金陵科技学院 · 计算机工程学院
《计算机系统基础》指导书
Introduction to Computer Systems
实验1 数据的表示
实验序号：1 实验名称：数据的表示 适用专业：计算机科学与技术 学 时 数：2学时 1、实验目的
熟悉数值数据在计算机内部的表示方式，掌握相关的处理语句。 2、实验内容
1. “-2 < 2”和“-2 < 2u”的结果一样吗？为什么？请编写程序验证。
2. 运行下图中的程序代码，并对程序输出结果进行分析。
3. 运行下列代码，并对输出结果进行分析。
#include
4. 请说明下列赋值语句执行后，各个变量对应的机器数和真值各是多少？编写一段
程序代码并进行编译，观察默认情况下，编译器是否报warning。如果有warning信息的话，分析为何会出现这种warning信息。 int a = 2147483648; int b = -2147483648; int c = 2147483649;
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unsigned short d = 65539； short e = -32790；
5. 编译运行以下程序，并至少重复运行3次。
void main() {
double x=23.001, y=24.001, z=1.0; for (int i=0; i<10; i++) {
if ((y-x)==z)
printf(\
else
printf(\
x += z;
y += z;
printf(\”, i, x, y); }
} 要求：
（1）给出每次运行的结果截图。
（2）每次运行过程中，是否每一次循环中的判等结果都一致？为什么？ （3）每次运行过程中，每一次循环输出的i、x和y的结果分别是什么？为什么？ 3、实验步骤
1. 进入linux系统，在shell终端的提示符后输入gedit，编写C语言源程序。
gedit
输入实验内容1的源程序并以SAMPLE.C为文件名将文件存盘。
2. 用GCC 对源文件SAMPLE.C进行编译并产生目标文件SAMPLE.O，汇编语言程序SAMPLE.S。
gcc –s –o SAMPLE.S SAMPLE.C gcc –g –o SAMPLE.O SAMPLE.C 3. 用GDB跟踪执行SAMPLE。
gdb SAMPLE
4. 观察程序执行情况并记录运行结果。
5. 依照上述四个步骤，完成对其余实验内容的操作。
4、实验思考题
1. 完成书上第二章习题中第40题，提交代码，并在程序中以十六进制形式打印变量u
的机器数。
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实验2 排序程序的编辑、编译和调试
实验序号：2 实验名称：排序程序的编辑、编译和调试 适用专业：计算机科学与技术 学 时 数：2学时 1、实验目的
熟悉开发环境、掌握开发和调试的基本过程以及工具。 2、实验内容
以下程序实现了排序和求和算法，程序源码如下图所示。请根据提供的图片输入源程序文件，并保存为相应的.c 和.h 文件，然后进行编译、链接，调试。 bubblesort.h:
bubblesort.c:
add.h:
add.c:
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printresult.h:
printresult.c:
main.c:
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3、实验步骤
1. 进入linux系统，在shell终端的提示符后输入gedit，编写C语言源程序。 2. 将源程序文件进行预处理、编译、汇编和链接，以生成可执行文件。 (1) 使用gcc 直接生成可执行文件
gcc -o main main.c bubblesort.c add.c printresult.c
(2) 首先生成可重定位目标文件（.o 文件），再链接成可执行文件。
首先，使用gcc –c …… 命令将所有.c 文件编译成.o 文件（可以用-o 选项命名输出的可重定位目标文件），然后再用ld 命令进行链接，以生成可执行目标文件。
（用ld命令链接时要包含很多系统库，可以用gcc –v main.c来查看系统链接需要哪些库，把collect2 换成ld，生成的/tmp/ccBCU0rh.o 即为mian.c 编译出来的main.o 文件，删掉该句替换成以下命令：-o main main.o bubblesort.o add.o printresult.o -e main）
ld -o main main.o bubblesort.o add.o printresult.o -e main --sysroot=/ --build-id --eh-frame-hdr -m elf_i386 --hash-style=gnu --as-needed -dynamic-linker /lib/ld-linux.so.2 –z relro /usr/lib/gcc/i686-linux-gnu/4.8/../../../i386-linux-gnu/crt1.o
/usr/lib/gcc/i686-linux-gnu/4.8/../../../i386-linux-gnu/crti.o /usr/lib/gcc/i686-linux-gnu/4.8/crtbegin.o -L/usr/lib/gcc/i686-linux-gnu/4.8 -L/usr/lib/gcc/i686-linux-gnu/4.8/../../../i386-linux-gnu -L/usr/lib/gcc/i686-linux-gnu/4.8/../../../../lib -L/lib/i386-linux-gnu -L/lib/../lib
-L/usr/lib/i386-linux-gnu -L/usr/lib/../lib -L/usr/lib/gcc/i686-linux-gnu/4.8/../../.. –lgcc --as-needed -lgcc_s --no-as-needed -lc -lgcc --as-needed -lgcc_s --no-as-needed
/usr/lib/gcc/i686-linux-gnu/4.8/crtend.o /usr/lib/gcc/i686-linux-gnu/4.8/../../../i386-linux-gnu/crtn.o 上述过程如下图所示：
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3.使用OBJDUMP命令进行反汇编（请自行查阅OBJDUMP命令的使用方法）
例如，可使用“objdump –S”命令进行反汇编 objdump –S main.o：将main.o进行反汇编
4.使用GDB命令进行各种调试（GDB命令参见教材附录C，也可自行查阅网上相关文档）
调试之前首先用“gcc –g”命令生成调试信息，否则调试失败。 gcc -g -o main main.c bubblesort.c add.c printresult.c gdb main
要求用各种GDB命令对程序进行调试（例如用info registers 查看寄存器内容）。
4、实验思考题
1. 分析同一个源程序在不同机器上生成的可执行目标代码是否相同。
提示：从多个方面（如ISA、OS 和编译器）来分析。
2. 你能在可执行目标文件中找出函数printf ()对应的机器代码段吗？能的话，请标
示出来。
3. 为什么源程序文件的内容和可执行目标文件的内容完全不同？
制订人： 朱 俊 （制订日期：2016年08月）
审订人： （审订日期：2016年 08 月）