计算机理论

一溢出的判断

数据存储

计算机行业用多媒体来定义包含数字，文本，音频，图像，视频的信息。
位是存储在计算机中的最小单位，它是0或1。8位称为1个字节。
无符号整数发生溢出时，丢掉最左边的位，保留最右边的位。
浮点表示法中，一个数字由三部分组成：符号，位移量，定点数。用于表示很小或者很大的数字。
例如74250 000 000 000 000 000.00 表示为 7.425*10的24次方，其中符号位是（+），位移量是24，定点数7.425

为了使表示法固定部分统一，科学计数法和浮点表示法都在小数点左边使用了唯一的非零数码，这称为规范化。十进制中是1—9，二进制中是1
十进制： +或- d.xxxxxxxxxxxxxxxxx 其中d是1-9，x是0-9
二进制： +或- 1.yyyyyyyyyyyyyyyyy 其中y是0或1

试图存储绝对值很小的数值导致下溢，试图存储绝对值很大的数值导致上溢。
如果整数和小数部分都为0，约定这种情况下符号位，指数，尾数都设为0。

数据的运算
数据的运算可以分为三大类：算术运算，逻辑运算，位移运算。
not(非)输出是输入的相反
and（与）有两个输入，如果都是1，结果是1，其他的都是0；特点是有一个输入是0，就不用检查其他输入，可以得到结果是0.
or(或)有两个输入，如果都是0，结果是0，特点是如果一个输入是1，结果就是1
xor(异或)输入相同的时候是0，特点是如果一个输入是1，结果就和另一个输入相反

and把一个位模式指定位复位，称为掩码，00000111
or把一个位模式指定位置位，11111000
xor把一个位模式指定位反转，11111000

移位包括逻辑移位和算术移位。
逻辑移位用于不带符号位。向右移，最右位丢失，最左边填0；向左移，最左边丢失，最右边填0。
算术右移保留符号位，把符号位复制放到相邻的位置。
算术左移，丢弃符号位，最右边补上0

导论
图灵机模型：输入数据，程序，输出数据
相同的输入数据，相同的程序，输出结果必定一致。
冯诺依曼模型：存储器，输入输出，算术逻辑单元，控制单元。

计算机由计算机硬件，计算机软件，数据组成。
操作系统是为程序访问计算机部件提供方便的一种管理程序。

数字系统
数字系统：定义了如何用独特的符号来表示一个数字。分为位置化数字系统和非位置话数字系统。
位置化数字系统：数字中符号占据的位置决定它表示的值。例如十进制，二进制，八进制，十六进制

计算机组成
计算机的组成分为中央处理单元（cpu），存储器，输入输出子系统。
中央处理单元（cpu）用于数据的运算。包括算术逻辑单元，控制单元，寄存器。
存储器的结构：从速度最快到最慢 依次为 寄存器，高速缓存，主存。
cpu和存储器通过数据总线，地址总线，控制总线连接在一起。
数据总线由多根线组成，每根线每次传送1位的数据。
地址总线允许访问存储器中的某个字，线数取决于存储空间的大小。
控制总线负责中央处理器和内存之间的消息传送。
cpu利用重复的周期执行指令，一个简化的周期包括3步：取指令，译码和执行。
简单计算机具有16条指令集合，每条指令由两部分组成，操作码和操作数。