计算机系统基础1实验指导书(新)

《计算机系统基础1》实验指导书
Introduction to Computer Systems
实验1 数的机器级表示
实验序号：1 实验名称：数的机器级表示适用专业：软件工程学时数：2学时
一、实验目的
1.熟练掌握无符号整数的机器级表示
2.熟练掌握有符号整数的机器级表示
3.熟练掌握浮点数的机器级表示
二、实验要求
按照实验题目的要求，编写程序并上机调试
三、实验设备、环境
计算机、Windows xp 、Visual C++ 6.0
四、实验步骤及内容
用C语言编写程序模拟32位机器数到真值的转换，在main中定义
char binary[33];
1.编写无符号数的转换：
unsigned int unsignedToValue(char binary[],int n);
要求在main中从屏幕读入32个二进制数即0或者是1，调用unsignedToValue函数返回此二进制数代表的无符号数的真值。

2.编写有符号数的转换：
int intToValue(char binary[],int n);
要求在main中从屏幕读入32个二进制数即0或者是1，调用intToValue函数返回此二进制数代表的有符号数的真值。

3.编写单精度浮点数的转换：
float floatToValue(char binary[],int n);
要求在main中从屏幕读入32个二进制数即0或者是1，调用intToValue函数返回此二进制数代表的浮点数的真值，要求能够输出非规格化数：无穷大，0，非数。

提示：
1.在测试时，连续输入32个0、1，不要在中间加入空格或者换行符
2.可以尝试将字符型的0和1转换成整型的0和1，方便判断和计算
3.注意有符号整数为正数的时候计算方式同无符号整数，因此可以通过调用无符号整数函
数来简化代码
4.注意到计算阶实际上就是计算无符号整数
5.计算浮点数的时候应该先判定是否为非规格化数，如果判定成功就可以直接输出结果。

五、讨论、思考题
1、IEEE754标准的浮点数好处在哪里？
制订人：朱皖宁（制订日期：2017年7月）审订人：（审订日期：2017年月）
《计算机系统基础1》实验指导书
Introduction to Computer Systems
实验2 定点数加减法的机器级表示
实验序号：2 实验名称：定点数加减法的机器级表示适用专业：软件工程学时数：2学时
一、实验目的
1、掌握定点数加法的机器级表示。

2、掌握定点数减法的机器级表示。

3、掌握EFLAGS中4个牵涉到计算的标志位的计算方法。

4、掌握计算溢出的判定方法。

二、实验要求
按照实验题目的要求，编写程序并上机调试
三、实验设备、环境
计算机、Windows xp 、Visual C++ 6.0
四、实验步骤及内容
用C语言编写二进制数运算模拟程序
1.编写整数加减法器：
设在main中有如下数组：
char int1[5];
char int2[5];
编写函数
int addsub(char int1[],char int2[],int flag,int m,int n);
当flag为0时表示加法运算，当flag为1时表示减法运算，做4位的加减法运算，返回4位结果。

m和n分别是int1和int2的大小。

在函数中必须要计算OF,CF,SF,ZF，并输出4个值，根据值输出是否产生了溢出，是哪一种溢出。

提示：
1.要注意到减法运算本质仍然是做加法，只不过要将减数取补码而已。

2.注意OF和CF并不只是判定最高位是否有进位
3.注意判定是否溢出必须要知道数是有符号还是无符号才行，加法器本身没有能力判
定这一点。

五、讨论、思考题
1、为什么要用补码来表示整数？
2、机器底层是如何判定溢出的？
3、为什么编译器一定要知道数据的类型才能够做计算？
制订人：朱皖宁（制订日期：2017年7月）审订人：（审订日期：2017年月）
《计算机系统基础1》实验指导书
Introduction to Computer Systems
实验3 定点数乘法和浮点数加法机器级表示
实验序号：3 实验名称：定点数乘法和浮点数加法机器级表示
适用专业：软件工程学时数：2学时
一、实验目的
1.掌握定点数乘法溢出的判定方法。

2.掌握浮点数加法的基本运算法则。

3.掌握浮点数规格化方法。

二、实验要求
按照实验题目的要求，编写程序并上机调试
三、实验设备、环境
计算机、Windows xp 、Visual C++ 6.0
四、实验步骤及内容
1.编写浮点数加法器：
设在main中有如下数组：
char float1[33];
char float2[33];
编写函数
float addfloat(char float1[],char float2[],int m,int n);
输出浮点数加法结果，在函数内部要求有保护位和舍入位并通过这两位判定是否舍入。

2.编写无符号整数乘法运算器：
char int1[5];
char int2[5];
编写函数
unsigned mul(char int1[],char int2[],int m,int n);
在运算结束后，将高4位保存在int1中，低4位保存在int2中，返回是否溢出。

提示：
1.乘法运算不要求编写乘法器，可以将二进制串先转换为十进制，做乘法运算
后再转换为二进制。

2.浮点数加法器应当分为几个函数来写：计算阶码exponent，尾数右移shift，
无符号整数加法器add。

3.浮点数加法器的总过程是对阶、尾数相加、右规、舍入
4.注意到尾数共有23位，舍入需要加2位，隐藏的1需要加1位，加法运算有
可能进1再加1位，因此尾数用一个27位的数组来表示会大大简化计算难度。

五、讨论、思考题
1、为什么要用浮点数加法运算最多只会右规一次？
制订人：朱皖宁（制订日期：2017年7月）审订人：（审订日期：2017年月）
《计算机系统基础1》实验指导书
Introduction to Computer Systems
实验4高级语言的机器级表示
实验序号：4 实验名称：高级语言的机器级表示适用专业：软件工程学时数：2学时
一、实验目的
1、理解函数调用的机器级表示方法。

2、了解复杂数据结构的机器级表示方法。

3、理解分支和循环语句的机器级表示方法。

二、实验要求
按照实验题目的要求，编写程序并上机调试
三、实验设备、环境
计算机、Windows xp 、Visual C++ 6.0
四、实验步骤及内容
定义一个数组int sum[5];
通过循环从屏幕输入5个数进数组sum
调用函数int Sum(int sum[])计算数组中所有元素的和并返回
如果返回值大于50则输出平均值大于10，否则输出平均值小于10.
编译通过后查阅汇编代码并结合你写的C语言程序书写报告描述以下问题：
1.函数调用的汇编代码是如何描述的，参数放在什么地址（可以假设%ebp和%esp地址已
知）
2.数组的汇编描述方法
3.分支语句的汇编描述方法
4.循环的汇编描述方法
提示：
查看汇编代码方法：
编译
设置断点F11或在Build -> Start Debug ->Step Into
右键点击断点箭头，Go to disassembly
制订人：朱皖宁（制订日期：2017年7月）审订人：（审订日期：2017年月）。