現代のコンピューターにおける情報の表現と操作

ホームページ

バックエンド開発

C++

現代のコンピューターにおける情報の表現と操作 - パート 1

Patricia Arquette

Oct 29, 2024 am 10:45 AM

ほとんどの人はすでに知っているかもしれませんが、コンピューターはビット (0 と 1) のみを理解、保存、処理できます。

でもなぜ?
結局のところ、2 値の信号は、従来の 10 進数の表現よりも簡単かつ確実に表現、保存、送信できることがわかりました。たとえば、パンチカードの穴の有無、高低などの表現が可能です。ワイヤ上の電圧、または時計回りまたは反時計回りの磁区としてなど。

さらに、単一のビットは通常、コンピューターで意味のあるものを表すのにあまり役に立ちませんが、一連のビットを組み合わせれば、任意の有限集合を表すことができます。たとえば、ビットを負/非負および浮動小数にエンコードしたり、ドキュメント内の文字や記号をエンコードしたりできます。これが、メモリのアドレス指定可能な最小単位として 8 ビットまたは 1 バイトを使用する理由 (またはそうでない可能性もあります) です。 2 進表記では、その値の範囲は 00000000 ～ 11111111 です。10 進整数として見ると、その値の範囲は 0 ～ 255、16 進数では 00 ～ FF の範囲になります。 2 進数表記への変換、または 2 進数表記からの変換が容易なため、通常はビットパターンを 16 進数 (0 ～ 9、A ～ F) で記述します。

C プログラミング言語では、0x または 0X で始まる数値定数は 16 進数として解釈されます。「A」から「F」までの文字は、大文字または小文字で書くことができます。たとえば、数字 FA1D37B を 0xFA1D37B、0xfa1d37b、または大文字と小文字を混ぜて書くこともできます (例: 0xFa1D37b)。

それでは、もう 1 つ説明しましょう。

データサイズ

CS の期間はあと少しです!!!

仮想メモリ - メモリ内の概念的な大規模なバイト配列 (他にもありますが、このシリーズの後半で説明します)
メモリアドレス - メモリのバイトを識別するために使用される一意の番号。
仮想メモリ空間 - 可能なすべてのメモリアドレスのセット (詳細は後で説明します)。
ワードサイズ - ポインターデータの公称サイズまたは仮想メモリアドレスの最大サイズ。

今日のコンピューターのワードサイズは 32 ビットまたは 64 ビットです。つまり、プログラムは 0 ～ 2^32 - 1 (32 ビットの場合) および 0 ～ 2^64 - 1 (32 ビットの場合) の範囲にアクセスできます。 64 ビット) の仮想アドレス。 64 ビットマシンでコンパイルされたプログラムのほとんどは 32 ビットマシンでも実行できますが、その逆は当てはまりません。

コンピューターとコンパイラーは、整数や浮動小数点、さまざまな長さなど、さまざまな方法でデータをエンコードする複数のデータ形式をサポートしています。たとえば、多くのマシンには、単一バイトだけでなく、2 バイト、4 バイト、および 8 バイトの量として表される整数を操作するための命令があります。また、4 バイトおよび 8 バイトの量として表される浮動小数点数もサポートします。一部のデータ型の正確なバイト数は、プログラムのコンパイル方法によって異なります。以下に一般的な 32 ビットプログラムと 64 ビットプログラムのサイズを示しました。

Representing and Manipulating Information in modern computer - Part 1

マシンのビット数とコンパイラ設定の間の混乱を避けるために、ISO C99 では、コンパイラやマシン設定に関係なくデータサイズが固定されるいくつかのデータ型が導入されました。上のスクリーンショットでわかるように、その中には int32_t と int64_t が含まれています。固定サイズの整数型を使用することは、プログラマがデータ表現を厳密に制御するための最良の方法です。

サインオフする前に - さまざまなマシンやコンパイラに移植できるコードの作成を試みる必要があります。移植性の 1 つの側面は、プログラムをさまざまなデータ型の正確なサイズに依存しないようにすることです。 64 ビットマシンへの移行に伴い、32 ビットプログラムを新しいマシンに移行する際のバグとして、多くの隠れたワードサイズの依存関係が発生しました。たとえば、多くのプログラマは歴史的に、int 型として宣言されたオブジェクトをポインタの格納に使用できると想定していました。これは、ほとんどの 32 ビットプログラムでは正常に機能しますが、64 ビットプログラムでは問題が発生します。これは、上で説明したように、32 ビットマシンと 64 ビットマシンのワードサイズまたはポインタサイズが異なるためです。

わかりました。今日はここまでです。ありがとうございます。

参考: コンピューターシステム: プログラマーの視点

以上が現代のコンピューターにおける情報の表現と操作 - パート 1の詳細内容です。詳細については、PHP 中国語 Web サイトの他の関連記事を参照してください。

声明

この記事の内容はネチズンが自主的に寄稿したものであり、著作権は原著者に帰属します。このサイトは、それに相当する法的責任を負いません。盗作または侵害の疑いのあるコンテンツを見つけた場合は、admin@php.cn までご連絡ください。

CとXMLの未来：新たなトレンドとテクノロジーApr 10, 2025 am 09:28 AM

CとXMLの将来の開発動向は次のとおりです。1）Cは、プログラミングの効率とセキュリティを改善するためのC 20およびC 23の標準を通じて、モジュール、概念、CORoutinesなどの新しい機能を導入します。 2）XMLは、データ交換および構成ファイルの重要なポジションを引き続き占有しますが、JSONとYAMLの課題に直面し、XMLSchema1.1やXpath3.1の改善など、より簡潔で簡単な方向に発展します。

最新のCデザインモデルは、C 11以降の新機能を使用して、より柔軟で効率的なソフトウェアを構築するのに役立ちます。 1）ラムダ式とstd :: functionを使用して、オブザーバーパターンを簡素化します。 2）モバイルセマンティクスと完全な転送を通じてパフォーマンスを最適化します。 3）インテリジェントなポインターは、タイプの安全性とリソース管理を保証します。

Cマルチスレッドと並行性：並列プログラミングのマスタリングApr 08, 2025 am 12:10 AM

cマルチスレッドと同時プログラミングのコア概念には、スレッドの作成と管理、同期と相互排除、条件付き変数、スレッドプーリング、非同期プログラミング、一般的なエラーとデバッグ技術、パフォーマンスの最適化とベストプラクティスが含まれます。 1）STD ::スレッドクラスを使用してスレッドを作成します。この例は、スレッドが完了する方法を作成し、待つ方法を示しています。 2）共有リソースを保護し、データ競争を回避するために、STD :: MutexおよびSTD :: LOCK_GUARDを使用するための同期と相互除外。 3）条件変数は、std :: condition_variableを介したスレッド間の通信と同期を実現します。 4）スレッドプールの例は、スレッドプールクラスを使用してタスクを並行して処理して効率を向上させる方法を示しています。 5）非同期プログラミングはSTD :: ASを使用します

Cディープダイブ：メモリ管理、ポインター、およびテンプレートの習得Apr 07, 2025 am 12:11 AM

Cのメモリ管理、ポインター、テンプレートはコア機能です。 1。メモリ管理は、新規および削除を通じてメモリを手動で割り当ててリリースし、ヒープとスタックの違いに注意を払います。 2。ポインターにより、メモリアドレスを直接操作し、注意して使用します。スマートポインターは管理を簡素化できます。 3.テンプレートは、一般的なプログラミングを実装し、コードの再利用性と柔軟性を向上させ、タイプの派生と専門化を理解する必要があります。

Cおよびシステムプログラミング：低レベルのコントロールとハードウェアの相互作用Apr 06, 2025 am 12:06 AM

Cは、ハードウェアに近い制御機能とオブジェクト指向プログラミングの強力な機能を提供するため、システムプログラミングとハードウェアの相互作用に適しています。 1）cポインター、メモリ管理、ビット操作などの低レベルの機能、効率的なシステムレベル操作を実現できます。 2）ハードウェアの相互作用はデバイスドライバーを介して実装され、Cはこれらのドライバーを書き込み、ハードウェアデバイスとの通信を処理できます。

Cによるゲーム開発：高性能ゲームとシミュレーションの構築Apr 05, 2025 am 12:11 AM

Cは、ハードウェア制御と効率的なパフォーマンスに近いため、高性能のゲームおよびシミュレーションシステムの構築に適しています。 1）メモリ管理：手動制御により、断片化が減少し、パフォーマンスが向上します。 2）コンパイル時間の最適化：インライン関数とループ拡張は、ランニング速度を改善します。 3）低レベルの操作：ハードウェアへの直接アクセス、グラフィックスおよび物理コンピューティングの最適化。

C言語ファイルの操作問題の背後にある真実Apr 04, 2025 am 11:24 AM

ファイルの操作の問題に関する真実：ファイルの開きが失敗しました：不十分な権限、間違ったパス、およびファイルが占有されます。データの書き込みが失敗しました：バッファーがいっぱいで、ファイルは書き込みできず、ディスクスペースが不十分です。その他のFAQ：遅いファイルトラバーサル、誤ったテキストファイルエンコード、およびバイナリファイルの読み取りエラー。

C言語ファイル操作の問題の詳細な分析Apr 04, 2025 am 11:21 AM

C言語ファイル操作の問題の詳細な分析序文ファイル操作は、C言語プログラミングにおける重要な機能です。ただし、特に複雑なファイル構造を扱う場合は、挑戦的な領域でもあります。この記事では、C言語ファイル操作の一般的な問題を深く分析し、ソリューションを明確にするための実用的なケースを提供します。ファイルを開閉するとき、2つの主要なモードがあります。R（読み取り専用）とW（書き込み専用）。ファイルを開くには、fopen（）function：file*fp = fopen（ "file.txt"、 "r"）を使用できます。ファイルを開いた後、リソースを解放するために使用した後は閉じている必要があります：FClose（FP）;データの読み取りと書き込みは作成できます

See all articles