计算机组成与设计课内实验指导.pdf

《计算机组成与设计》课程的实验旨在帮助学生深入理解计算机系统的内部运作，通过实际操作将高级语言转换为机器代码。实验一重点在于可执行程序的生成，涉及源程序的编译、汇编和链接过程。 实验一的目标是让学生掌握源程序（如C语言）如何经过编译器转化为机器语言，并在不同体系结构中执行。实验步骤中，首先在Windows环境下编写源程序，然后在虚拟机中（如Ubuntu环境）进行后续操作。使用mips-sde-elf-gcc编译器将C程序转换为汇编代码（hello.s），接着使用mips-sde-elf-as汇编器将汇编代码转为二进制目标文件（hello.o）。通过mips-sde-elf-ld链接器生成可执行文件（hello.om）。执行此文件即可看到运行结果。实验报告需要展示源程序和目标文件的十六进制表示，并分析不同机器上生成的可执行代码的异同，以及查找特定函数（如printf）的机器代码段。 实验二关注数据表示与运算，包括无符号数与带符号整数的表示（补码）、IEEE 754浮点数的理解、数据存储方式、数据类型转换及移位操作。实验要求验证整数运算的关系表达式，确定浮点数的精度，处理特殊数值（如除0和负数平方根），以及检测机器的数据存储顺序（大端或小端）和内存对齐规则。这些操作有助于理解指令系统和CPU设计的基础原理。 通过这两个实验，学生不仅能够熟悉计算机底层的工作原理，还能增强对高级语言和机器代码之间关系的理解，为进一步学习计算机组成与设计的高级概念奠定坚实基础。