位、字节、半字、字和内存位宽的概念
什么是内存
从硬件角度:内存实际上是电脑的一个配件(一般叫内存条)。根据不同的硬件实现原理还可以把内存分成SRAM和DRAM(DRAM又有好多代,譬如最早的SDRAM,后来的DDR1、DDR2·····、LPDDR)
从逻辑角度:内存是这样一种东西,它可以随机访问(随机访问的意思是只要给一个地址,就可以访问这个内存地址)、并且可以读写(当然了逻辑上也可以限制其为只读或者只写);内存在编程中天然是用来存放变量的(就是因为有了内存,所以C语言才能定义变量,C语言中的一个变量实际就对应内存中的一个单元)。
内存的逻辑抽象图(内存的编程模型)
从逻辑角度来讲,内存实际上是由无限多个内存单元格组成的,每个单元格有一个固定的地址叫内存地址,这个内存地址和这个内存单元格唯一对应且永久绑定。
以大楼来类比内存是最合适的。逻辑上的内存就好象是一栋无限大的大楼,内存的单元格就好象大楼中的一个个小房间。每个内存单元格的地址就好象每个小房间的房间号。内存中存储的内容就好象住在房间中的人一样。
逻辑上来说,内存可以有无限大(因为数学上编号永远可以增加,无尽头)。但是现实中实际的内存大小是有限制的,譬如32位的系统(32位系统指的是32位数据线,但是一般地址线也是32位,这个地址线32位决定了内存地址只能有32位二进制,所以逻辑上的大小为2的32次方)内存限制就为4G。实际上32位的系统中可用的内存是小于等于4G的(譬如我32位CPU装32位windows,但实际电脑只有512M内存)
位和字节
内存单元的大小单位有4个:位(1bit) 字节(8bit) 半字(一般是16bit) 字(一般是32bit)
在所有的计算机、所有的机器中(不管是32位系统还是16位系统还是以后的64位系统),位永远都是1bit,字节永远都是8bit。
字和半字
历史上曾经出现过16位系统、32位系统、64位系统三种,而且操作系统还有windows、linux、iOS等很多,所以很多的概念在历史上曾经被混乱的定义过。
建议大家对字、半字、双字这些概念不要详细区分,只要知道这些单位具体有多少位是依赖于平台的。实际工作中在每种平台上先去搞清楚这个平台的定义(字是多少位,半字永远是字的一半,双字永远是字的2倍大小)。
编程时一般根本用不到字这个概念,那我们区分这个概念主要是因为有些文档中会用到这些概念,如果不加区别可能会造成你对程序的误解。
在linux+ARM这个软硬件平台上(我们嵌入式核心课的所有课程中),字是32位的。
内存位宽
从硬件角度讲:硬件内存的实现本身是有宽度的,也就是说有些内存条就是8位的,而有些就是16位的。那么需要强调的是内存芯片之间是可以并联的,通过并联后即使8位的内存芯片也可以做出来16位或32位的硬件内存。
从逻辑角度讲:内存位宽在逻辑上是任意的,甚至逻辑上存在内存位宽是24位的内存(但是实际上这种硬件是买不到的,也没有实际意义)。从逻辑角度来讲不管内存位宽是多少,我就直接操作即可,对我的操作不构成影响。但是因为你的操作不是纯逻辑而是需要硬件去执行的,所以不能为所欲为,所以我们实际的很多操作都是受限于硬件的特性的。譬如24位的内存逻辑上和32位的内存没有任何区别,但实际硬件都是32位的,都要按照32位硬件的特性和限制来干活。
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位、字节、WORD、DWORD 的区别和联系 - Unicode 和 ANSI 的区别就像输入法中 "全宽 "和 "半宽 "的区别一样。 由于不同的 ANSI 编码有不同的标准(不同的字符集),对于给定的多字节字符串,我们必须知道它使用的是哪种字符集,才能知道它包含哪些 "字符"。对于 UNICODE 字符串来说,无论环境如何,它所代表的 "字符 "内容始终是相同的。Unicode 有一个统一的标准,定义了世界上大多数字符的编码,因此拉丁文、数字、简体中文、繁体中文和日文都可以存储在一个编码中。统一码是一个统一的标准,定义了世界上大多数字符的编码。 比特(Bit)和字节(Byte)的区别:例如USB2.0 标准接口的传输速率为 480Mbps,有一些人误认为是每秒 480 兆比特,同样网络带宽为 2MB,就容易误认为是每秒 2 兆比特。其实,480Mbps 应该是 480 兆比特/秒或 480 兆字节/秒,它等于 "60 兆字节/秒";同样,2MB,应该是 256 兆字节/秒。 Bit 和 Byte 译为 "比特",都是数据计量单位,比特="位 "或 "比特"。 Byte = 字节,即 1byte = 8bits,两者的换算关系为 1:8。 Mbps = mega bits per second(兆位/秒)是速率单位,因此 2M 带宽应为 2 兆位/秒,即 2MBps。MB = 兆字节(Megabytes,兆字节)是单位量,1MB/S(兆字节/秒)= 8MBPS(兆字节/秒)。 通常所说的硬盘容量是指 40GB、80GB、100GB,其中的 B 是指 Byte 也称为 "字节"。 1 KB=1024 字节 1 MB=1024 KB=1024*1024 字节 1 GB=1024 MB=1024*1024*1024 字节 例如,以前所谓的 56KB MODEM 转换过来的 56KBps 除以 8 就是 7Kbyte,所以真正从网上下载文件存在硬盘上的速度也是每秒 7Kbyte;也就是说,用 B 表示传输速度一般指 Bit;用 B 表示容量一般指 Byte。比特、字节、WORD、DWORD 的本质。
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= 0; i--) {
printf("%5d", *(p + i));
}
printf("\n");
return 0;
}
```
2. 利用指针计算奇数索引数组元素之和
```c
// 使用指针计算奇数索引数组元素之和
#include
int main() { int arr[] = {1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9}; int n = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]); printf("数组元素: "); for (int i = 0; i < n; i++) { printf("%3d", arr[i]); // 宽度为3,右对齐 } printf("\n"); printf("数组下标: "); for (int i = 0; i < n; i++) { printf("%3d", i); // 宽度为3,右对齐 } printf("\n"); int sum = 0; int *p = arr; // 声明指向整数的指针 for (int i = 0; i < n; i++) { if (i % 2 != 0) { sum += *(p + i); // 若索引i为奇数,累加对应元素值 } } printf("奇数索引数组元素之和: %d\n", sum); return 0; } ``` 3. 查看不同类型指针在Linux Ubuntu gcc下的字节大小 ```c // 在Linux Ubuntu gcc环境下查看不同类型指针的字节大小 #include #include int main() { printf("int指针大小: %zu bytes\n", sizeof(int *)); printf("char指针大小: %zu bytes\n", sizeof(char *)); printf("float指针大小: %zu bytes\n", sizeof(float *)); printf("double指针大小: %zu bytes\n", sizeof(double *)); return 0; } ``` 请注意,对于现代64位系统(如Linux),`int`、`char`、`float`和`double`指针通常都是8字节。但在某些特定情况下(如32位系统或特定编译环境),可能有所不同。 4. 使用指针遍历并打印字符数组 ```c // 使用指针遍历并打印字符数组 #include #include // 引入strlen函数 int main() { char str[] = "Hello, World"; // 字符串常量 int len = strlen(str); // 获取字符串长度 char *ptr = str; // 定义指向字符的指针 printf("输出字符串: %s\n", str); // 输出原始字符串 printf("遍历并打印字符数组: "); for (int i = 0; i < len; i++) { printf("%c", *ptr); // 输出当前字符 ptr++; // 移动指针到下一个字符 } printf("\n"); return 0; } ``` 对于用户自定义输入字符串的情况,请参考以下代码: ```c #include #include int main() { char input[100]; // 用于存放用户输入的字符串,假设最大长度为100 printf("请输入字符串: "); fgets(input, sizeof(input), stdin); // 从标准输入读取字符串,fgets会保留换行符 int len = strlen(input) - 1; // 去掉fgets读取的换行符 char *ptr = input; // 定义指向字符的指针 printf("输入的字符串: %s\n", input); printf("遍历并打印字符数组: "); for (int i = 0; i < len; i++) { printf("%c", *ptr); // 输出当前字符 ptr++; // 移动指针到下一个字符 } printf("\n"); return 0; } ```"> 1. 使用指针倒序显示整数数组内容 ```c // 通过指针逆序打印整数数组 #include
#include #include int main() { int arr[10] = {0}; int n = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]); srand(time(NULL)); printf("原始数组: "); for (int i = 0; i < n; i++) { arr[i] = rand() % 100; printf("%5d", arr[i]); } printf("\n"); int *p = arr; // 指针指向数组元素 printf("反转打印数组元素: "); for (int i = n - 1; i >= 0; i--) { printf("%5d", *(p + i)); } printf("\n"); return 0; } ``` 2. 利用指针计算奇数索引数组元素之和 ```c // 使用指针计算奇数索引数组元素之和 #include int main() { int arr[] = {1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9}; int n = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]); printf("数组元素: "); for (int i = 0; i < n; i++) { printf("%3d", arr[i]); // 宽度为3,右对齐 } printf("\n"); printf("数组下标: "); for (int i = 0; i < n; i++) { printf("%3d", i); // 宽度为3,右对齐 } printf("\n"); int sum = 0; int *p = arr; // 声明指向整数的指针 for (int i = 0; i < n; i++) { if (i % 2 != 0) { sum += *(p + i); // 若索引i为奇数,累加对应元素值 } } printf("奇数索引数组元素之和: %d\n", sum); return 0; } ``` 3. 查看不同类型指针在Linux Ubuntu gcc下的字节大小 ```c // 在Linux Ubuntu gcc环境下查看不同类型指针的字节大小 #include #include int main() { printf("int指针大小: %zu bytes\n", sizeof(int *)); printf("char指针大小: %zu bytes\n", sizeof(char *)); printf("float指针大小: %zu bytes\n", sizeof(float *)); printf("double指针大小: %zu bytes\n", sizeof(double *)); return 0; } ``` 请注意,对于现代64位系统(如Linux),`int`、`char`、`float`和`double`指针通常都是8字节。但在某些特定情况下(如32位系统或特定编译环境),可能有所不同。 4. 使用指针遍历并打印字符数组 ```c // 使用指针遍历并打印字符数组 #include #include // 引入strlen函数 int main() { char str[] = "Hello, World"; // 字符串常量 int len = strlen(str); // 获取字符串长度 char *ptr = str; // 定义指向字符的指针 printf("输出字符串: %s\n", str); // 输出原始字符串 printf("遍历并打印字符数组: "); for (int i = 0; i < len; i++) { printf("%c", *ptr); // 输出当前字符 ptr++; // 移动指针到下一个字符 } printf("\n"); return 0; } ``` 对于用户自定义输入字符串的情况,请参考以下代码: ```c #include #include int main() { char input[100]; // 用于存放用户输入的字符串,假设最大长度为100 printf("请输入字符串: "); fgets(input, sizeof(input), stdin); // 从标准输入读取字符串,fgets会保留换行符 int len = strlen(input) - 1; // 去掉fgets读取的换行符 char *ptr = input; // 定义指向字符的指针 printf("输入的字符串: %s\n", input); printf("遍历并打印字符数组: "); for (int i = 0; i < len; i++) { printf("%c", *ptr); // 输出当前字符 ptr++; // 移动指针到下一个字符 } printf("\n"); return 0; } ``` -
ARM汇编(2)(指令)-跳转指令B与BL都可以使程序跳转到指定的地址执行程序。指令BL的作用是跳转的同时将下一条指令的地址复制到R14(即返回地址连接寄存器LR)寄存器中。需要注意的是,这两条指令和目标地址处的指令都要属于ARM指令集。两条指令都可以根据CPSR中的条件标志位的值决定指令是否执行。 MOVEQ PC, LR B LAB1 (1)指令格式 B {L} {<cond>} <target_address> (2)指令的例子 循环10次的例子 MOV R1, #0 BL MOV R2, #1 ...... LAB1: ADD R1, R1, #1 CMP R1, #10 @带连接的分支 load_new_format: BL switch_screen_mode BL get_screen_info BL load_palette new_loop: MOV R1, R5 BL read_byte CMP R0, #255 BLEQ read_loop STRB R0, [R2, #1]! Load/Store指令 *LDR指令 (1)指令语法格式 LDR指令用于从内存中将一个32位的字读取到目标寄存器。 指令的编码格式如图所示。 LDR指令编码格式 LDR{<cond>} <Rd>,<addr_mode> (2)指令举例 LDR r1,[r0,#0x12] ;将r0+12地址处的数据读出,保存到r1中(r0的值不变) LDR r1,[r0] ;将r0地址处的数据读出,保存到r1中(零偏移) LDR r1,[r0,r2] ;将r0+r2地址的数据读出,保存到r1中(r0的值不变) LDR r1,[r0,r2,LSL #2] ;将r0+r2×4地址处的数据读出,保存到r1中(r0,r2的值不变) LDR Rd,label ;label为程序标号,label必须是当前指令的±4KB范围内 LDR Rd,[Rn],#0x04 ;Rn的值用作传输数据的存储地址。在数据传送后将偏移量0x04与 Rn相加,结果写回到Rn中。Rn不允许是r15 注意:(1)地址对齐问题:大多数情况下,必须保证用于32位传送的地址是32位对齐的。 (2)LDR有两种形式,一种是指令,一种是伪指令,使用LDR的伪指令时,在第二个操作数前加"=" *STR指令用于将一个32位的字写入到指令中指定的内存单元 (1) 指令的语法格式 STR {<cond>} <Rd>, <addr_mode> (2) 指令举例 LDR/STR指令用于对内存变量的访问、内存缓冲区数据的访问、查表、外围部件的控制操作等。 ① 变量访问 NumCount EQU 0x40003000 ;定义变量NumCount LDR R0,=NumCount ;使用LDR伪指令装载NumCount的地址到R0 LDR R1,[R0] ;取出变量值 ADD R1,R1,#1 ;NumCount=NumCount+1 STR R1,[R0] ;保存变量 单数据交换指令 单数据交换指令是Load/Store指令的一种特例,它把一个内存单元中的内容与寄存器中的内容进行交换,交换指令是一个原子操作,也就是说,在连续的总线操作中读/写一个存储单元,在操作期间阻止其他任何指令对该存储单元的读/写。 SWP指令一般有两种形式: (1), SWP 字交换 tmp=mem32[Rn]; mem32[Rn] = Rm; Rd = tmp 指令的格式: SWP {<cond>} <Rd>, <Rm>, [<Rn>] SWP R1, R1, [R0] ;将R1的内容与R0指向的存储单元内容进行交换。 (2), SWPB 字节交换 状态寄存器传输指令 ARM指令集提供了两条指令,用于读写程序状态寄存器,MRS指令用于把CPSR或SPSR的值传送到一个寄存器中;MSR相反,把一个寄存器的内容传送到CPSR或SPSR中,这两条指令结合起来,可用于对CPSR和SPSR进行读/写操作。 MRS 把程序状态寄存器的值传送给一个通用寄存器, Rd=SPSR MSR 把通用寄存器的值传送给程序状态寄存器或把一个立即数传送给程序状态寄存器 (1)MRS指令 在ARM指令集中,只有MRS指令可以 将状态寄存器中的值读取到通用寄存器中。 格式: MRS {<cond>} Rd, CPSR/SPSR 其中,Rd为目标寄存器,Rd不允许为程序计数器(R15)。 (2) MSR指令 在ARM指令集中,只有MSR指令可以直接设置 状态寄存器的值 格式: MSR {<cond>} SPSR/CPSR , #immed Msr {<cond>} CPSR/SPSR , Rm 3,LDM和STM的配对规则 LDMFD--STMFD LDMED--STMED LDMFA--STMFA LDMEA--STMEA LDMIA--STMDB LDMIB--STMDA LDMDA--STMIB LDMDB--STMIA 指令代码如下: .global _start_start: