深入理解计算机系统参考答案

LAB1实验报告

实验目的：

使用课程知识拆除一个“Binary Bombs”来增强对程序的机器级表示、汇编语言、调试器和逆向工程等理解。

实验简介：

一个“Binary Bombs”（二进制炸弹，简称炸弹）是一个Linux可执行C程

序，包含phase1~phase6共6个阶段。炸弹运行各阶段要求输入一个字符串，若输入符合程序预期，该阶段炸弹被“拆除”，否则“爆炸”。实验目标是你需要拆除尽可能多的炸弹。

运行结果：

成功运行结果截图：

通关密码储存在0014301-151420131.txt文件中。

实验中的六组密码：

PHASE1：字符串比较

本关比较简单，根据课件中的提示用GDB将最先压栈的那个字符串常量打印

出来，然后将其作为密码输入，比较成功后即通关。

08048ab2 :

8048ab2: 83 ec 14 8048ab5: 68 04 9f 04 08 8048aba: ff 74 24 1c 8048abe: e8 4d 04 00 00

sub $0x14,%esp push $0x8049f04 pushl 0x1c(%

Chapter 1

1.1.0 字母a的ASCII码为97，那么love中各字母ASCII码之和是（） A、99 B、520 C、438 D、360

1.2.0_1 在编译过程中，hell.c经过汇编阶段后生成文件为（） A、hell.i B、hell.s C、hell.o D、hell.exe

1.2.0_2 在编译过程中，hell.c经过（）阶段生成hell.s。 A、预处理 B、编译 C、汇编 D、链接

1.4.1 下面哪一项不是I/O设备 A、鼠标 B、显示器 C、键盘

D、《深入理解计算机系统》

1.4.2 数据可以不通过处理器直接从磁盘到达主存吗？DMA又是什么？ A、可以；直接存储器存取 B、可以；动态存储器存取 C、不可以；直接存储器存取 D、不可以；动态存储器存取

Chapter 2

2.1.1_1 二进制串11010110对应的十六进制数是（） A、0xx0 B、0xD6 C、0XC6 D、0Xd5

2.1.1_2 十六进制数0x77对应的十进制数为（） A、77 B、117 C、109 D、119

2.1.3 对于32位机器，char * 的字节数为（） A、1 B、2 C、4 D、8

2.1.4_1

LAB1实验报告

语法检查：

正确性检查：

1. bitAnd 源代码：

return ~(~x|~y);

思路：

可以直接运用摩尔定律，写出与的等价形式。 2. getByte 源代码：

return (x>>(n<<3))&0xff;

思路：

向右移动3n位，再用11111111B按位与，截取出所需要的字节 3. logicalShift 源代码：

int logic=~(((1<<31)>>n)<<1); return logic&(x>>n);

思路：

设置一个变量logic，并通过算数移位将其前n为设置成0，后面32-n位设置为1。利用这个变量按位与移位后的x即可。 4. bitCount 源代码：

int bitCount(intx) { int result;

int half_one=(0x55)|(0x55<<8); int one=(half_one)|(half_one<<16); int half_two=(0x33)|(0x33<<8); int two=(half_two)|(half_two<<16); int half_three=(0x0f)|(0x0f<<8);

int three=(half_three)|(half_three<<16); int four=(0xff)|(0xff<<16); int five=(0xff)|(0xff<<8);

result=(x&one)+((x>>1)&one);

result=(result&two)+((result>>2)&two); result=(result+(result>>4))&three; result=(result+(result>>8))&four; result=(result+(resul

计算机系统结构作业参考答案

一、

1、 试述现代计算机系统的多级层次结构。

计算机系统具有层次性，它由多级层次结构组成。从功能上计算机系统可分为五个层次级别： 第一级是微程序设计级。这是一个硬件级，它由机器硬件直接执行微指令。

第二级是一般机器级，也称为机器语言级。它由微程序解释机器指令系统.这一级是硬件级。 第三级是操作系统级，它由操作系统程序实现。这些操作系统由机器指令和广义指令组成，这些广义指令是操作系统定义和解释的软件指令。这一级也称混合级。

第四级是汇编语言级。它给程序人员提供一种符号形式的语言，以减少程序编写的复杂性。这一级由汇编程序支持执行。 第五级是高级语言级。这是面向用户为编写应用程序而设置的。这一级由各种高级语言编译程序支持。

2、试述RISC设计的基本原则和采用的技术。

答：一般原则：

(1)确定指令系统时，只选择使用频度很高的指令及少量有效支持操作系统，高级语言及其它功能的指令，大大减少指令条数，一般使之不超过100条； (2)减少寻址方式种类，一般不超过两种；

(3)让所有指令在一个机器周期内完成；

(4)扩大通用寄存器个数，一般不少于32个，尽量减少访存次数； (5)大多数指令用硬联实现，少数用微程序实现； (6)

《计算机系统结构》前四章习题参考答案

第二章习题：教材pp91-93:第2、6、9、12、15、20题

第2题：

数据结构和数据表示是软件和硬件之间的交界面。数据表示是数据结构的组成元素，数据结构要通过软件映像变换成机器所具有的各种数据表示来实现。不同的数据表示可为数据结构的实现提供不同的支持，但在实现效率和方便性上有所不同。

确定和引入数据表示的基本原则是：

1）系统效率有无提高？包括实现的时间（主要看主存和处理机之间传送的信息量）和存储空间有无减少；

2）引入这种数据表示的通用性和利用率如何。 第6题：

阶码6位，即阶码部分除去阶符外剩下的阶码值部分p=6位；尾数48位，即尾数的二进制位位数m=48位。

当尾数基值为rm时，尾数每一个rm进制数位需用[log2rm]个二进位表示。尾数基值为rm的尾数位数m’=m/[log2rm]。对于rm为2、8、16时，m’分别为48、16、12位。

本题的计算结果如下表所示：

第9题：

变址寻址适合在标量计算机中，通过循环程序修改变址值来对向量或数组等数据结构中的元素进行访问和处理。基址寻址主要用于程序的逻辑地址空间到物理地址空间进行变换场合，以支持动态重定位技术的使用。

第二问中隐含着指令中为寻找

计算机系统结构课后习题答案

第一章 计算机系统结构的基本概念

1.有一个计算机系统可按功能分成4级，每级的指令互不相同，每一级的指令都比其下一级的指令在效能上强M倍，即第i级的一条指令能完成第i-1级的M条指令的计算量。现若需第i级的N条指令解释第i+1级的一条指令，而有一段第1级的程序需要运行Ks，问在第2、3和4级上一段等效程序各需要运行多长时间？

答： 第2级上等效程序需运行：(N/M)*Ks。第3级上等效程序需运行：(N/M)*(N/M)*Ks。第4级上等效程序需运行：(N/M)*(N/M)*(N/M)*Ks。

note: 由题意可知：第i级的一条指令能完成第i-1级的M条指令的计算量。而现在第i级有N条指令解释第i+1级的一条指令，那么，我们就可以用N/M来表示N/M 表示第i+1级需(N/M)条指令来完成第i级的计算量。所以，当有一段第1级的程序需要运行Ks时，在第2级就需要(N/M)Ks，以此类推

2.硬件和软件在什么意义上是等效的？在什么意义上又是不等效的？试举例说明。

答： 软件和硬件在逻辑功能上是等效的，原理上，软件的功能可用硬件或固件完成，硬件的功能也可用软件模拟完成。但是实现的性能价格比，实现的

专升本《计算机系统结构》

一、 （共75题,共150分）

1. 最早的冯·诺依曼(von Neumann)结构计算机是以（ ）为中心的。 （2分） A.运算器 B.控制器 C.存储器 D.I/O设备 标准答案：A

2. 同构型多处理机和异构型多处理机所采用的提高并行性的技术途径分别是（ ） （2分） A.资源共享、资源重复 B.资源重复、资源共享 C.资源共享、时间重叠 D.资源重复、时间重叠 标准答案：D

3. 由同一厂家生产的、系统结构相同的，但组成和实现不同的所有计算机，称为（ ） （2分） A.兼容机 B.扩展机 C.系列机 D.系统机 标准答案：C

4. 从计算机系统中处理数据的并行性看，并行性等级从低到高分为（ ） （2分） A.位串字串、位并字串、位串字并、全并行 B.位并字串、全并行、位串字串、位串字并 C.全并行、位并字串、位串字串、位串字并 D.位串字串、位串字并、位并字串、全并行 标准答案：A

5. 扩展编码要求（ ），否则会

一、单项选择题（本大题共10小题，每小题1分，共10分）

在下列每小题的四个备选答案中选出一个正确答案，并将其字母标号填入题干的括号内。错选、多选或未选均无分。 1. 对计算机系统结构透明的是（ ） A．VLSI技术 C．字符行运算指令

B．虚拟存储器

D．是否使用通道型I/O处理机

2.“从中间开始”设计的“中间”目前多数在（ ） A.传统机器语言机器级与操作系统机器级之间 B.传统机器语言机器级与微程序机器级之间 C.微程序机器级与汇编语言机器级之间 D.操作系统机器级与汇编语言机器级之间

3.计算机中优化使用的操作码编码方法是（ ） A.哈夫曼编码 B.ASCII码 C.BCD码 D.扩展操作码 4.指令执行结果出现异常引起的中断是（ ）

A.输入/输出中断 B.机器校验中断 C.程序性中断 D.外部中断 5.以下不属于堆栈型替换算法的是（ ）

A.近期最少使用算法 B.近期最久未用过算法 C.先进先出算法 D.页面失效频率算法 6.以下与虚拟存储器的等效访问速度无关的是（ ） A.页地址流 B.页面调度策略

2009-2010学年度第一学期2007级 《计算机系统结构》期末考试试卷（A）（闭卷）

姓名： 学号： 专业：

（注：①考试时间为120分钟；②所有解答必须写在答题纸上。）

一、单项选择题（每小题3分，共30分）

1．在系列机中发展一种新型号机器，你认为下列（ ）设想是不行的? 【A】新增加字符数据类型和若干条字符处理指令 【B】将中断分级由原来的4级增加到5级 【C】在CPU和主存之间增设Cache存贮器

【D】将浮点数的下溢处理法由原来的恒置“1”法，改为查表舍入法 2.对计算机系统结构来说，不透明的是（ ）。 【A】存储器采用交叉存取还是并行存取

【B】CPU内部的数据通路的宽度是8位还是16位 【C】采用浮点数据表示还是标志符数据表示 【D】指令采用硬联逻辑实现还是微程序实现 3．一个平衡的计算机系统，应该是（ ）。

【A】1MIPS的CPU速度 【B】1MB的主存容量 【C】1Mb/s的I/O吞吐率 【D】A、B和C 4、（ ）设计是现代计算机系统设计所采用的方法。

【A】由上往下 【B】由下

深入理解指针函数

1.指针函数的定义

顾名思义，指针函数即返回指针的函数。其一般定义形式如下：

类型名 *函数名(函数参数表列);

其中，后缀运算符括号“()”表示这是一个函数，其前缀运算符星号“*”表示此函数为指针型函数，其函数值为指针，即它带回来的值的类型为指针，当调用这个函数后，将得到一个“指向返回值为?的指针（地址）”，“类型名”表示函数返回的指针指向的类型”。“(函数参数表列)”中的括号为函数调用运算符，在调用语句中，即使函数不带参数，其参数表的一对括号也不能省略。其示例如下：

int *pfun(int, int);

由于“*”的优先级低于“()”的优先级，因而pfun首先和后面的“()”结合，也就意味着，pfun是一个函数。即：

int *(pfun(int, int));

接着再和前面的“*”结合，说明这个函数的返回值是一个指针。由于前面还有一个int，也就是说，pfun是一个返回值为整型指针的函数。

我们不妨来再看一看，指针函数与函数指针有什么区别？ int (*pfun)(int, int);

通过括号强行将pfun首先与“*”结合，也就意味着，pfun是一个指针，接着与后面的“()”结合，说明该指针指向的是一个