计算机系统实验一：环境安装

参考教材：计算机系统基础 第二版 袁春风 机械工业出版社
参考慕课：计算机系统基础（四）：编程与调试实践 https://www.icourse163.org/learn/NJU-1449521162

计算机系统实验导航

实验一：环境安装 https://blog.youkuaiyun.com/weixin_46291251/article/details/122477054

实验二：数据的存储与运算 https://blog.youkuaiyun.com/weixin_46291251/article/details/122478255

实验三：程序的机器级表示 https://blog.youkuaiyun.com/weixin_46291251/article/details/122478979

实验四：二进制程序逆向工程 https://blog.youkuaiyun.com/weixin_46291251/article/details/122479554

实验五：缓冲区溢出攻击 https://blog.youkuaiyun.com/weixin_46291251/article/details/122479798

实验六：程序的链接 https://blog.youkuaiyun.com/weixin_46291251/article/details/122480049

实验源码： xxx

准备

实验内容：

1 课程实验平台环境的安装，基本实验工具的使用；
2 从高级语言的角度展示和解释位运算、浮点数运算的精度、cache对程序性能的影响。

实验目标：

1 完成课程实验平台环境的搭建与设置；掌握常用实验工具的基本使用方法；
2 掌握C语言中位操作语句的使用；了解浮点数表示精度在浮点数运算中的影响；了解cache、数据存储与访问模式对程序性能的影响，掌握编写cache友好代码的基本原则。

实验任务：

1 学习MOOC内容
https://www.icourse163.org/learn/NJU-1449521162

• 第一周 实验与开发环境的安装和使用
  第2讲 虚拟机、Linux及其上实验环境的安装
  第3讲 基本实验工具的使用
• 第二周 C语言编程实践
  第1讲 数据的位运算操作
  第2讲 浮点数的精度问题
  第3讲 Cache友好代码

2 在自己的电脑上安装实验环境
安装虚拟机软件：VirtualBox 6.0.8开源软件
安装Linux系统：Linux Debian 32位
熟悉软件工具：gcc，gdb，objdump

题目一：不使用中间变量，交换变量a和b的值

编写C语言程序，不使用中间变量，交换变量a和b的值，已知变量的初始值为a=2021，b=191，分析程序的反汇编代码，说明算法的基本原理。
程序代码和注释说明

1.#include <stdio.h>
2.#include <stdlib.h>
3.
4.int main()
5.{
   
6. int a=2021,b=191;
7. printf ("before swapping: a=%d， b=%d\n",a,b);
8. 
9. a = a^b;
10. b = b^a;//b=b^(a^b)=a
11. a = a^b;//a=(a^b)^a=b
12. printf("after swapping: a=%d, b=%d\n",a,b);
13.}

第一步：b=b^(ab)=a
第二步：a=(a^b)a=b
然后就完成了数值交换并且没有使用其他中间变量。

实验结果记录

可见实现了不使用中间变量，交换变量a和b的值

题目二：编写C语言程序，说明浮点数运算误差问题，并给出解决方案。

注：可以参考kahan累加算法的例子，MOOC内容（第二周 第2讲 浮点数的精度问题）；也可以采用其他算例，分析运行效果，说明算法的基本原理。
程序代码和注释说明

1.#include<stdio.h>
2.void main()
3.{
   
4. float sum = 0;
5. float sum1 =0;
6. float c = 0;
7. float y, t;
8. int i;
9. for (i=0;i<4000000;i++)
10.  sum1+=0.1;
11.
12. for( i=0;i<4000000;i++)
13. {
   
14.  y=0.1-c;
15.  t=sum+y;
16.  c = (t-sum)