set_bit()

本文解析了位操作函数set_bit的工作原理。该函数通过特定的位运算将内存地址addr处的第nr位置为1。文章详细介绍了如何避免位移溢出的问题,包括通过计算地址偏移和创建掩码来实现这一目标。
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将addr的第nr位置为1
假设*addr = 0, nr = 3;则执行结果为1000(二进制数)
extern __inline__ int set_bit(int nr,long * addr)
{  
    
int mask, retval;

    addr 
+= nr >> 5;             //(1)
    mask 
= 1 << (nr & 0x1f);     //(2)
    cli();
    retval 
= (mask & *addr) != 0;
    
*addr |= mask;               //(3)
    sti();
    
return retval;
}

(1)如果nr>31则将nr的高27为截取后(作为10进制数)加到addr,
(2)截取nr的低5位,然后将1左移(低5位对应的10进制数)。这样做是为了解决当nr大于31时,将1左移32位或者更多将会导致溢出(因为mask是int型,而int型在linux中是32位长)
(3)将第nr位置为1

0x1f(16) = 11111(2) = 31(10)







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09-16
<think> 我们正在讨论的是“SET_BIT”的含义。根据提供的引用,我们可以从几个层面来理解: 1. **指令集层面(x86/ARM)**: - 引用[1]提到x86架构下的位操作指令:`bt`(位测试)、`bts`(位测试并置位)、`btr`(位测试并复位)。这里的`bts`指令就是对应“SET_BIT”的操作,即将特定位设置为1。 - 引用[4]提到ARM架构下的字节序问题,但同样,ARM也有类似的位操作指令(如`BIC`用于位清除,`ORR`用于位置位)。在ARM中,通常使用`ORR`指令或专门的位设置指令(如某些Cortex-M系列中的`SBS`)来实现SET_BIT功能。 2. **编程语言层面(C/C++)**: - 在C/C++中,`SET_BIT`通常是一个宏或内联函数,用于将某个变量的特定位设置为1。例如: ```c #define SET_BIT(var, bit) ((var) |= (1 << (bit))) ``` 这个宏将变量`var`的第`bit`位(从0开始计数)设置为1。 3. **硬件描述语言(HDL)层面**: - 引用[3]提到Xilinx FPGA的BITSTREAM配置,其中涉及到位的设置。在Verilog/VHDL中,`SET_BIT`可能指将寄存器或信号的某一位设置为逻辑1。例如在Verilog中: ```verilog reg [7:0] data; always @(posedge clk) begin data[3] <= 1'b1; // 设置第3位为1 end ``` 4. **数据流层面(如视频编码)**: - 引用[2]提到H.264/AVC中的`forbidden_zero_bit`,它必须为0,如果不是0则说明比特流出错。这里虽然没有直接使用SET_BIT,但涉及到位的校验。 ### 总结 **SET_BIT的核心含义**:在计算机系统的不同层次(硬件指令、软件编程、硬件设计)中,SET_BIT都指将某个二进制数据的特定位设置为1的操作。具体实现方式依赖于上下文: | 层级 | 实现方式 | |-------------|--------------------------------------------------------------------------| | 汇编指令 | x86: `bts`; ARM: `ORR`或专用指令 | | C/C++ | 使用位或运算:`var |= (1 << bit_pos)` | | HDL | 直接赋值:`signal[bit_pos] <= 1'b1` (Verilog) | | 数据流解析 | 确保特定标志位符合预期(如H.264的`forbidden_zero_bit`必须为0)[^2] | ### 示例代码(C语言) ```c #include <stdio.h> #define SET_BIT(VAR, BIT_POS) ((VAR) |= (1 << (BIT_POS))) int main() { unsigned char value = 0x0A; // 二进制: 0000 1010 SET_BIT(value, 3); // 设置第3位(从0开始计数)为1 printf("结果: 0x%02X\n", value); // 输出: 0x0A → 0x1A (二进制: 0001 1010) return 0; } ``` > 运行结果:`0x1A`(二进制00011010),第3位(左起第4位)被置1。 ### 注意事项 1. **位编号顺序**:不同体系结构对位的编号顺序可能不同(LSB 0或MSB 0),需根据上下文确定。 2. **原子性**:在多线程/中断环境中,SET_BIT操作可能需要原子指令(如ARM的`LDREX/STREX`)。 3. **可移植性**:在C/C++中,位操作假设操作数是无符号整数类型;对有符号数进行位操作可能导致未定义行为。 §§相关问题§§ 1. 如何清除一个特定位(CLR_BIT)? 2. 在多线程环境中如何安全地进行位操作? 3. 如何检测某一位是否被置位(TEST_BIT)? 4. 不同处理器架构下的位操作指令有哪些差异? </think> ### SET_BIT 含义详解 **SET_BIT** 是计算机系统中对**特定位进行置1操作**的核心概念,在不同层面有具体实现: #### 一、处理器指令层面 在x86和ARM架构中,存在专门的位操作指令: 1. **`bts`指令**(Bit Test and Set) ```assembly bts [mem], bit_offset ; 将内存地址mem处的bit_offset位设为1 ``` - 原子操作:保证多线程环境下的数据一致性 - 示例:`bts [rdi], 5` 将rdi指向内存的第5位置1[^1] 2. **ARM实现原理** ```c // ARM小端模式下SET_BIT实现 #define SET_BIT(var, n) (var |= (1 << n)) ``` 大端模式需要调整位偏移计算方式[^4] #### 二、编程语言层面 在C/C++中常用于寄存器操作: ```c // 嵌入式开发典型用例 #define SET_BIT(reg, bit) ((reg) |= (1UL << (bit))) void enable_uart() { volatile uint32_t *ctrl_reg = (uint32_t*)0x40001000; SET_BIT(*ctrl_reg, 3); // 设置第3位使能UART } ``` #### 三、硬件描述层面 在FPGA开发中用于配置比特流: ```tcl # Xilinx FPGA比特流配置 set_property BITSTREAM.CONFIG.CONFIGRATE 50 [current_design] ; # 有效配置速率 ``` 不当配置(如66)会导致设备启动失败[^3] #### 四、媒体编码层面 在视频编码标准中用于错误检测: ```plaintext forbidden_zero_bit = 0 // 必须为0,否则标识比特流错误[^2] ``` 当检测到`forbidden_zero_bit=1`时需丢弃数据并重新对齐 ### 关键特性对比 | 应用场景 | 操作对象 | 原子性 | 典型用途 | |----------|----------|--------|----------| | 汇编指令 | 内存地址 | 是 | 内核同步原语 | | C语言宏 | 寄存器变量 | 否 | 嵌入式外设控制 | | FPGA配置 | 比特流 | 是 | 硬件逻辑配置 | | 视频编码 | 语法元素 | 否 | 流媒体错误检测 | ### 底层实现原理 $$\text{SET_BIT}(A,n) = A \lor (1 \ll n)$$ 其中: - $A$:目标操作数(内存/寄存器值) - $n$:位偏移量(0-based) - $\ll$:逻辑左移操作 - $\lor$:按位或运算 > 📌 **重要提示**:在内存映射I/O中必须使用`volatile`关键字,防止编译器优化导致位操作失效。
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