计算机组成原理编程实验指导书.doc-资料库

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实验一数据的存放顺序和对齐方式一、实验目的 1. 理解各种数据类型的数据在机器中的存放方式。 2. 理解各种数据类型的数据在机器中的对齐方式。 3. 掌握数据在内存中占用空间的计算方法。二、实验要求 1. 大端模式是指数据的高字节保存在内存的低地址中，而数据的低字节保存在内存的高地址中，这样的存储模式有点儿类似于把数据当作字符串顺序处理：地址由小向大增加，而数据从高位往低位放。小端模式是指数据的高字节保存在内存的高地址中，而数据的低字节保存在内存的低地址中，这种存储模式将地址的高低和数据位权有效地结合起来，高地址部分权值高，低地址部分权值低。 2. 下面的程序是检查int、short数据在计算机内采用存储方式（大端或小端）。上机调试下面的程序，并回答下列问题。（1）运行结果是什么？并结合教材（P73）详细分析程序执行结果的原因。若把这2 个变量的初值都分别改为-100、0，程序的运行结果又是什么？将原因记录于实验报告之中。（2） int、short数据在实验计算机内采用小端方式还是大端方式存储？（3）函数show_bytes(byte_pointer start, int len)的功能是什么？（4）修改程序上述程序，输出float、double、long以及char数组在计算机内的存储方式。

3. 在维基百科或百度百科中搜索“字节序”，查看关于小端序、大端序的概念，并在实验报告中写出它们的特点。 4. 按边界存储是指半字、字、双字都按它们各自地址所指定的空间进行存储，而不是随意存放，这样可保证对一个字长数据的读/写只需要一次存储器访问即可完成，提高了访问效率，但有时会导致存储空间的浪费，因此，这是一种以存储空间换取存储速度的方法。若字长32位，则半字长16位，双字长64位。则按边界对齐方式的存储要求是：  双字数据起始地址的最末三位为000（8字节的整数倍）  单字数据起始地址的最末二位为00（4字节的整数倍）  半字数据的起始地址的最末一位为0（2字节的整数倍） 5. 下面的程序是检查结构变量按边界对齐的情况。上机调试下面的程序，并回答下列问题。（1）运行结果是什么？并结合教材（P305-306）图示分析程序执行结果的原因，并将原因记录于实验报告之中。（2）若把结构体成员变量c的类型分别改为long、double型，并修改x.c的输出类型，程序的运行结果又是什么？并分析原因。（3） int、short、float、double数据按边界对齐的要求是什么？结构变量所占的字节数等于各个成员变量的字节数之和吗？

6. 查看“字节对齐和边界对齐介绍”网页，仔细阅读有关字节对齐和边界对齐的说明 http://www.cnblogs.com/wwping/articles/2314080.html。 7. 下面的程序是测试数组元素的对齐方式，上机调试并分析程序的运行结果。修改程序，在#include指令后加入编译预处理指令：#pragma pack (2)，观察运行结果的变化，若将#pragma pack (2)改为#pragma pack (1)，程序的运行结果又如何？

8. 查看网页，#pragma pack学习： http://www.cppblog.com/range/archive/2011/07/15/151094.html 三、实验报告要求 1. 给出源程序（文本文件）和执行结果。 2. 详细记录实验过程中出现的各种问题及其解决方法。 3. 认真总结实验的收获、体会和存在的问题。

实验二整数的表示与运算方法一、实验目的掌握整数在计算机内的表示方法，通过无符号数和带符号整数之间的比较运算，理解无符号数和补码整数运算的特殊性。二、实验要求 1. 上机调试下面的C语言程序，并回答下列问题。（1）运行结果是什么？结合教材（P255）分析程序运行结果的原因，并记录到实验报告中。100的十六进制值(用8位十六进制表示)是什么？与程序的输出结果是否相同，为什么？（2）函数show_bytes(byte_pointer start, int len)的功能是什么？（3）修改程序，分别将100、-100作为char、short、long型时，输出分别是什么？（4）修改程序，将-100作为unsigned char、unsigned short、unsigned long型时，输出分别是什么？-1 用int 类型和unsiged int 类型表示的结果分别是多少？（5） int类型的位数、最小值和最大值各是多少？ 2. 假定以下关系表达式在32位用补码表示的机器上执行，结果是什么？关系表达式运算类型结果原因分析

0 == 0U -1 < 0 -1 < 0U 2147483647 > -2147483647-1 2147483647U > -2147483647-1 2147483647 > (int) 2147483648U -1 > -2 (unsigned) -1 > -2 3. 实现函数void show_bits(unsigned ch)，其功能是将一个字节变量ch按二进制输出，每4位一组。如ch为十进制为65，输出结果为：0100 0001。为什么形参必须是 unsigned？ 4. 在函数show_bytes(byte_pointer start, int len)中调用show_bits，将各字节按二进制形式输出。 5. 调试下面的程序，会有什么错误，为什么？三、实验报告要求 1. 给出源程序（文本文件）和执行结果。 2. 记录实验过程中出现的各种问题及其解决方法。 3. 总结实验的收获、体会和存在的问题。

实验三浮点数的表示与运算方法一、实验目的 1. 掌握IEEE 754 浮点数在机器中的二进制表示方法。 2. 理解IEEE 754 浮点数在机器中应用方法，特别是一些特殊值的处理。二、实验要求 1. 上机调试下面的程序，并回答下列问题。（1）运行结果是什么？按照IEEE 754 浮点数表示方法(教材 P233)，说明程序运行结果的正确性。（2）函数void show_bits(unsigned ch)的功能是什么？（3）修改程序上述程序，输出+ 0.0 、 - 0.0、1.0的二进制形式，并分析原因。 2. 假定以下关系表达式在IEEE 754 浮点数表示的机器上执行，结果是什么？其中变量 x、 f、d的类型分别为int、float、double它们的值为任意值，f和d不能为+∞、− ∞、NaN。

关系表达式结果原因分析 x == (int)(double) x x == (int)(float) x d == (double)(float) d f == (float)(double) f f == -(-f) 1.0/2 == 1/2.0 d*d >= 0.0 (f+d)-f == d 3. 标准头文件limits.h中包含了int、long等类型的最大值和最小值常量，如int的最大值和最小值常量分别为：INT_MAX、INT_MIN，标准头文件float.h中包含了float、 doubke等类型的最大值和最小值常量，如float的最大值和最小值常量分别为 FLT_MAX、FLT_MIN。编写程序输出int、long、float、double等类型的最大值和最小值（十进制形式以及二进制形式）。参考程序如下： 4. 通过编程得出float 和double 类型的精度（即十进制有效位的位数）； 5. 编程检查“-8.0/0”、“sqrt（-4.0）”的运算结果。三、实验报告要求 1. 给出源程序（文本文件）和执行结果。 2. 记录实验过程中出现的各种问题及其解决方法。 3. 总结实验的收获、体会和存在的问题。

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