【深入理解電腦系統】_2_電腦系統中的資訊表示

【字元編碼】

　　在電腦系統中，所有的資料都經過編碼進行處理。在電腦中有多種編碼方式，最常見的有：

     1、無符號編碼: 基於二進位的編碼，表示大於0或者等於0的數字

　　2、二進位補碼：表示有符號整數的最常見形式。 可以表示負數、0、正數

　　3、浮點數編碼：以2為基的表示實數的科學計數法；

　　　浮點數的可以這麼認為：  尾數*2^冪;  通過這個運算式我們可以基本看到浮點數在電腦中的儲存模式。

例如：在C語言中float型實數，

　   　Bit15.....bit9      bit8......bit0

　      bit15-bit9可以用來表示尾數，而Bit8....Bit0則可以表示2的冪次，然後通過系統換算就可以將這樣表示的

浮點數換算成十進位的浮點數，   【Float x】bin——>【Float x】dec

【編碼的屬性】

　　設計一種編碼系統必須要實現各種屬性： 

　　　　1、表示的範圍

           2、算數運算的屬性，或者說可以實施的操作

　　　　3、系統中的位級的表示，也就是儲存模式

【進位】

　　常見的有二進位、十進位、八進位、十六進位；日常生活中多用十進位，電腦系統多用二進位和十六進位。

【字】

　　在電腦系統中，用字長表示整數和指標的標稱大小；通常全字長與資料匯流排和地址匯流排有關。  

　　字長為n的電腦可以訪問的地址空間為0——2^n-1，程式最多可以訪問2^n位元組。

註：

　　我記得在學習微機原理的時候，裡面說到字長的概念，如下所示：

 　　　　　　　　　　　　書名：微電腦原理與介面技術（第三版）周荷琴 中國科學技術大學出版社

　　而我看《深入理解電腦系統》則是這麼說的：

　　

　　　　　　　　　　　　書名：《電腦_深入理解電腦系統].(美)Randal.E.Bryant&Davic.O.Hallaron.掃描版》

　　這個地方就讓我迷惑了，因為這兩個概念風馬牛不相及，那麼我們該怎麼看呢？

　　直接看上下文吧。

【資料類型大小】

　　short  int： 一般系統兩個位元組

　　int：一般是四位元組，

　　long  int：一般取全字長，也就是說sizeof(long int)一般是與表示系統地址線的寬度相同;這個也與OS的設計或者編譯器的設計有關

　　float：一般是四個位元組

　　double：一般是八個位元組，雙精確度

　　char *：全字長

　　C標準對各個資料類型的下界做了規定，但是沒有對上界做規定；一般要求int的範圍不比short int小，long int不比int範圍小。

【定址和位元組順序】

　　對於程式裡訪問的對象，我們需要關注的有：儲存物件的地址、多位元組對象的位元組順序以及儲存的內容；單位元組一般關注儲存地址和儲存的內容即可；

例如對於char型資料對象，我們一般關注資料對象的地址和內容即可，不需要關注對象位元組的儲存方式。

　　多位元組對象一般按照下面方式處理：儲存為連續的位元組序列， 多位元組中對應的最小地址為對象的地址。

　　例如我們有int（32位）型資料對象：

　　int  nTest；

　  則nTest佔用4個位元組，如：

                                    

　　資料對象nTest佔用連續的位元組0x100、0x101、0x103、0x104，且其地址為0x100.

　　說到這個地方我們不能不說的一個電腦中基本的概念：小端和大端。

　　假設我們有一個佔用W位的對象，用二進位表示為【Xw-1，Xw-2，Xw-3.......X3,X2,X1,X0】，W為八的倍數，那麼在儲存的過程中，這些位就

被分成位元組組，每8位為一組，【Xw-1，Xw-2，Xw-3......Xw-8】為最高有效8位MSB，而【X7.....X2，X1】為最低有效8位LSB，由於電腦的

儲存基本單元室位元組（8位），這樣儲存MSB、LSB等其他位就會有一個前後順序，可能有兩種可能。如所示：

　　小端：用十六進位表示時，權值大的部分放在地址的高端部分，就是如的方式2

　　大端：用十六進位表示時，權值大的部分放在地址的低端部分，如的方式1；大端標記法與自然數字表示相同，即數字在電腦中的儲存按照

習慣書寫方式的方向儲存。

　　大端和小端一般不影響程式的讀寫和顯示，但是在位元組塊通訊的時候，會影響發送和接受方解釋數值的大小；同時當使用強制類型轉換後的位元組

的讀取。

　　例如：0xFBCA_13B4

　　其小端儲存模式儲存形式為：   B4   13   CA   FB

　　　大端儲存模式儲存形式為：   FB   CA   13   B4

　　目前大多數的IBM、Motorola和Sun Microsystem採用的是大端儲存法，而Intel的以及PC相容微機採用的小端法；而且有些電腦可以工作

在大端和小端，具體工作在什麼模式則取決於系統加電時規定的儲存規則。

【字串】

　　在C語言標準中字串是連續字元序列，並且字元序列的最後是Null 字元'\0'，字串的長度不包括最後的控制符'\0'；在很多時候用null表示'\0';

為了這樣表示可以定義一個宏：

　　　　#define    null   ('\0')   //這裡需要注意NULL和null具有不同的性質，雖然在數值上是相等的

　　特別地定義：

　　　　#define   NULL  ((void *)0)  //這裡0具有指標的特性

　　字串從技術上可以看作是字元數組，其在電腦中是連續儲存的，儲存地區的最低地址儲存的是字串的首字元。

　　最常見的字元編碼方式是ASCII編碼方式。

　　Tip：   十進位的0、1、2......9，正好對應十六進位的編碼的0x30、0x31.....0x39; 即數字0的ASCII碼值為（48）dec。

　　字串用雙引號引用，例如：字串"abc"、Null 字元串""；

　　字串支援串連，例如：  "abcdefg""hijk" 則表示字串"abcdefghijk"

　　字串本身返回其儲存首地址；例如char*  strTest="abc"; 則我們可以利用strTest引用字元內的字元以及字串。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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