查找字节内存位置中的位地址

Question

我在 0x31011 处有一个存储位置，用于存储 16 个 1 位符号的数据。这些符号中的每一个都有不同的起始位位置来存储它们的信息：

第一个符号：0x31011 --> 起始位在位 0
第二个符号：0x31011 --> 起始位在位 1
第三个符号：0x31011 --> 第 2 位开始位
...
第 14 个符号：0x31011 --> 第 13 位开始位
第 15 个符号：0x31011 --> 第 14 位开始位
第 16 个符号：0x31011 --> 第 15 位开始位

0x31011的十六进制转二进制为：110001000000010001

如果可能的话，我希望对如何检索每个符号的地址的理解有所启发。我的理解是，我必须为这些符号中的每一个使用 0x31011 处的基地址，然后从该位置提取值，然后使用 AND 运算符进行位掩码，然后右移。所以我最初的想法是不能调用基地址的子地址。

例如，如果我想在第 0 位找到第一个符号的值，假设 0x31011 处的值是 0000001100110001:

1：取0x31011处的值--> 0000001100110001
2：应用掩码：C7 --------------> 0000000011000111
---------------------------------------------- ------------------------------ &
3：查找第一个符号的值 0000000000000001

如果我想在第 1 位找到第二个符号的值，假设 0x31011 处的值为 00000001100110001:

1：取0x31011处的值--> 0000001100110001
2：应用掩码：C6 --------------> 0000000011000110
---------------------------------------------- ------------------------------ &
3: 查找第二个符号的值 ------> 0000000000000000
4：右移结果>> 1 ----------> 0000000000000000

如果我想在第 2 位找到第 3 个符号的值，假设 0x31011 处的值为 00000001100110001:

1：取0x31011处的值--> 0000001100110001
2：应用掩码：C6 --------------> 0000000011000110
---------------------------------------------- ------------------------------ &
3：查找第 3 个符号的值 ------> 0000000000000000
4：右移结果>> 2 ----------> 0000000000000000

.....

如果我想在第 15 位找到第 16 个符号的值，假设 0x31011 处的值为 00000001100110001:

1：取0x31011处的值--> 0000001100110001
2：应用掩码：80C6 ----------> 1000000011000110
---------------------------------------------- ------------------------------ &
3: 查找第 16 个符号的值 ------> 0000000000000000
4：右移结果>> 15 ------> 0000000000000000

Answer 1

内存通常只能按字节寻址，不能按位寻址。要表示单个位的地址，您需要一个常规地址和一个位偏移量。

但是，某些 ISA 确实具有一定的位寻址内存容量。 The 8051 microcontroller's bit-addressable memory 是一个著名的例子。但是位 set/clear/complement 和位上分支指令仅适用于 "direct" 寻址模式，因此您不能传递位的地址，除非您使用自修改代码。地址 00-7F 与字节 load/store 指令一起使用时是完整字节，但与位指令一起使用时是前 16 个字节的位。

除了特殊的 ISA 功能（例如可以使用位寻址的指令）之外，您遇到了软件问题。单个位不能直接寻址。

您只能将其作为包含它的字节或字的一部分来读取。

不过，您当然可以将其位置表示为普通字节地址 + 位偏移量。例如，像这样的 C 函数很容易在任何具有指针寄存器和右移的普通 ISA 上实现：

bool get_bit(const char *location, int bit_offset) {
    unsigned char tmp = *location;
    return (tmp >> bit_offset) & 1;
}

例如在 x86-64 上：

    movzx  eax, byte [rdi]      ; load the byte
    bt     eax, esi             ; CF = bit at position ESI
    setc   al                   ; set AL = CF
    ret

在真实地址不需要像寄存器一样多的位的机器上，您可以将位地址编码为单个整数值，并在低 3 位中进行位偏移。（或者对于具有更大字节的机器来说更多位）。然后要使用它，您需要右移以获得实际的机器地址，并屏蔽以提取位偏移以用作右移计数。

查找字节内存位置中的位地址

Finding the address of bits in a byte memory location

byte

cpu-architecture

memory-address