指令系统的性能决定了计算机的基本功能
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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了指令系统的性能决定了计算机的基本功能相关的知识，希望对你有一定的参考价值。
指令系统的性能决定了计算机的基本功能，它的设计直接关系到计算机的硬件结构和用户的需要。一个完善的指令系统应满足如下四方面的要求：
完备性
指用汇编语言编写各种程序时，指令系统直接提供的指令足够使用，而不必用软件来实现。完备性要求指令系统丰富、功能齐全、使用方便。
有效性
是指利用该指令系统所编写的程序能够高效率地运行。高效率主要表现在程序占据存储空间小、执行速度快。
规整性
包括指令系统的对称性、匀齐性、指令格式和数据格式的一致性。对称性是指：在指令系统中所有的寄存器和存储器单元都可同等对待，所有的指令都可使用各种寻址方式；匀齐性是指：一种操作性质的指令可以支持各种数据类型；指令格式和数据格式的一致性是指：指令长度和数据长度有一定的关系，以方便处理和存取。
兼容性
至少要能做到“向上兼容”，即低档机上运行的软件可以在高档机上运行。
1 package Com.TableText; 2 3 import java.io.File; 4 import java.io.FileInputStream; 5 import java.io.FileNotFoundException; 6 import java.io.IOException; 7 import java.math.BigInteger; 8 import java.security.MessageDigest; 9 import java.util.HashMap; 10 import java.util.Map; 11 import java.util.zip.CRC32; 12 import java.util.zip.CheckedInputStream; 13 14 /************************************************* 15 * md5 类实现了RSA Data Security, Inc.在提交给IETF 的RFC1321中的MD5 message-digest 算法。 16 *************************************************/ 17 public class TableText_05 { 18 /* 19 * 下面这些S11-S44实际上是一个44的矩阵，在原始的C实现中是用#define 实现的， 这里把它们实现成为static 20 * final是表示了只读，切能在同一个进程空间内的多个 Instance间共享 21 */ 22 private static final int S11 = 7; 23 private static final int S12 = 12; 24 private static final int S13 = 17; 25 private static final int S14 = 22; 26 private static final int S21 = 5; 27 private static final int S22 = 9; 28 private static final int S23 = 14; 29 private static final int S24 = 20; 30 private static final int S31 = 4; 31 private static final int S32 = 11; 32 private static final int S33 = 16; 33 private static final int S34 = 23; 34 private static final int S41 = 6; 35 private static final int S42 = 10; 36 private static final int S43 = 15; 37 private static final int S44 = 21; 38 private static final byte[] PADDING = { -128, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 39 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 40 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 41 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0 }; 42 /* 43 * 下面的三个成员是MD5计算过程中用到的3个核心数据，在原始的C实现中 被定义到MD5_CTX结构中 44 */ 45 private long[] state = new long[4]; // state (ABCD) 46 private long[] count = new long[2]; // number of bits, modulo 2^64 (lsb 47 // first) 48 private byte[] buffer = new byte[64]; // input buffer 49 /* 50 * digestHexStr是MD5的唯一一个公共成员，是最新一次计算结果的 16进制ASCII表示. 51 */ 52 private String digestHexStr; 53 /* 54 * digest,是最新一次计算结果的2进制内部表示，表示128bit的MD5值. 55 */ 56 private byte[] digest = new byte[16]; 57 58 /** 59 * getMD5ofStr是类MD5最主要的公共方法，入口参数是你想要进行MD5变换的字符串 60 * 返回的是变换完的结果，这个结果是从公共成员digestHexStr取得的． 61 */ 62 public String getMD5ofStr(String inbuf) { 63 md5Init(); 64 md5Update(inbuf.getBytes(), inbuf.length()); 65 md5Final(); 66 digestHexStr = ""; 67 for (int i = 0; i < 16; i++) { 68 digestHexStr += byteHEX(digest[i]); 69 } 70 return digestHexStr; 71 } 72 73 // 这是MD5这个类的标准构造函数，JavaBean要求有一个public的并且没有参数的构造函数 74 public TableText_05() { 75 md5Init(); 76 return; 77 } 78 79 /* md5Init是一个初始化函数，初始化核心变量，装入标准的幻数 */ 80 private void md5Init() { 81 count[0] = 0L; 82 count[1] = 0L; 83 // /* Load magic initialization constants. 84 state[0] = 0x67452301L; 85 state[1] = 0xefcdab89L; 86 state[2] = 0x98badcfeL; 87 state[3] = 0x10325476L; 88 return; 89 } 90 91 /* 92 * F, G, H ,I 是4个基本的MD5函数，在原始的MD5的C实现中，由于它们是 93 * 简单的位运算，可能出于效率的考虑把它们实现成了宏，在java中，我们把它们 实现成了private方法，名字保持了原来C中的。 94 */ 95 private long F(long x, long y, long z) { 96 return (x & y) | ((~x) & z); 97 } 98 99 private long G(long x, long y, long z) { 100 return (x & z) | (y & (~z)); 101 } 102 103 private long H(long x, long y, long z) { 104 return x ^ y ^ z; 105 } 106 107 private long I(long x, long y, long z) { 108 return y ^ (x | (~z)); 109 } 110 111 /* 112 * Rotation is separate from addition to prevent recomputation. 113 */ 114 private long FF(long a, long b, long c, long d, long x, long s, long ac) { 115 a += F(b, c, d) + x + ac; 116 a = ((int) a << s) | ((int) a >>> (32 - s)); 117 a += b; 118 return a; 119 } 120 121 private long GG(long a, long b, long c, long d, long x, long s, long ac) { 122 a += G(b, c, d) + x + ac; 123 a = ((int) a << s) | ((int) a >>> (32 - s)); 124 a += b; 125 return a; 126 } 127 128 private long HH(long a, long b, long c, long d, long x, long s, long ac) { 129 a += H(b, c, d) + x + ac; 130 a = ((int) a << s) | ((int) a >>> (32 - s)); 131 a += b; 132 return a; 133 } 134 135 private long II(long a, long b, long c, long d, long x, long s, long ac) { 136 a += I(b, c, d) + x + ac; 137 a = ((int) a << s) | ((int) a >>> (32 - s)); 138 a += b; 139 return a; 140 } 141 142 /* 143 * md5Update是MD5的主计算过程，inbuf是要变换的字节串，inputlen是长度，这个 144 * 函数由getMD5ofStr调用，调用之前需要调用md5init，因此把它设计成private的 145 */ 146 private void md5Update(byte[] inbuf, int inputLen) { 147 int i, index, partLen; 148 byte[] block = new byte[64]; 149 index = (int) (count[0] >>> 3) & 0x3F; 150 // /* Update number of bits */ 151 if ((count[0] += (inputLen << 3)) < (inputLen << 3)) 152 count[1]++; 153 count[1] += (inputLen >>> 29); 154 partLen = 64 - index; 155 // Transform as many times as possible. 156 if (inputLen >= partLen) { 157 md5Memcpy(buffer, inbuf, index, 0, partLen); 158 md5Transform(buffer); 159 for (i = partLen; i + 63 < inputLen; i += 64) { 160 md5Memcpy(block, inbuf, 0, i, 64); 161 md5Transform(block); 162 } 163 index = 0; 164 } else 165 i = 0; 166 // /* Buffer remaining input */ 167 md5Memcpy(buffer, inbuf, index, i, inputLen - i); 168 } 169 170 /* 171 * md5Final整理和填写输出结果 172 */ 173 private void md5Final() { 174 byte[] bits = new byte[8]; 175 int index, padLen; 176 // /* Save number of bits */ 177 Encode(bits, count, 8); 178 // /* Pad out to 56 mod 64. 179 index = (int) (count[0] >>> 3) & 0x3f; 180 padLen = (index < 56) ? (56 - index) : (120 - index); 181 md5Update(PADDING, padLen); 182 // /* Append length (before padding) */ 183 md5Update(bits, 8); 184 // /* Store state in digest */ 185 Encode(digest, state, 16); 186 } 187 188 /* 189 * md5Memcpy是一个内部使用的byte数组的块拷贝函数，从input的inpos开始把len长度的 190 * 字节拷贝到output的outpos位置开始 191 */ 192 private void md5Memcpy(byte[] output, byte[] input, int outpos, int inpos, 193 int len) { 194 int i; 195 for (i = 0; i < len; i++) 196 output[outpos + i] = input[inpos + i]; 197 } 198 199 /* 200 * md5Transform是MD5核心变换程序，有md5Update调用，block是分块的原始字节 201 */ 202 private void md5Transform(byte block[]) { 203 long a = state[0], b = state[1], c = state[2], d = state[3]; 204 long[] x = new long[16]; 205 Decode(x, block, 64); 206 207 /* Round 1 */ 208 a = FF(a, b, c, d, x[0], S11, 0xd76aa478L); /* 1 */ 209 d = FF(d, a, b, c, x[1], S12, 0xe8c7b756L); /* 2 */ 210 c = FF(c, d, a, b, x[2], S13, 0x242070dbL); /* 3 */ 211 b = FF(b, c, d, a, x[3], S14, 0xc1bdceeeL); /* 4 */ 212 a = FF(a, b, c, d, x[4], S11, 0xf57c0fafL); /* 5 */ 213 d = FF(d, a, b, c, x[5], S12, 0x4787c62aL); /* 6 */ 214 c = FF(c, d, a, b, x[6], S13, 0xa8304613L); /* 7 */ 215 b = FF(b, c, d, a, x[7], S14, 0xfd469501L); /* 8 */ 216 a = FF(a, b, c, d, x[8], S11, 0x698098d8L); /* 9 */ 217 d = FF(d, a, b, c, x[9], S12, 0x8b44f7afL); /* 10 */ 218 c = FF(c, d, a, b, x[10], S13, 0xffff5bb1L); /* 11 */ 219 b = FF(b, c, d, a, x[11], S14, 0x895cd7beL); /* 12 */ 220 a = FF(a, b, c, d, x[12], S11, 0x6b901122L); /* 13 */ 221 d = FF(d, a, b, c, x[13], S12, 0xfd987193L); /* 14 */ 222 c = FF(c, d, a, b, x[14], S13, 0xa679438eL); /* 15 */ 223 b = FF(b, c, d, a, x[15], S14, 0x49b40821L); /* 16 */ 224 /* Round 2 */ 225 a = GG(a, b, c, d, x[1], S21, 0xf61e2562L); /* 17 */ 226 d = GG(d, a, b, c, x[6], S22, 0xc040b340L); /* 18 */ 227 c = GG(c, d, a, b, x[11], S23, 0x265e5a51L); /* 19 */ 228 b = GG(b, c, d, a, x[0], S24, 0xe9b6c7aaL); /* 20 */ 229 a = GG(a, b, c, d, x[5], S21, 0xd62f105dL); /* 21 */ 230 d = GG(d, a, b, c, x[10], S22, 0x2441453L); /* 22 */ 231 c = GG(c, d, a, b, x[15], S23, 0xd8a1e681L); /* 23 */ 232 b = GG(b, c, d, a, x[4], S24, 0xe7d3fbc8L); /* 24 */ 233 a = GG(a, b, c, d, x[9], S21, 0x21e1cde6L); /* 25 */ 234 d = GG(d, a, b, c, x[14], S22, 0xc33707d6L); /* 26 */ 235 c = GG(c, d, a, b, x[3], S23, 0xf4d50d87L); /* 27 */ 236 b = GG(b, c, d, a, x[8], S24, 0x455a14edL); /* 28 */ 237 a = GG(a, b, c, d, x[13], S21, 0xa9e3e905L); /* 29 */ 238 d = GG(d, a, b, c, x[2], S22, 0xfcefa3f8L); /* 30 */ 239 c = GG(c, d, a, b, x[7], S23, 0x676f02d9L); /* 31 */ 240 b = GG(b, c, d, a, x[12], S24, 0x8d2a4c8aL); /* 32 */ 241 /* Round 3 */ 242 a = HH(a, b, c, d, x[5], S31, 0xfffa3942L); /* 33 */ 243 d = HH(d, a, b, c, x[8], S32, 0x8771f681L); /* 34 */ 244 c = HH(c, d, a, b, x[11], S33, 0x6d9d6122L); /* 35 */ 245 b = HH(b, c, d, a, x[14], S34, 0xfde5380cL); /* 36 */ 246 a = HH(a, b, c, d, x[1], S31, 0xa4beea44L); /* 37 */ 247 d = HH(d, a, b, c, x[4], S32, 0x4bdecfa9L); /* 38 */ 248 c = HH(c, d, a, b, x[7], S33, 0xf6bb4b60L); /* 39 */ 249 b = HH(b, c, d, a, x[10], S34, 0xbebfbc70L); /* 40 */ 250 a = HH(a, b, c, d, x[13], S31, 0x289b7ec6L); /* 41 */ 251 d = HH(d, a, b, c, x[0], S32, 0xeaa127faL); /* 42 */ 252 c = HH(c, d, a, b, x[3], S33, 0xd4ef3085L); /* 43 */ 253 b = HH(b, c, d, a, x[6], S34, 0x4881d05L); /* 44 */ 254 a = HH(a, b, c, d, x[9], S31, 0xd9d4d039L); /* 45 */ 255 d = HH(d, a, b, c, x[12], S32, 0xe6db99e5L); /* 46 */ 256 c = HH(c, d, a, b, x[15], S33, 0x1fa27cf8L); /* 47 */ 257 b = HH(b, c, d, a, x[2], S34, 0xc4ac5665L); /* 48 */ 258 /* Round 4 */ 259 a = II(a, b, c, d, x[0], S41, 0xf4292244L); /* 49 */ 260 d = II(d, a, b, c, x[7], S42, 0x432aff97L); /* 50 */ 261 c = II(c, d, a, b, x[14], S43, 0xab9423a7L); /* 51 */ 262 b = II(b, c, d, a, x[5], S44, 0xfc93a039L); /* 52 */ 263 a = II(a, b, c, d, x[12], S41, 0x655b59c3L); /* 53 */ 264 d = II(d, a, b, c, x[3], S42, 0x8f0ccc92L); /* 54 */ 265 c = II(c, d, a, b, x[10], S43, 0xffeff47dL); /* 55 */ 266 b = II(b, c, d, a, x[1], S44, 0x85845dd1L); /* 56 */ 267 a = II(a, b, c, d, x[8], S41, 0x6fa87e4fL); /* 57 */ 268 d = II(d, a, b, c, x[15], S42, 0xfe2ce6e0L); /* 58 */ 269 c = II(c, d, a, b, x[6], S43, 0xa3014314L); /* 59 */ 270 b = II(b, c, d, a, x[13], S44, 0x4e0811a1L); /* 60 */ 271 a = II(a, b, c, d, x[4], S41, 0xf7537e82L); /* 61 */ 272 d = II(d, a, b, c, x[11], S42, 0xbd3af235L); /* 62 */ 273 c = II(c, d, a, b, x[2], S43, 0x2ad7d2bbL); /* 63 */ 274 b = II(b, c, d, a, x[9], S44, 0xeb86d391L); /* 64 */ 275 state[0] += a; 276 state[1] += b; 277 state[2] += c; 278 state[3] += d; 279 } 280 281 /* 282 * Encode把long数组按顺序拆成byte数组，因为java的long类型是64bit的， 只拆低32bit，以适应原始C实现的用途 283 */ 284 private void Encode(byte[] output, long[] input, int len) { 285 int i, j; 286 for (i = 0, j = 0; j < len; i++, j += 4) { 287 output[j] = (byte) (input[i] & 0xffL); 288 output[j + 1] = (byte) ((input[i] >>> 8) & 0xffL); 289 output[j + 2] = (byte) ((input[i] >>> 16) & 0xffL); 290 output[j + 3] = (byte) ((input[i] >>> 24) & 0xffL); 291 } 292 } 293 294 /* 295 * Decode把byte数组按顺序合成成long数组，因为java的long类型是64bit的， 296 * 只合成低32bit，高32bit清零，以适应原始C实现的用途 297 */ 298 private void Decode(long[] output, byte[] input, int len) { 299 int i, j; 300 for (i = 0, j = 0; j < len; i++, j += 4) 301 output[i] = b2iu(input[j]) | (b2iu(input[j + 1]) << 8) 302 | (b2iu(input[j + 2]) << 16) | (b2iu(input[j + 3]) << 24); 303 return; 304 } 305 306 /** 307 * b2iu是我写的一个把byte按照不考虑正负号的原则的＂升位＂程序，因为java没有unsigned运算 308 */ 309 public static long b2iu(byte b) { 310 return b < 0 ? b & 0x7F + 128 : b; 311 } 312 313 /** 314 * byteHEX()，用来把一个byte类型的数转换成十六进制的ASCII表示， 315 * 因为java中的byte的toString无法实现这一点，我们又没有C语言中的 sprintf(outbuf,"%02X",ib) 316 */ 317 public static String byteHEX(byte ib) { 318 char[] Digit = { ‘0‘, ‘1‘, ‘2‘, ‘3‘, ‘4‘, ‘5‘, ‘6‘, ‘7‘, ‘8‘, ‘9‘, ‘A‘, 319 ‘B‘, ‘C‘, ‘D‘, ‘E‘, ‘F‘ }; 320 char[] ob = new char[2]; 321 ob[0] = Digit[(ib >>> 4) & 0X0F]; 322 ob[1] = Digit[ib & 0X0F]; 323 String s = new String(ob); 324 return s; 325 } 326 327 328 //----------------------------------------------------------- 329 330 /** 331 * 获取单个文件的MD5值！ 332 * @param file 333 * @return 334 */ 335 public static String getFileMD5(File file) { 336 if (!file.isFile()) { 337 return null; 338 } 339 MessageDigest digest = null; 340 FileInputStream in = null; 341 byte buffer[] = new byte[1024]; 342 int len; 343 try { 344 digest = MessageDigest.getInstance("MD5"); 345 in = new FileInputStream(file); 346 while ((len = in.read(buffer, 0, 1024)) != -1) { 347 digest.update(buffer, 0, len); 348 } 349 in.close(); 350 } catch (Exception e) { 351 e.printStackTrace(); 352 return null; 353 } 354 BigInteger bigInt = new BigInteger(1, digest.digest()); 355 return bigInt.toString(16).toUpperCase(); 356 } 357 358 /** 359 * 获取单个文件的SHA1值！ 360 * 361 * @param file 362 * @return 363 */ 364 public static String getFileSHA1(File file) { 365 if (!file.isFile()) { 366 return null; 367 } 368 MessageDigest digest = null; 369 FileInputStream in = null; 370 byte buffer[] = new byte[1024]; 371 int len; 372 try { 373 digest = MessageDigest.getInstance("SHA1"); 374 in = new FileInputStream(file); 375 while ((len = in.read(buffer, 0, 1024)) != -1) { 376 digest.update(buffer, 0, len); 377 } 378 in.close(); 379 } catch (Exception e) { 380 e.printStackTrace(); 381 return null; 382 } 383 BigInteger bigInt = new BigInteger(1, digest.digest()); 384 return bigInt.toString(16).toUpperCase(); 385 } 386 387 /** 388 * 获取单个文件的CRC32值！ 389 * @param file 390 * @return 391 * @throws Exception 392 */ 393 public static String getFileCRC32(File file) { 394 FileInputStream fileinputstream; 395 try { 396 fileinputstream = new FileInputStream(file); 397 CRC32 crc32 = new CRC32(); 398 for (CheckedInputStream checkedinputstream = new CheckedInputStream( 399 fileinputstream, crc32); checkedinputstream.read() != -1;) { 400 } 401 return Long.toHexString(crc32.getValue()); 402 } catch (FileNotFoundException e) { 403 e.printStackTrace(); 404 } catch (IOException e) { 405 e.printStackTrace(); 406 } 407 return null; 408 } 409 410 411 /** 412 * 获取文件夹中文件的MD5值 413 * 414 * @param file 415 * @param listChild 416 * ;true递归子目录中的文件 417 * @return 418 */ 419 public static Map<String, String> getDirMD5(File file, boolean listChild) { 420 if (!file.isDirectory()) { 421 return null; 422 } 423 424 Map<String, String> map = new HashMap<String, String>(); 425 String md5; 426 File files[] = file.listFiles(); 427 for (int i = 0; i < files.length; i++) { 428 File f = files[i]; 429 if (f.isDirectory() && listChild) { 430 map.putAll(getDirMD5(f, listChild)); 431 } else { 432 md5 = getFileMD5(f); 433 if (md5 != null) { 434 map.put(f.getPath(), md5); 435 } 436 } 437 } 438 return map; 439 } 440 441 /** 442 * 获取文件夹中文件的SHA1值 443 * 444 * @param file 445 * @param listChild 446 * ;true递归子目录中的文件 447 * @return 448 */ 449 public static Map<String, String> getDirSHA1(File file, boolean listChild) { 450 if (!file.isDirectory()) { 451 return null; 452 } 453 454 Map<String, String> map = new HashMap<String, String>(); 455 String sha1; 456 File files[] = file.listFiles(); 457 for (int i = 0; i < files.length; i++) { 458 File f = files[i]; 459 if (f.isDirectory() && listChild) { 460 map.putAll(getDirSHA1(f, listChild)); 461 } else { 462 sha1 = getFileSHA1(f); 463 if (sha1 != null) { 464 map.put(f.getPath(), sha1); 465 } 466 } 467 } 468 return map; 469 } 470 471 /** 472 * 获取文件夹中文件的CRC32值 473 * 474 * @param file 475 * @param listChild 476 * ;true递归子目录中的文件 477 * @return 478 */ 479 public static Map<String, String> getDirCRC32(File file, boolean listChild) { 480 if (!file.isDirectory()) { 481 return null; 482 } 483 484 Map<String, String> map = new HashMap<String, String>(); 485 String crc32; 486 File files[] = file.listFiles(); 487 for (int i = 0; i < files.length; i++) { 488 File f = files[i]; 489 if (f.isDirectory() && listChild) { 490 map.putAll(getDirCRC32(f, listChild)); 491 } else { 492 crc32 = getFileCRC32(f); 493 if (crc32 != null) { 494 map.put(f.getPath(), crc32); 495 } 496 } 497 } 498 return map; 499 } 500 }
以上是关于指令系统的性能决定了计算机的基本功能的主要内容，如果未能解决你的问题，请参考以下文章