程序员视角：计算机系统概述与基础概念

在计算机科学33（CS33）的讨论课上，参与者回顾了上一节课的内容，并着重探讨了程序员视角下的计算机系统。课程大纲包括了实验室环境介绍、实验提示以及第一个作业的指导。主要内容涵盖了基础概念如二进制、十进制和十六进制数据表示，以及它们在C语言中的应用。 首先，复习了二进制、十进制和十六进制之间的转换。二进制表示范围是从00000000（0）到11111111（255），十进制对应于010（10）到255（255），而十六进制则是从0016（16）到FF16（255）。在计算机内部，所有数据都是以二进制形式存储的。 接下来，讨论了数据在C语言中的大小，提及了文本书中关于不同数据类型的存储方式。例如，一个字节由8位组成（-1 byte = 8 bits）。此外，课程还区分了大端（BigEndian）和小端（LittleEndian）的数据存储模式，用具体的十六进制数值90AB12CD（大端）和12CD90AB（小端）为例来说明。 在布尔代数部分，介绍了基本逻辑运算符AND（与）、OR（或）、NOT（非）和XOR（异或）。这些操作遵循特定规则，如A&B（与）等于1当且仅当A和B都为1，A|B（或）等于1当至少有一个A或B为1等。理解这些原理有助于编写高效且正确的代码。 然后，课程转向了位级操作，如位与(&)、位或(|)、位取反(~)和位异或(^)，这些是与逻辑操作符不同的概念，需注意在C语言中分别使用。同时，也讲解了位移操作（左移<<和右移>>），它们用于调整数据的二进制位。 关于整数的表示，课程介绍了无符号整数和有符号整数（即两个补码表示法）的区别。无符号整数使用二进制表示，值的范围由最高位（符号位）为0决定，而有符号整数则使用补码表示负数，其值的计算涉及到最高位的处理。 计算机科学33的这堂课深入剖析了程序员在开发过程中经常接触到的基础概念，包括数据表示、数据结构、布尔逻辑和位操作等，这些都是理解和实现计算机程序设计不可或缺的知识。通过学习和实践这些内容，程序员可以更好地构建和优化计算机系统。