计算机组成原理的学习笔记(5)--数据的表示与运算·其四 浮点数的储存和加减/内存对齐/大端小端

学习笔记

前言

本文主要是对于b站尚硅谷的计算机组成原理的学习笔记，仅用于学习交流。

1. 浮点数的表示与运算

• 规格化数：

  • 浮点数的存储格式为

    ，其中：

    • 为符号位。

    • 为尾数，通常在0和1之间（规格化形式为1.xxxxx）。

    • 为指数。

• 浮点数加减运算步骤：

  1. 对齐尾数：将两个浮点数的尾数对齐，比较它们的指数，右移尾数。

  2. 执行加法或减法：

     • 加法：符号相同的尾数相加。

     • 减法：符号不同的尾数相减。

  3. 规格化结果：调整结果，必要时修改指数。

  4. 处理溢出和下溢：确保结果在表示范围内。

  5. 舍入：确保结果尽可能精确。

---

2. 数据存储的边界对齐

• 边界对齐原则：

  • 数据在内存中按照特定字节边界进行对齐，提高访问效率。

  • 对齐要求通常等于数据类型的大小。

    • char：1 字节

    • short：2 字节

    • int：4 字节

    • float：4 字节

    • double：8 字节

• 结构体对齐：

  • 结构体的大小通常是其最大成员对齐大小的倍数。

  • 结构体成员之间可能会引入填充字节，以满足对齐要求。

• 示例：

  struct Example {char a;   // 1 byteint b;    // 4 byteschar c;   // 1 byte
  };
  // 实际存储大小可能是 12 字节，包含填充字节。

• 值得注意的是，当结构体中变量定义的顺序不同，结构体所占据的空间也会不同，具体可以看视频的讲解

---

3. 字节序：大端与小端

• 小端（Little-endian）：

  • 低字节存储在低地址，高字节存储在高地址。

  • 示例（0x12345678的存储顺序）：

    • 地址0：78

    • 地址1：56

    • 地址2：34

    • 地址3：12

• 大端（Big-endian）：

  • 高字节存储在低地址，低字节存储在高地址。

  • 示例（0x12345678的存储顺序）：

    • 地址0：12

    • 地址1：34

    • 地址2：56

    • 地址3：78

• 计算机系统中的使用：

  • 小端：多数现代计算机（如 Intel x86）使用小端字节序。

  • 大端：一些网络协议和特定计算机架构使用大端。

• 字节序转换：在多平台或网络通信时，需注意字节序问题，确保数据正确解析。

---

结语

        关于数据的储存和运算的学习先暂时告一段落了，接下来就是关于存储器的知识了，另外想说一句，在我学习C语言的时候，便就了解到了关于这些知识，包括浮点数的表示，边界对齐，大端小端存储，我跟的就是鹏哥C语言在b站上的网课，他讲得很详细，为我们扩展了很多知识点，在这里推荐一下，不用买付费的，免费的就有讲到这些~