《第二章习题ddg.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第二章习题ddg.doc（7页珍藏版）》请在三一办公上搜索。
1、第 二 章 习 题 答 案1 给出以下概念的解释说明。真值机器数数值数据 非数值数据无符号整数带符号整数定点数原码补码 变形补码溢出浮点数尾数阶阶码 移码阶码下溢阶码上溢规格化数左规右规 非规格化数机器零非数(NaN)BCD码逻辑数 ASCII码 汉字输入码汉字内码机器字长大端方式小端方式 最高有效位 最高有效字节(MSB)最低有效位最低有效字节(LSB) 掩码 算术移位逻辑移位0扩展符号扩展零标志ZF溢出标志OF 符号标志SF进位/借位标志CF2 简单回答下列问题。（1）为什么计算机内部采用二进制表示信息？既然计算机内部所有信息都用二进制表示，为什么还要用到十六进制或八进制数？（2）常用的定
2、点数编码方式有哪几种？ 通常它们各自用来表示什么？（3）为什么现代计算机中大多用补码表示带符号整数？（4）在浮点数的基数和总位数一定的情况下，浮点数的表示范围和精度分别由什么决定？两者如何相互制约？（5）为什么要对浮点数进行规格化？有哪两种规格化操作？（6）为什么有些计算机中除了用二进制外还用BCD码来表示数值数据？（7）为什么计算机处理汉字时会涉及到不同的编码（如，输入码、内码、字模码）？说明这些编码中哪些用二进制编码，哪些不用二进制编码，为什么？3实现下列各数的转换。（1） (25.8125)10= (?)2= (?) 8= (?) 16（2） (101101.011)2 = (?)10=
3、 (?) 8= (?) 16= (?) 8421（3） (0101 1001 0110.0011)8421 = (?)10= (?) 2= (?) 16（4） (4E.C)16 = (?)10= (?) 24 假定机器数为8位（1位符号，7位数值），写出下列各二进制数的原码表示。+0.1001，0.1001，+1.0，1.0，+0.010100，0.010100，+0，05 假定机器数为8位（1位符号，7位数值），写出下列各二进制数的补码和移码表示。+1001，1001，+1，1，+10100，10100，+0，06 已知 x补，求x（1）x补=11100111 （2）x补=10000000（
4、3）x补=01010010 （4）x补=110100117 某32位字长的机器中带符号整数用补码表示，浮点数用IEEE 754标准表示，寄存器R1和R2的内容分别为R1：0000108BH，R2：8080108BH。不同指令对寄存器进行不同的操作，因而不同指令执行时寄存器内容对应的真值不同。假定执行下列运算指令时，操作数为寄存器R1和R2的内容，则R1和R2中操作数的真值分别为多少？（1） 无符号整数加法指令（2） 带符号整数乘法指令（3） 单精度浮点数减法指令8 假定机器M的字长为32位，用补码表示带符号整数。表2.12中第一列给出了在机器M上执行的C语言程序中的关系表达式，请参照已有的表栏
5、内容完成表中后三栏内容的填写。表2.12 题8用表关系表达式运算类型结果说明0 = 0U1 01 2147483647 12147483647U 2147483647 12147483647 (int) 2147483648U1 2(unsigned) 1 2无符号整数有符号整数01 111B (2321) 000B(0)0111B (2311) 1000B (231)9 在32位计算机中运行一个C语言程序，在该程序中出现了以下变量的初值，请写出它们对应的机器数（用十六进制表示）。（1）int x=-32768 （2）short y=522（3）unsigned z=65530（4）char
6、c=（5）float a=-1.1（6）double b=10.510. 在32位计算机中运行一个C语言程序，在该程序中出现了一些变量，已知这些变量在某一时刻的机器数（用十六进制表示）如下，请写出它们对应的真值。（1）int x：FFFF0006H （2）short y：DFFCH（3）unsigned z：FFFFFFFAH（4）char c：2AH5）float a：C4480000H（6）double b：C024800000000000H11. 以下给出的是一些字符串变量在内存中存放的字符串机器码，请根据ASCII码定义写出对应的字符串。指出代码0AH和00H对应的字符的含义。（1）c
7、har *mystring1：68H 65H 6CH 6CH 6FH 2CH 77H 6FH 72H 6CH 64H 0AH 00H （2）char *mystring2：77H 65H 20H 61H 72H 65H 20H 68H 61H 70H 70H 79H 21H 00H12. 以下给出的是一些字符串变量的初值，请写出对应的机器码。（1）char *mystring1=./myfile （2）char *mystring2=OK, good!13. 已知C语言中的按位异或运算（“XOR”）用符号“”表示。对于任意一个位序列a，aa=0，C语言程序可以利用这个特性来实现两个数值交换的功
8、能。以下是一个实现该功能的C语言函数： 1void xor_swap(int *x, int *y) 2 3*y=*x *y;/* 第一步 */4*x=*x *y;/* 第二步 */5*y=*x *y;/* 第三步 */ 6 假定执行该函数时*x和*y的初始值分别为a和b，即*x=a且*y=b，请给出每一步执行结束后，x和y各自指向的内存单元中的内容分别是什么？14. 假定某个实现数组元素倒置的函数reverse_array调用了第13题中给出的xor_swap函数： 1void reverse_array(int a, int len)2 3int left, right=len-1;4fo
9、r (left=0; left 0;4 已知C语言标准库函数strlen原型声明为“size_t strlen(const char *s);”，其中，size_t被定义为unsigned int类型。请问：函数compare_str_len在什么情况下返回的结果不正确？为什么？为使函数正确返回结果应如何修改代码？19考虑以下C语言程序代码：1int func1(unsigned word)23return (int) ( word 24);45int func2(unsigned word)67return ( (int) word 24;8假设在一个32位机器上执行这些函数，该机器使用二进
10、制补码表示带符号整数。无符号数采用逻辑移位，带符号整数采用算术移位。请填写表2.14，并说明函数func1和func2的功能。表2.14 题19用表wfunc1(w)func2(w)机器数值机器数值机器数值12712825525620填写表2.15，注意对比无符号整数和带符号整数的乘法结果，以及截断操作前、后的结果。表2.15 题20用表模式xyxy（截断前）xy（截断后）机器数值机器数值机器数值机器数值无符号110010带符号110010无符号001111带符号001111无符号111111带符号11111121以下是两段C语言代码，函数arith( )是直接用C语言写的，而optarith
11、( )是对arith( )函数以某个确定的M和N编译生成的机器代码反编译生成的。根据optarith( )，可以推断函数arith( ) 中M和N的值各是多少？#define M #define N int arith(int x, int y)int result = 0 ;result = x*M + y/N; return result;int optarith ( int x, int y)int t = x;x = 4;x = t;if ( y 2;return x+y;22. 下列几种情况所能表示的数的范围是什么？（1） 16位无符号整数（2） 16位补码表示的带符号整数（3） 下
12、述格式的浮点数（基数为2，移码的偏置常数为128）尾数S1阶码S1数符S17位原码数值部分S18位移码S11位S123. 以IEEE 754单精度浮点数格式表示下列十进制数。+1.75，+19，1/8，25824设一个变量的值为4098，要求分别用32位补码整数和IEEE 754单精度浮点格式表示该变量（结果用十六进制形式表示），并说明哪段二进制位序列在两种表示中完全相同，为什么会相同？25设一个变量的值为2 147 483 647（提示：2 147 483 647=231-1），要求分别用32位补码整数和IEEE754单精度浮点格式表示该变量（结果用十六进制形式表示），并说明哪种表示其值完全
13、精确，哪种表示的是近似值。26下表给出了有关IEEE 754浮点格式表示中一些重要的非负数的取值，表中已经有最大规格化数的相应内容，要求填入其他浮点数格式的相应内容。表2.16 题26用表项目阶码尾数单精度双精度以2的幂次表示的值以10的幂次表示的值以2的幂次表示的值以10的幂次表示的值01最大规格化数最小规格化数最大非规格化数最小非规格化数+NaN11111110111(22-23)21273.41038(22-52)210231.81030827已知下列字符编码：A为100 0001，a为110 0001，0为011 0000，求E、e、f、7、G、Z、5的7位ACSII码和在第一位前加入
14、奇校验位后的8位编码。28假定在一个程序中定义了变量x、y和i，其中，x和y是float型变量（用IEEE754单精度浮点数表示），i是16位short型变量（用补码表示）。程序执行到某一时刻，x= 0.125、y=7.5、i=100，它们都被写到了主存（按字节编址），其地址分别是100，108和112。请分别画出在大端机器和小端机器上变量x、y和i中每个字节在主存的存放位置。29. 对于图2.6，假设n=8，机器数X和Y的真值分别是x和y。请按照图2.6的功能填写表2.17，并给出对每个结果的解释。要求机器数用十六进制形式填写，真值用十进制形式填写。表2.17 题29用表表示XxYyX+Yx
15、+yOFSFCFX-Yx-yOFSFCF无符号0xB00x8C带符号0xB00x8C无符号0x7E0x5D带符号0x7E0x5D30. 在字长为32位的计算机上，有一个函数其原型声明为“int ch_mul_overflow(int x, int y);”，该函数用于对两个int型变量x和y的乘积判断是否溢出，若溢出则返回1，否则返回0。请使用64位精度的整数类型long long来编写该函数。31对于第2.7.5节中例2.31存在的整数溢出漏洞，如果将其中的第5行改为以下两个语句：unsigned long long arraysize=count*(unsigned long long)s
16、izeof(int); int *myarray = (int *) malloc(arraysize); 已知C语言标准库函数malloc的原型声明为“void *malloc(size_t size);”，其中，size_t定义为unsigned int类型，则上述改动能否消除整数溢出漏洞？若能则说明理由；若不能则给出修改方案。32. 已知一次整数加法、一次整数减法和一次移位操作都只需一个时钟周期，一次整数乘法操作需要10个时钟周期。若x为一个整型变量，现要计算55*x，请给出一种计算表达式，使得所用时钟周期数最少。33假设x为一个int型变量，请给出一个用来计算x/32的值的函数div3
17、2。要求不能使用除法、乘法、模运算、比较运算、循环语句和条件语句，可以使用右移、加法以及任何按位运算。34. 无符号整数变量ux和uy的声明和初始化如下： unsigned ux=x; unsigned uy=y; 若sizeof(int)=4，则对于任意int型变量x和y，判断以下关系表达式是否永真。若永真则给出证明；若不永真则给出结果为假时x和y的取值。 （1）(x*x) = 0 （2）(x-10（3）x0 | -x0 | -x=0（5）x&0xf!=15 | (x28)y=(-x2)2) = x （10）x*4+y*8=(x2)+(y2)+(y3) （12）x*y=ux*uy（13）x+
18、y=ux+uy（14）x*y+ux*uy=-x35. 变量dx、dy和dz的声明和初始化如下： double dx = (double) x; double dy = (double) y; double dz = (double) z; 若float和double分别采用IEEE 754单精度和双精度浮点数格式，sizeof(int)=4，则对于任意int型变量x、y和z，判断以下关系表达式是否永真。若永真则给出证明；若不永真则给出结果为假时x和y的取值。 （1）dx*dx = 0（2）(double)(float) x = dx（3）dx+dy = (double) (x+y)（4）(dx
19、+dy)+dz = dx+(dy+dz)（5）dx*dy*dz = dz*dy*dx（6）dx/dx = dy/dy36. 在IEEE 754浮点数运算中，当结果的尾数出现什么形式时需要进行左规，什么形式时需要进行右规？如何进行左规，如何进行右规？37在IEEE 754浮点数运算中，如何判断浮点运算的结果是否溢出？38. 分别给出不能精确用IEEE 754单精度和双精度格式表示的最小正整数。39采用IEEE 754单精度浮点数格式计算下列表达式的值。（1）0.75+( 65.25)（2）0.75( 65.25)40. 以下是函数fpower2的C语言源程序，它用于计算2x的浮点数表示，其中调用
20、了函数u2f，u2f用于将一个无符号整数表示的0/1序列作为float类型返回。请填写fpower2函数中的空白部分，以使其能正确计算结果。 1float fpower2(int x) 23unsigned exp, frac, u;45if (x) /* 值太小，返回0.0 */6exp = ;7frac = ;8 else if (x ) /* 返回非规格化结果 */9exp = ;10frac = ;11 else if (x ) /* 返回规格化结果 */12exp = ;13frac = ;14 else /* 值太大，返回+ */15exp = ;16frac = ;1718u =
21、 exp 23 | frac;19return u2f(u);2041. 以下是一组关于浮点数按位级进行运算的编程题目，其中用到一个数据类型float_bits，它被定义为unsigned int类型。以下程序代码必须采用IEEE 754标准规定的运算规则，例如，舍入应采用就近舍入到偶数的方式。此外，代码中不能使用任何浮点数类型、浮点数运算和浮点常数，只能使用float_bits类型；不能使用任何复合数据类型，如数组、结构和联合等；可以使用无符号整数或带符号整数的数据类型、常数和运算。要求编程实现以下功能并进行正确性测试，需要针对参数f的所有32位组合情况进行处理。（1）计算浮点数f的绝对值|
22、f|。若f为NaN，则返回f，否则返回|f|。函数原型为： float_bits float_abs(float_bits f);（2）计算浮点数f的负数-f。若f为NaN，则返回f，否则返回-f。函数原型为： float_bits float_neg(float_bits f);（3）计算0.5*f。若f为NaN，则返回f，否则返回0.5*f。函数原型为： float_bits float_half(float_bits f);（4）计算2.0*f。若f为NaN，则返回f，否则返回2.0*f。函数原型为： float_bits float_twice(float_bits f);（5）将int型整数i的位序列转换为float型位序列。函数原型为： float_bits float_i2f(int i);（6）将浮点数f的位序列转换为int型位序列。若f为非规格化数，则返回值为0；若f是NaN或或超出int型数可表示范围，则返回值为0x80000000；若f带小数部分，则考虑舍入。函数原型为： int float_f2i(float_bits f);
