那些曾虐我千百遍的計算機組成原理
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進制的本質
進制的本質是什麼？進制就是一組符號和逢幾進幾的概念。
什麼意思呢？來看一組數據
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
#可以看到,0~10就是我們定義的符號，而9下一個數字是10就是逢10進1 -》10
因此我現在也可以來定義自己的進制，老王的進制
符號爲 a b c d e 代表1 2 3 4 5 ，然後逢5進1
結果爲
0 1 2 3 4 5
a b c d e ba
因此說進制的本質就是一組符號+逢幾進幾的概念
此種思想運用於進制加密範疇，畢竟你定義的進制符號和進制算法，別人是不知道的，解密就畢竟困難，但是如果數據量一大，任何數都可以找出規律。
有符號數和無符號數的區別
有符號數和無符號數都是用8位 二進制數來表示
即：0000 0000
但是如何表示負數呢？由此就出現了有符號數和無符號數
在無符號數中，8位表示的值就是其本身的值，例如：0000 1001 表示9
而在有符號數中，最高位的第一位表示正數（0），負數（1）
例如
0000 1001 -》9
1000 1001-》-9
令人頭疼的原碼、反碼、補碼
這些編碼規則全都是針對有符號數數的
原碼：
- 正數：除了第一位爲符號位，對其他位本身取絕對值
- 負數：跟正數一樣
反碼：
- 正數：跟原碼一樣
- 負數：第一位爲符號位，其餘位對原碼進行取反
補碼：
- 正數：跟原碼一樣
- 負數：第一位爲符號位，其餘位對原碼取反+1
例子：
1
原碼 0000 0001
反碼 0000 0001
補碼 0000 0001
-1
原碼 1000 0001
反碼 1111 1110 除符號位取反
補碼 1111 1111 原碼取反+1
-7
原碼 1000 0111
反碼 1000 1000 除符號位取反
補碼 1111 1001 原碼取反+1
位運算
計算機任何操作都是通過位運算來完成的
與（&）
串聯，都爲1時才亮
只有當兩個開關都處於關閉（1）時，燈泡才亮（1）
即只有都爲1時，結果才爲1
#與（&）運算
1001 0011
1110 1010
-----------
1000 0010
或（|）
並聯，有1就亮
當兩個開關任意一個關閉（1）時，燈泡即亮
即任意有爲1，則結果位1
#或（|）運算
1001 0011
1110 1010
-----------
1111 1011
異或（^）
雙刀開關，需要不同才亮
只有當開關狀態不同時，燈泡才亮
即只有不同時，才爲1
#異或（^）運算
1001 0011
1110 1010
-----------
0111 1001
非(~)
按位取反
#非運算（~）
1110 1010
-----------
0001 0101
移位操作
左移（<<）
#左移，低位補0
1001 0111
---------
0010 1110
左移相當於是數*2，例如101（5）左移-》1010（10）
右移(>>)
#右移，高位補符號位
1001 0111
---------
1100 1011
右移相當於是數/2
用位運算進行加減乘除
首先要理解，所有的加減乘除都是加法
例如：
6-4 =》 6+（-4）
6*3 =》 6+6+6
18/3 =》3+多少次會=18
計算機底層加法：
4+5=?
0000 0100
0000 0101
---------
#加法運算只有兩步，異或，與運算，且這兩步無限循環，直到與運算結果都爲0
#第一步：做異或運算（不同則1）
0000 0100
0000 0101
---------
0000 0001 (異或結果)
#第二部，與運算（都爲1則1），用來判斷是否進位，如果都爲0，則取上一次異或結果
0000 0100
0000 0101
---------
0000 0100
#如果此時發現與運算結果不等於0，則進行第三步：與運算結果左移
0000 0100
---------
0000 1000 （左移結果）
=======================================
繼續做循環，用異或結果和左移結果
0000 0001
0000 1000
---------
#第一步，異或
0000 0001
0000 1000
---------
0000 1001
#第二部，與運算判斷是否進位
0000 0001
0000 1000
---------
0000 0000
#此時發現與運算結果爲0，則取上一次異或結果：0000 1001 =》9
例子：8-2 =》 8+（-2）=？
-2：0000 0010
補碼錶示（按位取反+1）:1111 1110
0000 1000
1111 1110
---------
#異或
0000 1000
1111 1110
---------
1111 0110
#與運算，判斷進位
0000 1000
1111 1110
---------
0000 1000
#需要進位,左移一位
0000 1000
---------
0001 0000
=====================================
循環
1111 0110
0001 0000
---------
#異或
1111 0110
0001 0000
---------
1110 0110
#與運算判斷進位
1111 0110
0001 0000
---------
0001 0000
#左移
0001 0000
---------
0010 0000
==========================================
循環
1110 0110
0010 0000
---------
#異或
1110 0110
0010 0000
---------
1100 0110
#與運算
1110 0110
0010 0000
---------
0010 0000
#左移進位
0010 0000
---------
0100 0000
=======================================
循環
1100 0110
0100 0000
---------
#異或
1100 0110
0100 0000
---------
1000 0110
#與運算
1100 0110
0100 0000
---------
0100 0000
#左移進位
0100 0000
---------
1000 0000
================================
循環
1000 0110
1000 0000
---------
#異或
1000 0110
1000 0000
---------
0000 0110
#與運算 判斷進位
1000 0110
1000 0000
---------
1000 0000
#左移
1000 0000
---------
0000 0000
===========================
循環
0000 0110
0000 0000
---------
#異或運算
0000 0110
0000 0000
---------
0000 0110
#與運算
0000 0110
0000 0000
---------
0000 0000
與運算結果爲0，則不用進位 結果爲上一次異或：
0000 0110：6