信息安全系统设计基础第三周学习总结

学习过程：

第二章信息的表示和处理

一、数字表示

    1、 无符号数：编码基于传统的二进制表示法表示大于或等于零的数字。

    2、 补码：编码是表示有符号整数的最常见方法，可以是正或者是负的数字。

    3、 浮点数：编码是表示实数的科学计数法的以二位基数的版本。 

二、信息存储

    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、使用C99特性时 gcc -std=c99 xxx.c 实验楼环境为64位，编译为32位机器码： gcc -m32 xxx.c

         gcc -m32 可以在64位机上（比如实验楼的环境）生成32位的代码

    3、字长：指明整数和指针数据的大小。

         字长决定最重要的系统参数就是虚拟地址空间的最大大小。

    4、字节顺序：字节顺序是网络编程的基础。

    5、小端法：某些机器选择在存储器中按最低有效字节到最高有效字节。

        大端法：某些机器选择在存储器中按最高有效字节到最低有效字节。

        小端是“高对高、低对低”，大端与之相反。

    6、所有逻辑运算都可以用与、或、非表达（最大式、最小式），而与或非可以用“与非”或“或非”表达，所以，只要一个与非门，就可以完成所有的逻辑运算。

    7、布尔代数：二进制是计算机编码、存储、操作信息的核心。

                      逻辑运算——0或1

     8、表示字符串：文本数据比二进制数据具有更强的独立性

     9、掩码：通过指定一个位向量掩码，有选择的使能或不能屏蔽一些信号。（0表示被屏蔽）

          掩码是位运算的重要应用，对特定位可以置一，可以清零。 

三、整数表示

     1、整型数据类型：根据字节分配，不同的大小所能表示的值的范围不同。

          最高位有效位也称符号位。0为正，1为负。

          要用C99中的“long long”类型，编译是要用 gcc -std=c99

     2、扩展一个数字的位表示：在不同字长的整数之间转换又保持数值不变。

     3、符号扩展：将补码数字转换成更大类型的数据。规则在表中添加最高有效位的值的副本。

     4、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（w表示数据类型的位数。）

     5、扩展一个数字的位表示：在不同字长的整数之间转换又保持数值不变。

          0扩展：简单的在表示的开头加0。

          符号扩展：将补码数字转换成更大类型的数据。规则在表中添加最高的效位的值的副本。

     6、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）

四、整数运算

      1、整数运算：整数运算实际是一种模运算。表示数字的有限字长限制了可能的取值范围，结果可能溢出。补码提供了技能表示正数也能表示负数的灵活方法，同时使用了与执行无符号算数相同的位级实现。

      2、补码：最常见的有符号数的计算机表示方式。

            最高有效位也叫符号位。

      3、正数的补码=原码

           负数的补码=原码各位取反后加1

      4、补码的利用寄存器的长度是固定的特性简化数学运算。利用补码可以把数学运算统一成加法，只要一个加法器就可以实现所有的数学运算。

      5、C语言中有符号数和无符号数的转换规则，位向量不变。 

五、浮点数

      1、二进制小数：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：标准 V=(-1)^sM2^E

           (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。)

      3、将浮点数的位表示划分为三个字段分别进行编码：

           一个单独的符号位直接编码符号。

            k位的阶码字段exp = ek-1…e1e0编码阶码。

            n位小数字段,但编码出来的值也依赖于阶码字段的值是否等于0。

       4、舍入：浮点运算只能近似的表示示数运算想要找到最接近x的值就是舍入，问题的关键在于在两个可能的值中间确定舍入方向。

            向偶数舍入：也叫向最接近的值舍入。是默认方法。将数字向上或向下舍入使的结果的最低有效数字是偶数。

       5、浮点运算：IEEE的优势可以独立于任何具体的硬件或软件实现。

            浮点加法不具有结合性但满足了单调性属性。

        6、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字段为1位、exp字段k = 8 位、frac字段n = 23位，得到一个32位的表示；在double中，s字              段为1位、exp字段k = 11 位、frac字段n = 52位，得到一个64位的表示。