity Check）。4、x ^ x ^ y == y，因为x ^ x == 0，0 ^ y == y。

3、整数在计算机中的存储

在计算机系统中，整数一律用补码来表示（存储）。

无符号的整数就没有原码、反码和补码。（所有位均为数值位）

对于有符号数：

原码为直接的二进制表示，用一个数的最高位存放符号(0为正,1为负)，其余为数值位。

正数的原码,反码,补码都一样。

负数，反码是对它的原码（符号位除外）各位取反而得到的。补码是对它的原码（除符号位外）各位取反，并在未位加1而得到的。

例：若机器数是16位:

十进制数 17 的原码、反码与补码均为： 0000000000010001

十进制数 -17 的原码、反码与补码分别为：1000000000010001、1111111111101110、1111111111101111

4、扩展一个数字的位表示

5、操作数指示符

6、加载有效地址

7+x+8*x 9+x+2+y

7、一元和二元操作

P125 改变状态寄存器 P127 3.11 P131 3.9 3.12均涉及代码翻译，大家自己看书体会一下。

8、寄存器使用惯例

根据惯例, 寄存器%eax, %ecx, %edx被划分为由调用者保存的寄存器。寄存器%ebx, %esi, %edi被划分为由被调用者保存的寄存器。此外必须保持寄存器%ebp和%esp。返回值存放于%eax中。

P148代码需理解

9、高速缓存的工作方式

0x0E34--→

0 1110 0011 0100

5组，标记位6E 有效位是0→不命中 块偏移1返回

-

1组，标记位FF 不存在→不命中 无返回