《汇编程序设计与计算机体系结构：软件工程师教程》 —1.4　数据的表示

1.4　数据的表示

1.4.1　计数系统

多数计算机在物理层面都是以二进制的方式来运作的。例如，存储单元（memory cell）的状态只有两种，要么已充电，要么未充电；磁盘中的某个位置的状态也只有两种，要么已磁化，要么未磁化；CPU 中的晶体管同样如此，要么允许电流通过，要么禁止电流通过。由此可见，数据在底层可以用二进制来表示，这种表示方式只使用1与0两种数位。但是，该形式对于人类来说却比较麻烦，而且理解起来也很慢。因此，我们还会用其他一些计数系统（或者说数制）来简记二进制数。

学习指南：实际上，在执行机器语言所写的代码时，计算机只能采用二进制来运作。那么，为什么必须用二进制呢？

答案是：用二进制来表示数据并在双稳环境下运行程序，是比较可靠的。

具有下列物理特性的硬件元件，能够以二进制的方式运作：

元件有两种稳定的能量状态（energy state，能态），可以分别用 0 与 1 来表示，例如，全开/全关、完全充电/完全放电、带正电/带负电、已磁化/未磁化、反光/不反光。

两种状态可以为能量壁垒（energy barrier，能垒）所区隔（也就是说，不会同时处于两种状态）。

可以感知元件的状态。

可以在两种状态之间切换。

假如计算机以十进制或十六进制来计数，那么要保存数值就比较复杂了，因为硬件必须要能够表示 10 种或 16 种不同的状态才行。反之，如果用二进制来保存，那么只需要把相应的物理性质与两种状态对应起来就可以了，对于大多数计算机来说，这些物理性质指的就是元件的电气性质。

要想读懂并撰写底层程序代码，必须熟悉各种计数系统与计数格式。最常见的几种格式是：二进制、八进制、十进制、十六进制。每种进制都有一个底，它决定了每个位置上可以使用多少种符号来计数。表1-3详细列出了这四种常用的数制，其中，十进制与十六进制是汇编代码中最常见到的形式。

表1-3　常用的数制

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