深入理解計算機系統(tǒng)復(fù)習(xí)參考

深入理解計算機系統(tǒng)復(fù)習(xí)參考1、字節(jié)序問題--大端法和小端法字節(jié)序，顧名思義字節(jié)的順序，是大于一個字節(jié)類型的數(shù)據(jù)在內(nèi)存中的存放順序。字節(jié)序分為兩類：大端法Big-Endian和小端法Little-Endian。定義如下：

a)Little-Endian就是低位字節(jié)排放在內(nèi)存的低地址端，高位字節(jié)排放在內(nèi)存的高地址端。

b)Big-Endian就是高位字節(jié)排放在內(nèi)存的低地址端，低位字節(jié)排放在內(nèi)存的高地址端。假設(shè)變量x類型為int，位于地址0x100處，有一個十六進(jìn)制值為0x0123456。地址范圍從0x100~0x103的字節(jié)順序來自于機器的類型：大端法：0x100

0x101

0x102

0x103

...01234567...小端法：0x100

0x101

0x102

0x103

...67452301...而對于字符，大小為一個字節(jié)，不存在字節(jié)序問題，均為順序輸出。又其以ASCII碼存儲，所以注意以十六進(jìn)制輸出時的類型轉(zhuǎn)換。字母“A”~“Z”的ASCII碼為0x41~0x5A。字符串“ABCDEF”輸出為414243444546。2、C中的位運算1）位運算C語言提供了按位與（BitwiseAND）運算符&、按位或（BitwiseOR）運算符|和按位取反（BitwiseNOT）運算符~，此外還有按位異或（BitwiseXOR）運算符^。位運算2）左移右移移位運算符（BitwiseShift）包括左移<<和右移>>。a)左移將一個整數(shù)的各二進(jìn)制位全部左移若干位，例如0xcfffffff3<<2得到0x3fffffcc：左移運算最高兩位的11被移出去了，最低兩位又補了兩個0，其它位依次左移兩位。但要注意，移動的位數(shù)必須小于左操作數(shù)的總位數(shù)，比如上面的例子，左邊是unsignedint型，如果左移的位數(shù)大于等于32位，則結(jié)果是Undefined。在一定的取值范圍內(nèi)，將一個整數(shù)左移1位相當(dāng)于乘以2。這條規(guī)律對有符號數(shù)和無符號數(shù)都成立，對負(fù)數(shù)也成立。當(dāng)然，如果左移改變了最高位（符號位），那么結(jié)果肯定不是乘以2了，所以前提“在一定的取值范圍內(nèi)”。b)右移將一個整數(shù)的各二進(jìn)制位全部右移若干位。當(dāng)操作數(shù)是無符號數(shù)時，右移運算的規(guī)則和左移類似，例如0xcfffffff3>>2得到0x33fffffc：右移運算最低兩位的11被移出去了，最高兩位又補了兩個0，其它位依次右移兩位。和左移類似，移動的位數(shù)也必須小于左操作數(shù)的總位數(shù)，否則結(jié)果是Undefined。在一定的取值范圍內(nèi)，將一個整數(shù)右移1位相當(dāng)于除以2，小數(shù)部分截掉。當(dāng)操作數(shù)是有符號數(shù)時，右移運算的規(guī)則比較復(fù)雜：如果是正數(shù)，那么高位移入0如果是負(fù)數(shù)，那么高位移入1還是0不一定，這是Implementation-defined的。對于x86平臺的gcc編譯器，最高位移入1，也就是仍保持負(fù)數(shù)的符號位，這種處理方式對負(fù)數(shù)仍然保持了“右移1位相當(dāng)于除以2”的性質(zhì)。3）掩碼如果要對一個整數(shù)中的某些位進(jìn)行操作，怎樣表示這些位在整數(shù)中的位置呢？可以用掩碼（Mask）來表示。比如掩碼0x0000ff00表示對一個32位整數(shù)的8~15位進(jìn)行操作。4）異或運算的一些特性1、一個數(shù)和自己做異或的結(jié)果是0。2、從異或的真值表可以看出，不管是0還是1，和0做異或值不變，和1做異或得到原值的相反值。3、如果a1^a2^a3^...^an的結(jié)果是1，則表示a1、a2、a3...an之中1的個數(shù)為奇數(shù)個，否則為偶數(shù)個。這條性質(zhì)可用于奇偶校驗（ParityCheck）。4、x^x^y==y，因為x^x==0，0^y==y。3、整數(shù)在計算機中的存儲在計算機系統(tǒng)中，整數(shù)一律用補碼來表示（存儲）。無符號的整數(shù)就沒有原碼、反碼和補碼。（所有位均為數(shù)值位）對于有符號數(shù)：原碼為直接的二進(jìn)制表示，用一個數(shù)的最高位存放符號(0為正,1為負(fù))，其余為數(shù)值位。正數(shù)的原碼,反碼,補碼都一樣。負(fù)數(shù)，反碼是對它的原碼（符號位除外）各位取反而得到的。補碼是對它的原碼（除符號位外）各位取反，并在未位加1而得到的。例：若機器數(shù)是16位:

十進(jìn)制數(shù)17的原碼、反碼與補碼均為：0000000000010001

十進(jìn)制數(shù)-17的原碼、反碼與補碼分別為：1000000000010001、1111111111101110、11111111111011114、擴展一個數(shù)字的位表示5、操作數(shù)指示符%eax--0x100--0xFF%eax--0x100--0x100+0x4=0x104--0xAB%eax--0x100--0xFF%eax--0x100--0x100+0x4=0x104--0xAB0x100+0x3=0x103--0x103+0x9=0x10c--0x110x1*4+0xFC=0x10--0xFF0x100+0x3*4=0x10--0x116、加載有效地址7+x+8*x9+x+2+y7+x+8*x9+x+2+y7、一元和二元操作0x100--0xFF--0xFF+0x1=0x1000x100+0x4=0x104--0xAB-0x3=0xA80x100--0xFF--0xFF+0x1=0x1000x100+0x4=0x104--0xAB-0x3=0xA80x100+0x3*0x4=0x10c--0x11*0x10=0x1100x100+0x8=0x108--0x13+0x1=0x140x1-0x1=00x100-0x3=0xFDP125改變狀態(tài)寄存器P1273.11P1313.93.12均涉及代碼翻譯，大家自己看書體會一下。8、寄存器使用慣例根據(jù)慣例,寄存器%eax,%ecx,%edx被劃分為由調(diào)用者保存的寄存器。寄存器%ebx,%esi,%edi被劃分為由被調(diào)用者保存的寄存器。此外必須保持寄存器%ebp和%esp。返回值存放于%eax中。P148代碼需理解9、高速緩存的工作方式標(biāo)記組索引塊偏移E=2S=8C標(biāo)記組索引塊偏移E=2S=8CI=log28E=2B=4CO=log24000x0000x01010x5011100010x715組，標(biāo)記位71有效位是1命中塊偏移0返回0B0x0E34--01110001101005組，標(biāo)記位6E有效位是05組，標(biāo)記位6E有效位是0不命中塊偏移1返回-1組，標(biāo)記位FF不存在1組，標(biāo)記位FF不存在不命中無返回組011標(biāo)記32組011標(biāo)記3200110010偏移00、01、10、110011001001100001100