标签：index csapp 01 寄存器 unsigned 笔记地址 c++ simd

写在开头的话

在回到学校之后的几天后，我结束了cmu15418并行系统的学习，怎么说呢？这门课确实让我学到了不少，比如各种并行性的优化，但是我觉得自己还是有些吃力。包括在实习的最初，因为使用的语言是cpp，有不少使用cmake的经历，虽然我学习了cmake的语法，但是对于cmake工作的本质确实模模糊糊。程序如何进行编译，gcc各种编译参数到底是什么意思？动态库链接又是如何执行的。这一切搞得我写c++时候就像是有一层雾一样，我始终搞不清我的代码到底是如何work的。正因为如此，所以我决定不继续学习高级的计算机课程。我必须把编译、链接这一套给弄得明明白白了。

月初的时候，我浏览了一下各种图书和课程，发现CSAPP这本书正是我在找的一本书。整本书都在讲程序是如何从源代码到系统中的进程，这一过程。于是果断下单

不得不说，真是有点小贵，这可能是我买过的最贵的书了。o(╥﹏╥)o

搭配，b站的cmu课程同步进行学习。

我写下这段话的时候，刚好过去了一个星期也就是7号。目前一切进度还算OK，我原本以为纯英文的书会读得很吃力，但好像并没有，技术书籍基本上都是常见单词，语法可以说几乎没有。感觉英文并没有成为我的阻扰，开心，说明我现在阅读英语技术书籍基本上没问题了。(*^▽*)

Representing and Manipulating Informatica

这个系列的笔记说实话，我不是很明白我应该记录什么？因为很多内容需要和书本结合，而我如何把书本一块写上来，没必要而且我也不想浪费时间。所以我的打算是将这个笔记作为自己学习阶段的review。把自己觉得很重要的知识点记录下来。因为只是自己review，所以不拘泥于书本的顺序。

大小端

小端这个这个概念其实从我接触计算机的时候就一直困惑着我，包括后来考研也没有把这块给弄清楚。

内存地址从高地址往低地址进行生长。数据无论是c++中class还是array都是一串比特流，是从低地址一直放到高地址。
任何object的地址，比如c++中的class或者数组都可以被视为一个object。而最低的地址用于表示object的起始地址。
数组有些特殊：

例如 short a[] = {1, 2, 3}，那么从低位到高位进行存放bit，0x010002000300。数组是按index从低地址放到高地址，数组中元素是按照byte从低地址放到高地址，这看起来有点奇怪。但是记住这张图就行了

我自己也做了一些试验：

可以看到bit是翻转的。

普通寄存器中的endian。按道理寄存器中是没有endian的概念了，但因为x86-64同时保留了 rax 与 eax这些概念。导致我们访问一个64位的寄存器，实际上是一个big endian的顺序。比如数字0x00000001，存放在eax中，那么有效位1实际上在 ax中也能看到。寄存器的字节序就是数字的表示顺序。
simd寄存器。在上面提到寄存器中实际上是大端，但是simd寄存器，例如xmmm0，它可以存放4个float数值。如果我们使用_mm_set_ps(1.0, 2.0, 3.0, 4.0)，其寄存器中的组织和内存的字节序如下图：

如果我们通过代码来看的话，我们可以看到，结果和我们的预期一样：

simd中bit的index如何定义？例如hadd这个simd函数

simd寄存器中哪一端是128哪一端是0？实际通过代码实验我们确定了simd的index顺序，我们以load_ss这个函数为例子验证了我们的猜测

simd-index.drawio

至此，我们彻底搞明白了寄存器的右端是index 0。大小端这个困惑了我多年的问题至此圆满解决，✿✿ヽ(°▽°)ノ✿

two‘s complement

补数的定义其实很简单，就是 \(B 2 T(X)=-x_{w-1} \cdot 2^{w-1}+\sum_{i=0}^{w-2} x_i \cdot 2^i\) ，正数转负数，相当于bit翻转然后加一。

|TMIN| = TMAX + 1 补数负数能比正数多表示一个数值。c中有limits.h

c++或者c语言unsigned和signed进行比较，会将signed转换为unsigned值，相当于reinterpret_cast。例如-1作为short int，其二进制表示为0xffff，这也是unsigned short的最大表示范围。UMAX = 2 *TMAX + 1

unsigned 与signed之间转换：