《匯編程序設(shè)計(jì)與計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)：軟件工程師教程》 —1.4　數(shù)據(jù)的表示

1.4　數(shù)據(jù)的表示

1.4.1　計(jì)數(shù)系統(tǒng)

多數(shù)計(jì)算機(jī)在物理層面都是以二進(jìn)制的方式來運(yùn)作的。例如，存儲(chǔ)單元（memory cell）的狀態(tài)只有兩種，要么已充電，要么未充電；磁盤中的某個(gè)位置的狀態(tài)也只有兩種，要么已磁化，要么未磁化；CPU 中的晶體管同樣如此，要么允許電流通過，要么禁止電流通過。由此可見，數(shù)據(jù)在底層可以用二進(jìn)制來表示，這種表示方式只使用1與0兩種數(shù)位。但是，該形式對(duì)于人類來說卻比較麻煩，而且理解起來也很慢。因此，我們還會(huì)用其他一些計(jì)數(shù)系統(tǒng)（或者說數(shù)制）來簡記二進(jìn)制數(shù)。

學(xué)習(xí)指南：實(shí)際上，在執(zhí)行機(jī)器語言所寫的代碼時(shí)，計(jì)算機(jī)只能采用二進(jìn)制來運(yùn)作。那么，為什么必須用二進(jìn)制呢？

答案是：用二進(jìn)制來表示數(shù)據(jù)并在雙穩(wěn)環(huán)境下運(yùn)行程序，是比較可靠的。

具有下列物理特性的硬件元件，能夠以二進(jìn)制的方式運(yùn)作：

元件有兩種穩(wěn)定的能量狀態(tài)（energy state，能態(tài)），可以分別用 0 與 1 來表示，例如，全開/全關(guān)、完全充電/完全放電、帶正電/帶負(fù)電、已磁化/未磁化、反光/不反光。

兩種狀態(tài)可以為能量壁壘（energy barrier，能壘）所區(qū)隔（也就是說，不會(huì)同時(shí)處于兩種狀態(tài)）。

可以感知元件的狀態(tài)。

可以在兩種狀態(tài)之間切換。

假如計(jì)算機(jī)以十進(jìn)制或十六進(jìn)制來計(jì)數(shù)，那么要保存數(shù)值就比較復(fù)雜了，因?yàn)橛布仨氁軌虮硎?10 種或 16 種不同的狀態(tài)才行。反之，如果用二進(jìn)制來保存，那么只需要把相應(yīng)的物理性質(zhì)與兩種狀態(tài)對(duì)應(yīng)起來就可以了，對(duì)于大多數(shù)計(jì)算機(jī)來說，這些物理性質(zhì)指的就是元件的電氣性質(zhì)。

要想讀懂并撰寫底層程序代碼，必須熟悉各種計(jì)數(shù)系統(tǒng)與計(jì)數(shù)格式。最常見的幾種格式是：二進(jìn)制、八進(jìn)制、十進(jìn)制、十六進(jìn)制。每種進(jìn)制都有一個(gè)底，它決定了每個(gè)位置上可以使用多少種符號(hào)來計(jì)數(shù)。表1-3詳細(xì)列出了這四種常用的數(shù)制，其中，十進(jìn)制與十六進(jìn)制是匯編代碼中最常見到的形式。

表1-3　常用的數(shù)制

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