Что значит сбросить биты

Как установить, сбросить, проверить нужный бит или битовые операции

Для тех кому надо освежить знания оставлю тут памятку, более подробно эти операции будут рассмотрены в статье.

Независимо от того какие микроконтроллеры Вы собираетесь программировать, первое что придётся освоить — это битовые операции.
Битовых операций в языке Си всего 6.

Начнем с того, что выводы микроконтроллера условно разделены на порты, у Atmega16 порт состоит из 8 выводов, у STM32f103 из 16 выводов.

Установить в 1 нулевой бит порта B можно следующим образом.

Таким образом, мы установили нулевой бит в 1, а все остальные в 0, то есть мы переопределили все биты порта. А что если мы хотим установить в 1 только нулевой бит и не задеть остальные? В таком случае нужно воспользоваться побитовым ИЛИ.

В результате мы изменили только нулевой бит порта.
Надо отметить, что в микроконтроллерах счёт начинается с нуля, то есть первый бит будет иметь нулевой порядковый номер, а порядковый номер восьмого бита будет 7.

Битовая операция НЕ — изменяет значение бита на противоположное.

Эта операция совместно с битовым НЕ может использоваться для сброса конкретного бита в ноль.

При такой записи, мы выставляем в единицу бит, который хотим обнулить, затем инвертируем получившееся число

В итоге мы выставили в 0 только первый бит.

Также эту операцию можно использовать для проверки чему равен бит. Например, нам надо проверить чему равен нулевой бит порта B, это можно сделать с помощью следующей конструкции.

Если бит равен единице, выражение в скобках будет правда, иначе — ложь.

Побитовое исключающее ИЛИ — если сумма соответствующих битов число чётное, результирующий бит 0, иначе 1.

С помощью этой операции можно инвертировать состояние выбранного бита. Например, к нулевому выводу порта подключен светодиод и при выполнении одного и того же фрагмента кода, мы хотим чтобы он погас если горит и наоборот, зажёгся если не горит.

Также с помощью этой операции можно определить равенство регистров. Например, мы хотим сравнить в одинаковом ли состоянии находятся порты B и D.

Если результат равен нулю, то содержимое регистров равно.

Логический сдвиг влево — все разряды при этом сдвигаются на одну позицию влево, самый левый бит теряется, а в самый правый бит записывается 0.

Операция логического сдвига влево эквивалентна умножению на 2.
0b0000 1011 = 11
0b0001 0110 = 22

Логический сдвиг вправо — все разряды при этом сдвигаются на одну позицию вправо, самый правый бит теряется, а в самый левый бит записывается 0.

Источник

Использование битовых флагов и масок

В этой статье я постараюсь рассказать, как можно использовать биты и операции над ними. Я выбрал php для демонстрации, так как тем кто знает другие языки, понять примеры не должно составить труда.

Для чего можно использовать биты?

Так как в байте 8 бит, то 1 байт, в двоичной системе исчисления представлен как число от 0000 0000 до 1111 1111 .

А использовать их можно как хранилище состояний. То есть что то вроде переключателей.
Можно сказать, что это 8 переменных типа boolean в 1 байте.

Принято считать 1 — истиной, 0 — ложью.

Многие компиляторы, сами приводят тип boolean к 1 биту, так что это не всегда позволит экономить место в памяти, но это и не единственная цель. Ещё это добавляет удобство, сгруппированность данных, проверки сразу нескольких состояний по так называемым маскам.

Битовые маски

Маской называют какой то набор бит, который используют для того что бы выбрать определённые биты из набора (переменной).

Например: 1 (0000 0001), 2 (0000 0010), 4 (0000 0100), 32 (0010 0000).

Можно конечно напрямую использовать числа, и составлять условия, но гораздо удобней давать каждому биту имя.

Как установить бит в числе не затрагивая другие?

Очень просто, вспомним операцию OR из предыдущей статьи.
Она вернёт установленный бит, если хотя бы в одном из операндов бит установлен.

В результате в $MyVar мы получим установленный бит, из FLAG_TWO

Давайте установим ещё один бит

И так, устанавливая 1 флаг, мы не затрагиваем другие.

Как проверить установлен ли бит?

Теперь вспомним операцию &. Операция вернёт установленный бит только если он установлен в обоих операндах.

То есть, сколько бы не было установленных бит, в нашей переменной, у нас вернётся либо 1 установленный бит либо не одного.

Что нам это даёт?
Если бит не установлен, то мы получим 0. Во многих языках 0 в условии расцениваеться как false.
Установленный же бит наоборот, вернёт какое то, не нулевое число. А во многих языках это true.

Значит можно проверять просто

Как проверить сразу несколько бит

Здесь нужно понимать очень важный момент. Проверка с помощью & может сработать не так как Вы ожидаете.

Условие выполнится если хотя бы один из битов маски установлен.

А что делать, если нужно проверить что бы все биты были установлены?
Нужно просто сравнить результат с маской.

Условие выполнится если все биты маски установлены.

Возможно, Вам понадобится проверить что только биты маски установлены, и больше не какие.

Тогда наоборот, сравните результат с самой переменной. Но особого смысла в этом нет, так как можно просто сравнить переменную и маску на равенство между собой.

Многие могли заметить, что после операции OR мы просто получаем сложившиеся числа. И часто это совпадает:

Но это не так.

Рассмотрим пример ниже

Так что не нужно путать OR и +.

Как сбросить бит?

Здесь немного сложнее.

Нам нужно получить все биты которые установлены в числе, кроме указанных.

Операция & вернёт биты установленные в обоих числах.

То есть если мы сделаем так

Мы получим то же самое число, так как в маске у нас все биты установлены, а значит если и в переменной бит установлен, то мы получим его установленным в результате.

Что бы отбросить в результате бит TWO, нам нужно просто сделать маску, в которой этот бит сброшен. То есть вот такую 1111 1101

И мы получим, что бит TWO в результате у нас сброшен.

Смотрим на разницу, между флагом, который нужно сбросить и маской, по которой сбрасываем

И видим что маска, это просто инверсия нашего бита, а команда инверсии у нас

Эта статья немного затянулась, поэтому на сегодня всё

Источник

Битовые операции в PHP на примерах

Навеяно статьей об обработке критических ошибок в PHP. Обратил внимание, что несмотря на то, что коды ошибок в PHP специально заточены под битовые операции, тем не менее, что в примерах статьи, что в комментариях, для проверки кодов ошибок используются обычные операторы сравнения.

Например, встречались такие варианты:
или

В связи с этим решил написать небольшую статью о битовых операциях с примерами их использования.

Немного теории

Число в двоичной (бинарной) системе исчисления представляет собой набор нулей и единиц. Самый правый бит, нулевой, называется младшим значащим битом (разрядом).
Число 5 будет выглядеть, как 00000101.

Всего в наличии 6 побитовых операторов:

$a & $b — И (получаем число в котором установлены биты, которые установлены в $a и в $b)
$a | $b — Или (получаем число в котором установлены биты, которые установлены в $a или в $b)
$a ^ $b — Исключающее или (число в котором установлены биты установленные в $a или в $b, но не в обоих одновременно)

$a — Отрицание (инверсия, 1 меняется на 0, и наоборот)
$a > $b — Сдвиг вправо (все биты в $a смещаются вправо на количество позиций в $b)

Практика на примерах

Для большей наглядности рассмотрим в качестве примера, простую систему разграничения прав доступа к сайту.
У нас будут доступны следующие права доступа: Чтение, Создание, Редактирование, Удаление. То есть всего 4 значения, их можно представить в виде 4-х битного числа, в котором 1 — означает, что у пользователя есть данное право, а 0 — нет. Для наглядности нарисовал картинку.

Определим для прав доступа следующие константы:

Установка значений битов

Присваиваем одно право.

Чтобы комбинировать несколько прав используем побитовый оператор ИЛИ.

Добавляем все права с помощью заготовленной константы.

Если нужно дать все права кроме одного или нескольких, то можно воспользоваться следующими операторами.

Разница между этими вариантами в том, что в первом случае просто переключается бит, если был 1, то станет 0, и наоборот. Второй же вариант делает бит равным 0, независимо от его текущего значения.

Проверка значения бита

Выставлять биты мы уже научились, теперь рассмотрим как же их использовать, т.е. проверять значение. Для проверки наличия прав доступа используем побитовый оператор И.

Можно проверять значения сразу нескольких бит, к примеру

Сброс бита

Если мы хотим убрать какое-нибудь право доступа, то пишем так

Послесловие

Если вернуться к проверке ошибок. То примеры из начала статьи, можно заменить на:

Источник

Что значит сбросить биты

«Грязный бит» («dirty bit») — особая пометка тома диска, обозначающая, что этот диск необходимо проверить при подключении или перезагрузке системы. Если «грязный бит» установлен, система при загрузке запускает для этого тома команду chkdsk /f, а при подключении «грязного» съемного носителя к компьютеру система предлагает его проверить на наличие ошибок. Как написано в справке, «грязный бит» может быть установлен, потому что на диске имеются незаконченные изменения, из-за того, что компьютер был выключен до того, как сделанные изменения были переданы на диск, или из-за обнаруженных повреждений тома. По идее, сразу после проверки диска этот бит должен автоматически сбрасываться, но иногда этого не происходит. В таких случаях можно отключить проверку для конкретного тома или сбросить «грязный бит» вручную.

ВНИМАНИЕ! Статья написана исключительно в познавательных целях. Все действия вы выполняете на свой страх и риск! Я не несу никакой ответственности за возможную потерю данных или повреждение вашей системы!

Проверить, установлена ли на диске «черная метка» можно через командную строку, введя команду «fsutil dirty query X:», где «X» — буква интересующего нас диска. С помощью этой же команды можно установить «грязный бит», параметры вызова будут немного другие: «fsutil dirty set X:». Логично предположить, что этот бит записывается куда-то на диск, осталось найти куда.

Для тестирования я взял флешку, отформатировал в NTFS, затем снял с нее посекторно образ. После этого установил «грязный бит» и снова снял образ. Затем выполнил проверку диска, которая сняла «грязный бит», и снова снял образ. После повторил процедуру еще несколько раз. Затем взял флешку другой емкости и повторил все действия. Потом пришлось написать на коленке скрипт, который сравнивал посимвольно образы с каждой флешки на предмет изменения какого-нибудь байта с 0 на 1 и наоборот, в зависимости от «чистоты» образа. Достаточно скучная процедура, на которую ушло прилично времени. В результате у меня получилась сигнатура для поиска, которая присутствовала на всех «грязных» образах.

00 03 01 01 00 00 00 00 00 80 00 00 00 18
Разница с «чистыми» образами была в одном байте:

00 03 01 00 00 00 00 00 00 80 00 00 00 18
На каждой флешке адрес сигнатуры был разный, поэтому конкретное смещение я здесь не привожу. Как оказалось, таких сигнатур может быть несколько, нас интересует та, чуть выше которой находится юникодная строка «Volume».

Теперь попробуем сделать то, ради чего затевалась вся эта статья — сбросим «грязный бит» вручную. Конечно, будем делать это не совсем вручную, а через редактор диска. Я рекомендую бесплатный и очень удобный редактор DMDE. Запускаем DMDE, выбираем нужный диск, открываем его на редактирование.

Находим по сигнатуре «грязный бит», если таких сигнатур несколько, то ориентируйтесь на строчку «Volume». Дальше надо переключиться в режим редактирования (Ctrl+E) и исправить 01 на 00.

Осталось сохранить изменения. Теперь, если снова вызвать команду fsutil, то она покажет, что диск «чистый». Точно таким же образом можно сбрасывать «грязный бит» не только на флешках, но и на жестких дисках.

С системой NTFS разобрались. Теперь посмотрим, как сбрасывать «грязный бит» на системах FAT32. Тут пришлось повозиться. Дело в том, что установить «грязный бит» через команду fsutil можно только на файловой системе NTFS, с FAT32 она работает только в режиме получения статуса этой метки. Пришлось записывать на флешку файлы и выдергивать ее в процессе записи до тех пор, пока система при подключении флешки не стала предлагать ее проверить на ошибки. Точно так же был снят образ диска в «грязном» состоянии и сразу после проверки. Оказалось, что на FAT32 «грязный бит» находится по фиксированному адресу 41h.

Точно так же открываем диск в редакторе, меняем значение в первом секторе по адресу 41h с 01 на 00 и сохраняем изменения. Теперь и этот диск воспринимается как «чистый».

Для Extended FAT File System (exFAT) удалось найти подробное описание на английском, где расписаны все значения полей, в том числе и «грязный бит». Не пришлось экспериментировать с прерванной записью файлов, так как fsutil с exFAT тоже не работает.

Reverse Engineering the Microsoft Extended FAT File System (exFAT)

В отличие от предыдущих файловых систем, на exFAT «грязный бит» действительно является битом и включен в состав байта флагов тома. Для его поиска сперва надо найти VBR. Делается это все в том же редакторе DMDE поиском сигнатуры «EXFAT». От начала сектора надо отсчитать 6Ah байт, это и будет флаг тома.

За «чистоту» отвечает 2-й бит этого байта. Если он взведен, то диск считается «грязным». Просто обнулять весь байт целиком не рекомендуется, так как остальные биты в нем также имеют свое значение. Важное замечание: после ручного сброса или установки «грязного бита» на exFAT, изменения вступают в силу только после перезагрузки или после извлечения и повторного подключения сменного носителя.

Чтобы полностью закрыть вопрос с очисткой «грязных битов», напишу еще про файловую систему FAT, она же FAT16. Благо, что документации на эту файловую систему хватает и заниматься ерундой не пришлось.

Открываем диск в редакторе DMDE, находим сектор, начинающийся со строки «MSDOS». «Грязный бит» находится в позиции 25h от начала этого сектора. Здесь значимым является только первый бит, остальные зарезервированы, так что можно смело обнулять весь байт целиком для сброса «грязного бита» или взводить его в 1 для установки метки. Как и в случае с exFAT, изменения вступают в силу только после перезагрузки или после извлечения и повторного подключения сменного носителя.

А как быть, если по какой-то причине диск нельзя заблокировать и открыть для редактирования, например, если речь идет о системном диске? В этом случае придется воспользоваться каким-нибудь сервисным LiveCD или, в крайнем случае, вынуть диск из компьютера и подключить его к другой машине.

На всякий случай еще раз напоминаю, что все действия с редактированием диска вы должны выполнять очень аккуратно! Перед выполнением всех операций желательно сделать резервную копию всех важных данных!

Источник