实验分析报告三数据的表示

实验报告三数据的表示

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计算机系统基础实验报告

学院信电学院专业计算机科学与技术班级计算机1401 学号140210110 姓名段登赢实验时间：

一、实验名称：数据的表示2

二、实验目的和要求：

（1）实验目的：熟悉数值数据在计算机内部的表示方式，掌握相关的处理语句。

（2）实验要求：说明你做实验的过程（重要步骤用屏幕截图表示）；提交源程序；分析并回答问题。

三、实验环境（软、硬件）：

要求：详细描述实验用的操作系统，源代码编辑软件，相关硬件环境及所使用的GCC 编译器的信息。

四、实验内容：

（1）请说明下列赋值语句执行后，各个变量对应的机器数和真值各是多少？编写一段程序代码并进行编译，观察默认情况下，编译器是否报warning。如果有warning信息的话，分析为何会出现这种warning信息。

int a = 2147483648;

int b = -2147483648;

int c = 2147483649;

unsigned short d = 65539；

short e = -32790；

（2）完成书上第二章习题中第40题，提交代码，并在程序中以十六进制形式打印变量u 的机器数。

（3）编译运行以下程序，并至少重复运行3次。

void main()

{

double x=23.001, y=24.001, z=1.0;

for (int i=0; i<10; i++) {

if ((y-x)==z)

printf("equal\n");

else

printf("not equal\n");

x += z;

y += z;

printf("%d, %f , %f\n”, i, x, y);

}

}

要求：

（1）给出每次运行的结果截图。

（2）每次运行过程中，是否每一次循环中的判等结果都一致？为什么？

（3）每次运行过程中，每一次循环输出的i、x和y的结果分别是什么？为什么？

五、实验结果及分析：

（1）

实验分析：

机器数就是数字在计算机中的二进制表示形式，其特点一是符号数字化，二是其数的大小受机器字长的限制。将带符号位的机器数对应的真正数值称为机器数的真值int a = 2147483648的机器数是1000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000B

int b = -2147483648的机器数是1000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000B

int c = 2147483649的机器数是1000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0001B

unsigned short d = 65539的机器数无法表示

short e = -32790的机器数无法表示

int类型在32位计算机中占4个字节，即32位。又因为正数的补码是其本身，所以int 类型能表示的所有正数为：0,000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000B到0,111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111B即0到+2147483647。而负数的补码是除符号位外各位取反最后加一而来。所以int 类型所能表示的所有负数为：0,000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000B（-0D 的补码）到1,111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111B即0到-2147483647D。而32位二进制数能表示的所有值为2的32次方个，而从-2147483647D到+2147483647D总共是2的32次方减一个数，而少的这个数就是1000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000B（-0D的补码），而任何数的原码都不能在转换成补码时成为这个数，我们人为的把他规定为-2147483648所以int 类型的取值范围为-2147483648到+2147483647，所以题目中的b是正确的，并且不会发生溢出。而题目中的a=2147483648其实已经超出int类型的最大范围，但是a=2147483648=2147483647+1=0,111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111B+1B=1000 0000

0000 0000 0000 0000 0000 0000B= -2147483648，而-2147483648又在int类型的取值范围内，所以也不会溢出，如果此时打印输出a的十进制就是-2147483648，同理可得 c = 2147483649=2147483647+2= -2147483647，也不会发生溢出现象。a，b，c的打印输出结果。如下图所示：

对于题目中的d，由于它是无符号短整型的变量，在32位机中占两个字节。所以d的取值范围为：0到65535，而65539不在这个范围内，所以会报溢出警告。

对于题目中的e，由于它是有符号短整型的变量，在32位机中占两个字节。所以e的取值范围为：-32768到+32767，此时c=-32790=-32768-22=-32768+（-22）=

1000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000B + 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1110 1001B =0001 0111 1111 1111 1111 1111 1111 1110 1001B=+6442450921D>>+32767D所以e会报出溢出警告。

（2）

实验分析：

1）计算机中单精度浮点数的表示方法：

1位符号位记作S 8位阶码记作E 23位尾数记作F 其中符号位：0表示正数，1表示负数。8位阶码：8为二进制数可以表示0到255之间的255个值，但是指数不仅有正数，它还有负数，为了处理负指数的情况，让实际的指数值加上一个偏差（Bias，记作B）值作为保存在指数域的值，单精度的偏差值为127，例如如果指数是0，那么8位阶码就是127+0=127=0111 1111B。位数实际是由24位表示，但是小数点左边的1或0默认是隐藏的，所以位数就成23位了，对于这个隐藏的数字我们记作Y。

2）几种浮点数的表示：

描述 E F

规格化浮点数S E≠0&E≠255 F

非规格化浮点数S 0000 0000 F

无穷大浮点数S 1111 1111 0000 0000 0000 0000 0000 000

NaN非数S 1111 1111 F≠0

3）单精度浮点数所能表示的所有正数的主要临界点

描述（Y）S E F B+指数=E

零（0）0 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 000 -126

最小的非规格化数（0）0 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 001 -126 148

-

2（0）0 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 010 -126

…（0）0 ……-126