03_内存（计算机科学）
带着问题学习（内存）
- 高级编程语言中的数据类型表示的是什么？
- 32位环境中，指针的长度是多少位？
内存的物理结构
image.png
上图中展示的是一个内存条，它也是一个IC（集成电路）。
内存一般采用半导体存储单元，包括随机存储器（RAM）、只读存储器（ROM）以及高速缓存器（CACHE）。
参考于百度百科
memory physical structure.png
上面是一张最简单的内存物理结构图，它有A0A9共100个地址引脚，也就是说能够寻址的范围是从0000000000到1111111111，共1024个地址值；而数据引脚是从D0D7共8个，也就是8bit，即1byte。所以上图展示的内存总大小为10248bit=1KB。所以我们得出内存的容量 = 寻址范围 * 一次性写入的大小。*
内存的逻辑结构
memory logical structure.png
上图展示的是一个容量为1KB的内存逻辑结构图。从图上我们不难看出，内存中的每一个地址能够存储的数据是8bit，也就是一个byte，并且地址空间都是连续的。
不同数据类型在内存中的存储方式
我们常用的数据类型，比如char（1byte）和int（4byte），它们在内存中是怎样存储的呢？
对于char来说很简单，一个地址空间就能够存放下了，如下图所示，我们可以在地址为0001处存放一个char类型数据。但是对于int来说，该怎样存储呢？因为int类型的数据占用4byte，所以一个地址肯定存放不下，这时候，我们就将下面连续的4个地址空间都分配给int类型的数据变量（整个黄色区域都是代表int的作用域）。当然在取int类型的数据时候，也必须取4个地址的数据才正确，否则取出来的数据将是作物的数据。这就是计算机数据结构设计的一种存储方式。
data type.png
常用的几种数据结构的优缺点
- 数组：它是分配一块连续的空间，每个元素占用的空间大小相同，所以可以通过下标的形式访问，使得访问速度非常快；但是如果想插入一个元素时，就需要移动大量的元素，空出一个元素空间，将要插入的数据填充到这个位置，同样，删除一个元素也是需要移动大量的元素，才能把这个元素删除掉。所以数组的增删速度很慢，但是它的随机访问速度非常快。
- 栈：数组的变形，主要用于数据记录，起到回溯的作用，它的特点是先进后出（FILO）。
- 链表：链表中的每一个元素不一定是连续的，如果想要查询某个元素的值，需要从链表头（对于单向链表）挨个的往后一个一个的遍历，直到遍历到这个元素所在位置时为止，但是链表的插入和删除速度是非常快的，因为它不需要移动其它的元素。所以链表的随机访问速度比较慢，但是它的插入和删除速度非常快。
程序是如何运行的 试卷一
- CPU中不含有以下选项中的：C
A：运算器
B：寄存器
C：内存
D：时钟 - CPU中负责计时的部件是：B
A：程序计数器
B：时钟
C：控制器
D：靠人来计时 - 对于汇编以下说法正确的是：B
A：汇编要编译成机器码
B：汇编是助记符，和机器码一一对应
C：汇编是给CPU看的
D：编译器编译出来的是汇编 - 以下哪个寄存器名是错的？D
A：累加寄存器
B：程序计数器
C：标志寄存器
D：控制寄存器 - 以下哪个说法是错误的？C（控制器是用来控制基本操作的，比如去哪里读、去哪里写、内存地址是多少等操作）
A：计算机能够执行分支是因为标志寄存器
B：计算机能够执行循环是因为程序计数器
C：控制器控制程序的分支及循环运行
D：标志寄存器负责保存计算后结果的状态 - 请写出二进制，八进制，十进制，十六进制（9之后使用字母顺序）
| 二进制 | 八进制 | 十进制 | 十六进制 |
|---|---|---|---|
| 00000000 | 00 | 0 | 0x00 |
| 00000001 | 01 | 1 | 0x01 |
| 00000010 | 02 | 2 | 0x02 |
| 00000011 | 03 | 3 | 0x03 |
| 00000100 | 04 | 4 | 0x04 |
| 00000101 | 05 | 5 | 0x05 |
| 00000110 | 06 | 6 | 0x06 |
| 00000111 | 07 | 7 | 0x07 |
| 00001000 | 010 | 8 | 0x08 |
| 00001001 | 011 | 9 | 0x09 |
| 00001010 | 012 | 10 | 0x0A |
| 00001011 | 013 | 11 | 0x0B |
| 00001100 | 014 | 12 | 0x0C |
| 00001101 | 015 | 13 | 0x0D |
| 00001110 | 016 | 14 | 0x0E |
| 00001111 | 017 | 15 | 0x0F |
| 00010000 | 020 | 16 | 0x10 |
| 00010001 | 021 | 17 | 0x11 |
| 00010010 | 022 | 18 | 0x12 |
| 00010011 | 023 | 19 | 0x13 |
| 00010100 | 024 | 20 | 0x14 |
| 00010101 | 025 | 21 | 0x15 |
| 00010110 | 026 | 22 | 0x16 |
| 00010111 | 027 | 23 | 0x17 |
| 00011000 | 030 | 24 | 0x18 |
| 00011001 | 031 | 25 | 0x19 |
| 00011010 | 032 | 26 | 0x1A |
| 00011011 | 033 | 27 | 0x1B |
| 00011100 | 034 | 28 | 0x1C |
| 00011101 | 035 | 29 | 0x1D |
| 00011110 | 036 | 30 | 0x1E |
| 00011111 | 037 | 31 | 0x1F |
-
请使用公式写出二进制数0 1110 0001 1000 0011 1000对应的十进制，需要解题步骤：
答：首先将上面的二进制转换为十六进制，如下所示：
0 1110 0001 1000 0011 1000
0 E 1 8 3 8
=816^0 + 316^1 + 816^2 + 116^3 + 14*16^4
=8 + 48 + 2048 + 4096 + 917504
=923704 -
假设一个32位带符号（有负数）的二进制数0111 0010 1110 1111 0011 1111 0000 1100，请写出对应的十进制数。
答：首先将上面的二进制转换为十六进制，如下所示：
0111 0010 1110 1111 0011 1111 0000 1100
7 2 E F 3 F 0 C
=1216^0 + 0 + 1516^2 + 316^3 + F16^4 + E16^5 + 216^6 + 7*16^7
=12 + 0 + 3840 + 12288 + 983040 + 14680064 + 33554432 + 1879048192
=1928281868 -
假设一个32位带符号（有负数）的二进制数1111 0010 0010 1111 0011 0110 0000 1100，请写出对应的十进制数。
答：因为最高位是1，所以是负数，先减1，然后取反，得到二进制，转换成十进制，再加上负号就是计算的结果。
1111 0010 0010 1111 0011 0110 0000 1100
减1，如下所示：
1111 0010 0010 1111 0011 0110 0000 1011
取反，如下所示：
-(0000 1101 1101 0000 1100 1001 1111 0100)
对应的十六进制为：
-(0 D D 0 C 9 F 4)
=-(416^0 + 1516^1 + 916^2 + 1216^3 + 0 + 1316^5 + 1316^6)
=-(4 + 240 + 2304 + 49152 + 0 + 13631488 + 218103808)
=-231786996 -
假设二进制数（16位）0101 1111 0000 1111左移3位，结果是：
二进制：1111 1000 0111 1000
十进制：-1928
十六进制：0xF878 -
假设二进制数（16位）0101 1111 0000 0000逻辑右移3位，结果是：
二进制：0000 1011 1110 0000
十进制：3040
十六进制：0xBE0 -
假设二进制数（16位）0101 1111 0000 0000算术右移3位，结果是：
二进制：0000 1011 1110 0000
十进制：3040
十六进制：0xBE0 -
假设二进制数（16位）1101 1111 0000 0000算术右移3位，结果是：
二进制：1111 1011 1110 0000
十进制：-1056
十六进制：0xFBE0 -
请问一下代码输出的结果是 C
Int main()
{
float sum = 0;
for(int i=0; i<100; i++)
{
Sum += 0.1;
}
printf(“%f\r\n”, sum);
}
A：10.0000000
B：10.0000002
C：不知道（因为浮点数计算肯定是存在偏差的，具体偏差多少，可能与CPU的不同而不同，所以结果是不确定的，也就是未定义的操作！即使是double类型变量，也不能够精确的表示所有的小数，只有一些特殊的小数才能精确表示，比如0.5/0.25/0.125等，如果想精确运算，只能用整数来表示。）
D：1.0000000 -
内存为什么有地址，我们是通过什么计算出内存的大小的？
答：因为内存芯片中有地址引脚，通过引脚找到内存地址，进而找到这个地址里面存储的值，一个内存地址中存储的数据大小和内存读取指针有关，所以：
内存的大小=寻址范围*一次读写大小。一次读写大写一般是8bit。 -
编程时读取和写入内存速度最快的数据结构是：A
A：数组
B：栈
C：队列
D：链表 -
请说明一下上一题中几种数据结构的优势。
数组：读写速度非常快；
栈：便于数据记录和回溯；
队列：便于数据的顺序操作；
链表：便于元素的插入和删除。 -
程序是在内存中执行的：A
A：对
B：错 -
所有的数据都是一直（包括关机时）存储在：C
A：内存
B：CPU
C：硬盘
D：我脑子里
