计算机系统基础实验报告

计算机系统基础实验报告

• 语言 C++
• 编译器 Dev C++

实验一：数的机器级表示

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n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n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[]);
   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。

评分标准：
测试用例占分80分，本次共3+3+5一共11个测试用例，其中带符号数和无符号数6个用例，每个用例正确得10分，浮点数每个测试用例正确得5分，这里注意因为共有5个用例，满分20分，所以这里5个对任意4个就是满分。
带符号整数和无符号整数测试用例：
无符号数：
10000000000000000000000000000000

01111111111111111111111111111111

11111111111111111111111111111111

带符号数：
10000000000000000000000000000000

01111111111111111111111111111111

11111111111111111111111111111111

浮点数测试用例：
11000000111100000000000000000000

10000000000000000000000000000000

01111111111111111111111111111111

01111111100000000000000000000000

00000000011111111111111111111111

代码检查评判标准：
针对测试用例写特例判定代码的，针对一条扣10分
没有实现补码扣40
没有实现浮点数扣40
直接在main函数里实现，此处包括了不按照指导书定义的函数头开发的，本题得0分

代码测试占20分
无符号数，使用pow函数的扣5分，使用乘法运算的扣2分
有符号数，没有调用无符号数函数计算的扣2分，使用pow函数的扣3分，各位取反先计算出真值然后再加1的扣3分
浮点数，没有调用无符号数函数计算指数的扣2分，使用pow函数的扣3分
以上所有函数，在任意函数内调用printf或者cout输出结果的扣5分（这里的意思就是必须在main函数中输出结果，denorms可以除外）
不能判定denorms和非数扣10分
代码严重冗余扣5分（即本次实验的三个函数中任一函数代码行数包含所有子函数超过30行）

#include <iostream>
/* run this program using the console pauser or add your own getch, system("pause") or input loop */

unsigned int unsignedToValue(char binary[],int n);
int intToValue(char binary[],int n);
float floatToValue(char binary[]);
int main(int argc, char** argv) {
   
	char binary[33];
	gets(binary);
//	printf("%u",unsignedToValue(binary,32));
//	printf("%d",intToValue(binary,32));
	printf("%f",floatToValue(binary));
	return 0;
}
unsigned int unsignedToValue(char binary[],int n) {
   
	unsigned int sum = 0;
	for(int i = 0; i < n; i++) {
   
		sum = sum + ((binary[i]-'0')<<(n-1-i));
	}
	return sum;
}
int intToValue(char binary[],int n) {
   
	int symbol = 1;
	int sum = 0;
	if(binary[0]=='1') {
   
		symbol = -1;
		for(int i = 31; i > -1; i--) {
   
			if(binary[i]=='1') {
   
				for(int temp = i-1; temp>-1; temp--) {
   
					binary[temp]^=1;
				}
				break;
			}
		}
		sum = unsignedToValue(binary,32)*symbol;
		return sum;
	} else {
   
		for(int i = 1; i < n; i++) {
   
			sum = sum + ((binary[i]-'0')<<(31-i));
		}
		sum = sum * symbol;
		return sum;
	}
}
float floatToValue(char binary[]) {
   
	float sum = 0;
	int exponent = 0;
	int symbol = 1;
	float significand = 0;
	if(binary[0]=='1') {
   
		symbol = -1;
	}
	for(int i = 1; i < 9; i++) {
   
		exponent = exponent + ((binary[i]-'0')<<(8-i));
	}
	exponent = exponent - 127;
	if(exponent>=0) {
   
		for(int i = 9; i < 32; i++) {
   
			significand = significand + ((binary[i]-'0')<<(exponent))/(float(1<<(i-8)));
		}
		sum = (significand + (1<<exponent)) * symbol;
	} else {
   
		for(int i = 9; i < 32; i++) {
   
			significand = significand + ((binary[i]-'0')/float(1<<(-exponent)))/(float(1<<(i-8)));
		}
		sum = (significand + (1/float(1<<(-exponent)))) * symbol;
	}
	if((exponent==128)&&(significand==0)) {
   
		return (1.0/0.0);//Infinity
	}
	if((exponent==128)&&(significand!=0)) {
   
		return (0.0/0.0);//NaN
	}
	if((exponent==-127)&&(significand!=0)) {
   
		char denorms[8] = "denorms";
		printf("%s\n",denorms);
		return 0;//Denorms
	}
	return sum;
}

实验二：定点数加减法的机器级表示

1. 编写整数加减法器：
   设在main中有如下数组：
   char int1[n+1];
   char int2[n+1];
   编写函数
   Char * addsub(char int1[],char int2[],int flag, 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n位的加减法运算，将运算结果保存至int2中，在main函数中输出运算结果。m和n分别是int1和int2的长度。在函数中必须要计算OF,CF,SF,ZF，将4个F作为返回值返回，并在main函数中输出4个值，判定是否产生了溢出，是哪一种溢出。

评分标准：
共5个测试用例，测试分数80分。前4个测试用例每个15分，最后一个20分。
0111-0111

0111+1000

0001+1111

0111+0001

0111-1000

代码检查扣分标准：
分别实现加法器和减法器的本题得0分
分别实现无符号加减法和有符号加减法的本题得0分
先分别计算真值，然后做十进制加减法的本题得0分
直接在main函数里实现，此处包括了不按照指导书定义的函数头开发的，本题得0分
针对测试用例写特例判定代码的，针对一条扣20分

代码测试占20分（以下扣分可以重叠，扣到20为止）
在main函数以外的函数中输入输出的扣5分
使用全局变量的扣5分
代码严重冗余扣5分（即addsub函数代码行数包含所有子函数超过50行）
实现全加器时使用if else的扣20分
实现全加器时使用/和%的扣5分
计算OF和CF时使用if else的扣10分

#include <iostream>
#include <stdio.h>
/* run this program using the console pauser or add your own getch, system("pause") or input loop */
using namespace std;
char * addsub(char int1[],char int2[],int flag, int n);
int main(int argc, char** argv) {
   
	int n;
	cin>>n;
	char int1[n+1];
	for(int i = 0; i < n+1; i++) {
   
		cin>>int1[i];
	}
	char int2[n+1];
	for(int i = 0; i < n+1; i++) {
   
		cin>>int2[i];
	}
	char *result;
	result = addsub(int1, int2, 1