冯·诺依曼体系结构

1. 计算机处理的数据和指令一律用二进制数表示

2. 顺序执行程序 计算机运行过程中，把要执行的程序和处理的数据首先存入主存储器（内存），计算机执行程序时，将自动地并按顺序从主存储器中取出指令一条一条地执行，这一概念称作顺序执行程序。

3. 计算机硬件由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备五大部分组成。

数据的机内表示

二进制表示

1. 机器数 由于计算机中符号和数字一样,都必须用二进制数串来表示,因此,正负号也必须用0、1来表示。 用最高位0表示正、1表示负, 这种正负号数字化的机内表示形式就称为“机器数”,而相应的机器外部用正负号表示的数称为“真值”,将一个真值表示成二进制字串的机器数的过程就称为编码。

2. 原码 原码就是符号位加上真值的绝对值, 即用第一位表示符号, 其余位表示值. 比如如果是8位二进制: [+1]原 = 0000 0001 [-1]原 = 1000 0001 第一位是符号位. 因为第一位是符号位, 所以8位二进制数的取值范围就是: [1111 1111 , 0111 1111] 即 [-127 , 127] 原码是人脑最容易理解和计算的表示方式

3. 反码 反码的表示方法是: 正数的反码是其本身 负数的反码是在其原码的基础上, 符号位不变，其余各个位取反. [+1] = [00000001]原 = [00000001]反 [-1] = [10000001]原 = [11111110]反 可见如果一个反码表示的是负数, 人脑无法直观地看出来它的数值. 通常要将其转换成原码再计算

4. 补码 补码的表示方法是: 正数的补码就是其本身 负数的补码是在其原码的基础上, 符号位不变, 其余各位取反, 最后+1。 (即在反码的基础上+1) [+1] = [00000001]原 = [00000001]反 = [00000001]补 [-1] = [10000001]原 = [11111110]反 = [11111111]补 对于负数, 补码表示方式也是人脑无法直观看出其数值的. 通常也需要转换成原码在计算其数值.

5. 定点数与浮点数 定点数是小数点固定的数。在计算机中没有专门表示小数点的位，小数点的位置是约定默认的。一般固定在机器数的最低位之后，或是固定在符号位之后。前者称为定点纯整数，后者称为定点纯小数。 定点数表示法简单直观，但是数值表示的范围太小，运算时容易产生溢出。

浮点数是小数点的位置可以变动的数。为增大数值表示范围，防止溢出，采用浮点数表示法。浮点表示法类似于十进制中的科学计数法。

在计算机中通常把浮点数分成阶码和尾数两部分来表示，其中阶码一般用补码定点整数表示，尾数一般用补码或原码定点小数表示。为保证不损失有效数字，对尾数进行规格化处理，也就是平时所说的科学记数法，即保证尾数的最高位为1，实际数值通过阶码进行调整

阶符表示指数的符号位、阶码表示幂次、数符表示尾数的符号位、尾数表示规格化后的小数值。

N = 尾数×基数阶码（指数）

位(Bit)、字节(Byte)、字(Word)

位：”位(bit)”是电子计算机中最小的数据单位。每一位的状态只能是0或1。

字节：8个二进制位构成1个”字节(Byte)”，它是存储空间的基本计量单位。1个字节可以储存1个英文字母或者半个汉字，换句话说，1个汉字占据2个字节的存储空间。

字：”字”由若干个字节构成，字的位数叫做字长，不同档次的机器有不同的字长。例如一台8位机，它的1个字就等于1个字节，字长为8位。如果是一台16位机，那么，它的1个字就由2个字节构成，字长为16位。字是计算机进行数据处理和运算的单位。

字节序

字节顺序是指占内存多于一个字节类型的数据在内存中的存放顺序，通常有小端、大端两种字节顺序。

小端字节序指低字节数据存放在内存低地址处，高字节数据存放在内存高地址处；

大端字节序是高字节数据存放在低地址处，低字节数据存放在高地址处。

基于X86平台的PC机是小端字节序的，而有的嵌入式平台则是大端字节序的。所有网络协议也都是采用big endian的方式来传输数据的。所以有时我们也会把big endian方式称之为网络字节序。

比如数字0x12345678在两种不同字节序CPU中的存储顺序如下所示：

Big Endian低地址                                            高地址---------------------------------------------------->+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+|     12     |      34    |     56      |     78    |
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+Little Endian低地址                                            高地址---------------------------------------------------->+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+|     78     |      56    |     34      |     12    |+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+

从上面两图可以看出，采用Big Endian方式存储数据是符合我们人类的思维习惯的。

联合体union的存放顺序是所有成员都从低地址开始存放，利用该特性，就能判断CPU对内存采用Little-endian还是Big-endian模式读写。

示例代码如下：

union test{