计组实验datalab-handout实验报告

计算机组成实验 实验1： 实验题目：datalab-handout 实验目的：根据bits.c中的要求补全其中的函数，并根据README中的要求在linux环境下检测函数是否符合要求。 实验环境：Ubuntu14.04 x86系统 实验内容及操作步骤： int bitAnd(int x, int y) { return ~((~x)|(~y)); } 运用了德摩定律，~((~x)|(~y))= (~ (~x))& (~ (~y))=x&y。 int getByte(int x, int n) { return (x>>(n<<3))&255; } 要从x中提取一个字节，而字节编号为0~3。一个字节为8位2进制。n<<3即为n*8位。x>>(n<<3)即为x只保留下除去最后n*8位剩下的部分。再&255则只保留剩下的最右一个字节。得出的结果便为编号指定要提取的那个字节。 int logicalShift(int x, int n) { int mask=~(((1<<31)>>n)<<1); return mask&(x>>n); } ~(((1<<31)>>n)<<1)即为232-n-1，也就是mask=(000…011111…1)2（n个0，31-n个1）。再mask&(x>>n)即为将x算术右移n位后并上mask这个前n位为0的掩码，使当x为负数时位移补1换为补0。 int bitCount(int x) { int result; int tmp_mask1=(0x55)|(0x55<<8); int mask1=(tmp_mask1)|(tmp_mask1<<16); int tmp_mask2=(0x33)|(0x33<<8); int mask2=(tmp_mask2)|(tmp_mask2<<16); int tmp_mask3=(0x0f)|(0x0f<<8); int mask3=(tmp_mask3)|(tmp_mask3<<16); int mask4=(0xff)|(0xff<<16); int mask5=(0xff)|(0xff<<8); result=(x&mask1)+((x>>1)&mask1); result=(result&mask2)+((result>>2)&mask2); result=(result+(result>>4))&mask3; result=(result+(result>>8))&mask4; result=(result+(result>>16))&mask5; return result; } 本题采用二分法，先计算x每两位中1的个数，并用对应的两位来储存这个个数。然后计算每四位1的个数，再用对应的四位进行储存。依次类推，最后整合得到16位中1的个数，即为x中1的个数并输出。 int bang(int x) { return (~((x|(~x+1))>>31))&1; } (x|(~x+1)即当x为0时，结果为（00…0)2(31个0)。其余情况最首位均为1。因此右移31位后再取反只有x=0时最后一位为1。再&1取最后一位。因此当x=0时得到1，其余情况得到0。 int tmin(void) { return 1<<31; } 1<<31即(100…0)2(31个0)。其中1是符号位。即为负零，以表示最小的整数。 int fitsBits(int x, int n) { int shiftNumber=~n+33; return !(x^((x<>shiftNumber)); } shiftNumber=~n+33即为-1-n+33=32-n，((x<>shiftNumber)即先左移32-n位，再右移32-n位，即保留最后n位数。在与x按位异或并逻辑取反，若两者两同即x可被表示为一个n位整数，结果为!0，即返回为1。两者不同则不可表示为n位整数，结果为!(一个非零数)，返回0。 int divpwr2(int x, int n) { int signx=x>>31; int mask=(1<>n; } signx=x>>31为取x的符号位，mask=(1<>n当x为正数即x>>n，得到结果符合要求。当x为负数时，需要加上偏置量2n-1得到预期结果，因此加上signx，得到结果符合要求。 int negate(int x) { return ~x+1; } ~x+1即-1-x+1=-x。得到结果正确。 int isPositive(int x) { return !((x>>31)|(!x)); //return ~(x>>31)&!!x } (x>>31)即取x的符号位，!x为逻辑取反，当x=0时!x=1，其他情况均为0. (x>>31)|(!x)即当x=0时得到1，x为负数得到1，x为正数得到0。再进行逻辑取反，即当x为正数时返回1，x为0或负数时返回0。 int isLessOrEqual(int x, int y) { int signx=x>>31; //判断符号 int signy=y>>31; int signSame=((x+(~y))>>31)|(!(signx^signy)); //判断是否小于等于 int signDiffer=signx&(!signy); return signDiffer|signSame; } int sx=!!(x>>31); //判断符号 int sy=!!(y>>31); int z=y+(~x+1); //y-x int s=!(z>>31); return (!(sx^sy)&s)|((sx^sy)&sx); /* int difference=(~x+1)+y; /*y-x*/ return ((x&~y)|(x&~difference)|(~y&~difference))>>31&0x1; /*通过x，y，difference的卡诺图求解*/ */ 补码=反码+1 前两步取x、y的符号位，第三步中(x+(~y))>>31为当x-y-1为负数时取1，!(signx^signy)为两者相同时取1，两者相或即x<=y时signSame为1，第四步即当x<0，y>0时signDiffer为1。最后一步即当x<0，y>0时必返回1，其余情况则x<=y返回1。效果即为如果x <= y，则返回1，否则返回0。 int ilog2(int x) { int bitsNumber=0; bitsNumber=(!!(x>>16))<<4; bitsNumber=bitsNumber+((!!(x>>(bitsNumber+8)))<<3); bitsNumber=bitsNumber+((!!(x>>(bitsNumber+4)))<<2); bitsNumber=bitsNumber+((!!(x>>(bitsNumber+2)))<<1); bitsNumber=bitsNumber+(!!(x>>(bitsNumbel47 r+1))); bitsNumber=bitsNumber+(!!bitsNumber)+(~0)+(!(1^x)); return bitsNumber; } /* int ilog2(int x) { x=x>>1; /*通过计算把1右移到的次数来实现ilog2的函数*/ x=x|x>>1; x=x|x>>2; x=x|x>>4; x=x|x>>8; x=x|x>>16; /* 利用或和右移，把1后的所有0变为1*/ int count=0; int n=0x1|0x1<<8|0x1<<16|0X1<<24; count+=x&n; count+=x>>1&n; count+=x>>2&n; count+=x>>3&n; count+=x>>4&n; count+=x>>5&n; count+=x>>6&n; count+=x>>7&n; return (count&0xf)+(count>>8&0xf)+(count>>16&0xf)+(count>>24&0xf); /* 即BitCount函数 */ } */ 本题与bitcout的方法相似，也为二分法。 bitsNumber=(!!(x>>16))<<4即x向右移16位后若若大于0即得到(10000)2=16，否则得到0。这是判断最高位是否不为0，若不为0则包含2的16次方。即得到最高位的log数。 同理 bitsNumber=bitsNumber+((!!(x>>(bitsNumber+8)))<<3); bitsNumber=bitsNumber+((!!(x>>(bitsNumber+4)))<<2); bitsNumber=bitsNumber+((!!(x>>(bitsNumber+2)))<<1); bitsNumber=bitsNumber+(!!(x>>(bitsNumber+1))); 为判断从高到底各位的log情况，这个方法将每位分开求log并相加。 bitsNumber=bitsNumber+(!!bitsNumber)+(~0)+(!(1^x)); 这一句是当x为零时，还需要减去1才能得到正确的数值。 unsigned float_neg(unsigned uf) { unsigned result; unsigned tmp; tmp=uf&(0x7fffffff); result=uf^0x80000000; if(tmp>0x7f800000) result=uf; return result; } tmp=uf&(0x7fffffff) 为将uf的符号位改为0。 result=uf^0x80000000 即当uf不是NAN，通过加0x80000000来改变符号位。 if(tmp>0x7f800000) result=uf; 0x7f800000即无穷大，如果tmp的值比无穷大还大，那就是NAN，则返回uf。 unsigned float_i2f(int x) { unsigned shiftLeft=0; unsigned afterShift, tmp, flag; //定义尾数，进位数 unsigned absX=x; // unsigned sign=0; if (x==0) return 0; if (x<0) { sign=0x80000000; absX=-x; } afterShift=absX; while (1) { tmp=afterShift; afterShift<<=1; shiftLeft++; if (tmp & 0x80000000) break;

} if ((afterShift & 0x01ff)>0x0100) flag=1; else if ((afterShift & 0x03ff)==0x0300) flag=1; else flag=0; return sign + (afterShift>>9) + ((159-shiftLeft)<<23) + flag; } 本题没有理解，都是用的网上的代码。 unsigned float_twice(unsigned uf) { unsigned f=uf; if ((f & 0x7F800000) == 0){ f = ((f & 0x007FFFFF)<<1) | (0x80000000 & f); } else if ((f & 0x7F800000) != 0x7F800000){ f =f+0x00800000; } return f; } 第一个if语句判断非规格化的数。其中(f&0x007FFFFF)<<1作用为令符号位和阶码被屏蔽，令尾数左移。(0x80000000 & f)是将符号位恢复。 第二个else if语句判断即为规格化数。f=f+0x00800000即若是规格化数，对它的阶码加1。如果都不满足的话最后会返回uf原来的值。 实验结果及分析： 根据检测可知，编译通过，并且具体操作步数均低于上限。符合要求。

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