20145209 《信息安全系统设计基础》第3周学习总结

冷不防 2021-12-24 19:43 214阅读 0赞

# 20145209 《信息安全系统设计基础》第3周学习总结 #

## 教材学习内容总结 ##

1.进制

二进制、八进制、十进制、十六进制（转换：以二进制作为中间变量）

2.字

每台计算机都有一个字长，指明整数和指针数据的大小。  
虚拟地址是以这样的一个字来编码的，字长决定虚拟地址空间的最大大小。

3.字节顺序

小端法——在存储器中按照从最低有效字节到最高有效字节的顺序存储对象。

大端法——从最高有效字节到最低有效字节的顺序存储。

4.布尔代数

（1）二进制值是计算机编码、存储、操作信息的核心（0、1），最简单的布尔代数是在二元集合\{0,1\}上的定义。

（2）一个布尔代数，是指一个有序的四元组〈B，∨，∧，〉，其中B是一个非空的集合，∨与∧是定义在B上的两个二元运算，是定义在B上的一个一元运算，并且它们满足一定的条件。

（3）布尔值有两个，真（用1表示）和假（用0表示）。

（4）布尔值的基本运算是基本逻辑运算，如：逻辑与，逻辑或，逻辑非，异或，同或等等。有自己的一套概念如最大项、最小项、卡诺图、反演律、吸收律之类。

5.整数表示

数据类型long long是在ISO C99中引入的（编译：gcc -std=c99）。

64位机器用8个字节表示；32位机器用4个字节表示。

负数的范围比整数的范围大1。

6.补码

补码是最常见的有符号数的计算机表示方式。

正数的补码=原码

负数的补码=原码各位取反再加1。

最高有效位也叫符号位。

7.无符号数与有符号数转换

强制类型转换的结果保持位值不变，改变解释这些位的方式。

处理同样字长的有、无符号数之间相互转换的规则：数值可能会变，但是位模式不变。（底层的位表示保持不变）

无————>有：U2Tw函数

有————>无：T2Uw函数

注：w表示数据类型的位数。

8.扩展数字的位表示

零扩展：在开头添0。（将无符号数转换成更大的数据类型）

符号扩展：添加最高有效位的值的副本。（一个补码数字转换成更大的数据类型）

9.截断数字

可能会改变数值——溢出的一种形式。

对于无符号数字x，截断到k位，相当于计算：x mod 2（k）。（k次幂）

10.整数运算

整数运算实际上是一种模运算形式。表示数字的有限字长限制了可能的值得取值，结果可能溢出。

溢出：一个算术运算的溢出——完整的整数结果不能放到数据类型的字长限制中。

11.浮点数:标准：IEEE标准754

（1）二进制小数

定点表示法：“.”为界（不能有效的表示很大的数）

十进制：小数点左边的数字的权是10的非负幂，得到整数值；右边的数字的权是10的负幂，得到小数值。

二进制：小数点左边的数字的权是2的非负幂，右边的数字的权是2的负幂。

（2）IEEE浮点表示

●用V = (-1)s \* M \* 2E的形式来表示一个数：

符号：s决定这个数是负数（s = 1）还是正数（s = 0），而对于数值0的符号位解释作为特殊情况处理。

尾数：M是一个二进制小数，它的范围是1 ~ 2-ε，或者是0 ~ 1-ε。

阶码：E的作用是对浮点数据加权，这个权重是2的E次幂（可能是负数）。

●将浮点数的位表示划分为三个字段，分别对这些值进行编码：

一个单独的符号位s直接编码符号s。

k位的阶码字段exp = ek-1…e1e0编码阶码E。

n位小数字段frac = fn-1…f1f0编码尾数M，但是编码出来的值也依赖于阶码字段的值是否等于0。

●两种常见的格式：C语言中的单精度浮点格式float 和双精度浮点格式double。

在float中，s、exp和frac字段分别为1位、k = 8 位和n = 23位，得到一个32位的表示；

在double中，s、exp和frac字段分别为1位、k = 11 位和n = 52位，得到一个64位的表示。

## 教材学习中的问题和解决过程 ##

1.整数与浮点数转换规则是什么？

整数->浮点数：整数转换成二进制表示，然后小数点左移若干位得到规格化表示；取出小数部分的数值，在后面补0使其达到23位； 用frac加上偏置量得到的结果用二进制表示，放在取出的部分前面，再加上一个符号位即可。

2.怎样让负数等于正数？

在负数x后加上U，可以使其转换为（2^w+x）

## 代码调试中的问题和解决过程 ##

p28，show\_bytes,写个main函数测试一下，参考p30代码  
![1011241-20161002201257646-1171271641.png][]  
![1011241-20161002201307194-2136831200.png][]

## 家庭作业 ##

2.65写出代码实现如下函数：

Return 1 when x contains an even number of 1s; 0 otherwise. Assume w=32

int even\_ones(unsigned x);

函数应该遵循位级整数编码规则，不过你可以假设数据类型int有w=32位，你的代码最多只能包含12个算术运算、位运算和逻辑运算。

解读题目：当无符号数x包含偶数个1时，返回值为1，否则为返回值为0，假设x的数据类型是int 有w=32位。

解题思路：要求x所包含的1的个数，可以对x的每个位进行异或运算。如果得到的结果是0，那么就说明x包含偶数个1，则返回值为1,；如果得到的结果是1，那么说明x包含奇数个1，则返回值为0。

代码编写过程：由于x是个32位int类型数，所以

①首先采用折半缩小规模的方法进行逐位异或;

②最后得到的x值再与1进行与运算就会得到一个32位中前31均为0，尾数是0或者是1（用于判断是原x包含奇数还是偶数个1）;

③返回这个值就完成了题目需求。

代码编写：

int even\_ones(unsigned x)

x ^= (x >> 16);//等同于x=x^(x>>16)

x ^= (x >> 8); //等同于x=x^(x>>8)

x ^= (x >> 4); //等同于x=x^(x>>4)

x ^= (x >> 2); //等同于x=x^(x>>2)

x ^= (x >> 1); //等同于x=x^(x>>1)

return !(x&1);

## 学习进度条 ##

## 参考资料 ##

*  《深入理解计算机系统V2》学习指导
 *  ...

转载于:https://www.cnblogs.com/liuyiyang/p/5928008.html

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