湖南大学CS-2023期末考试解析

前言

有幸作为助教参与信息院“周末夜校”讲解2023年试卷第2-3题（汇编），借这个契机重新温习了一下这份试卷。

以下各部分的PPT由讲评助教分别完成并讲解。

1,6题 @计科21杨助教
2,3题 @计科21甘晴void
4,5题 @智能21姚助教

由于2,3题过程较为繁杂而长，我将重新开一个页面专门讲解这两道题，这里只放答案。

＞甘晴void：由2023年CS两道汇编题看汇编题解法，争取满分-CSDN博客

一.简答题（10 分）

小明仿照 IEEE 754 标准，对其进行了微调，形成了 HNU 2023 标准。

微调的地方为： IEEE 754 标准中，对于 k 位阶码，其偏移值为 2^( k-1) -1 ，而 HNU 2023 标准中，规定偏移值为 2^ k -1 。

以 10bit 数字（其中 1bit 为符号位， 4bit 为阶码位， 5bit 为尾数位）为例，仅讨论正数的情况。

请回答：

（ 1 ） HNU 2023 标准与 IEEE754 标准相比，其表示的数字范围有何区别？

（ 2 ）对于 HNU 2023 标准与 IEEE754 标准，其不能表示的最小整数分别是多少？请写出其十进制值与二进制值表示。

【解答】（@计科21杨助教）：

（1）

（2）

二.程序填空题（10 分，每空 2 分）

如下是一个 c 语言程序及其对应的汇编代码（ 32 位机，小端环境下编译），请参照汇编代码，完成 c 程序的空缺部分。

c 语言程序：

int main()
{
    int i,j,flag;
    int sum= (1) 
    for( (2) ; (3) ;i++,j+=2)
    {
        flag= (4) ;
        sum+= (5) ;
    }
    return sum;
}

汇编代码如下：

main:
pushl %ebp
movl %esp, %ebp
subl $16, %esp
movl $17, -8(%ebp)
movl $5, -16(%ebp)
movl $1, -12(%ebp)
jmp .L2
.L5:
movl -16(%ebp), %eax
andl $1, %eax
testl %eax, %eax
jne .L3
movl -12(%ebp), %eax
addl $3, %eax
jmp .L4
.L3:
movl -16(%ebp), %eax
subl $2, %eax
.L4:
movl %eax, -4(%ebp)
subl $1, -16(%ebp)
movl -12(%ebp), %eax
imull -16(%ebp), %eax
addl -4(%ebp), %eax
addl %eax, -8(%ebp)
addl $1, -12(%ebp)
addl $1, -16(%ebp)
addl $2, -12(%ebp)
.L2:
movl -12(%ebp), %eax
movl -16(%ebp), %edx
addl %edx, %eax
cmpl $98, %eax
jle .L5
movl -8(%ebp), %eax
leave
ret

【答案】

三.程序填空题（第一空 3 分，后面三空每空 4 分，共 15 分）

如下是一个 c 语言程序及其对应的汇编代码（ 32 位机，小端环境下编译），请参照汇编代码，完成 c 程序的空缺部分。

c 语言程序：

int f(int a,int b)
{
    if(0==a) return (1) ;
    return (2) ;
}

int g(int x)
{
    if(x<=0) return 0;
    if(x==1||x==2) return 1;
    return (3) ;
}

int main()
{
    int x=3,y=5;
    return f( (4) );
    return 0;
}

汇编代码如下：

f:
pushl %ebp
movl %esp, %ebp
subl $24, %esp
cmpl $0, 8(%ebp)
jne .L2
movl 12(%ebp), %eax
imull 12(%ebp), %eax
jmp .L3
.L2:
movl 12(%ebp), %eax
movl 8(%ebp), %edx
addl %edx, %eax
movl %eax, (%esp)
call g
.L3:
leave
ret

g:
pushl %ebp
movl %esp, %ebp
pushl %ebx
subl $20, %esp
cmpl $0, 8(%ebp)
jg .L5
movl $0, %eax
jmp .L6
.L5:
cmpl $1, 8(%ebp)
je .L7
cmpl $2, 8(%ebp)
jne .L8
.L7:
movl $1, %eax
jmp .L6
.L8:
movl 8(%ebp), %eax
subl $2, %eax
movl %eax, (%esp)
call g
leal (%eax,%eax), %ebx
movl 8(%ebp), %eax
addl $3, %eax
movl %eax, (%esp)
call g
movl %eax, %edx
movl %edx, %eax
addl %eax, %eax
addl %edx, %eax
addl %ebx, %eax
.L6:
addl $20, %esp
popl %ebx
popl %ebp
ret

main:
pushl %ebp
movl %esp, %ebp
pushl %ebx
andl $-16, %esp
subl $32, %esp
movl $3, 24(%esp)
movl $5, 28(%esp)
movl 28(%esp), %eax
movl 24(%esp), %edx
movl %edx, %ecx
subl %eax, %ecx
movl %ecx, %eax
movl %eax, (%esp)
call g
movl %eax, %ebx
movl 28(%esp), %eax
movl %eax, 4(%esp)
movl 24(%esp), %eax
movl %eax, (%esp)
call f
imull %ebx, %eax
movl 28(%esp), %edx
movl 24(%esp), %ecx
addl %ecx, %edx
movl %eax, 4(%esp)
movl %edx, (%esp)
call f
movl -4(%ebp), %ebx
leave
ret

【答案】

四.综合应用题（20 分）

一个函数调用的 C 代码如下：

#include "stdio.h"
void test(int *xp,int *yp,int i,int j)
{
 int size=sizeof(int), step=(i*(3*size)+j*size)/4;
 
 int *addr1=(int*)(xp+step);
 int *addr2=(int*)(yp+step); 
 int m=*addr1, n=*addr2;
 
 *addr1=n;
 *addr2=m;
}
int main()
{
 int A[3][3]={{1,4,7},{2,5,8},{3,6,9}};
 int B[3][3]={{10,20,30},{40,50,60},{70,80,90}};
 int *PA=*A;
 int *PB=*B;
 test(PA,PB,1,2);
 printf("A[1][2]=%d\n B[1][2]=%d\n", A[1][2],B[1][2]);
 return 0;
}

1. 该程序运行后，打印在屏幕上的结果是 _______________________(5 分 ) ；

2. 将返回地址“ Rtn Addr” ，填入栈帧图中准确位置（ 3 分）；

3. 在主函数栈帧中的正确位置，填写 4 个传递参数（ 12 分）；

* 说明：当前 ESP 与 EBP 指向子函数栈帧，图中每一格为 4 字节。

【答案】暂无

五.综合应用题（20 分）

给定一个 32 位 Linux 系统，其高速缓存的大小为 64 字节， 2 路组相联，每个块 16 字节。高速缓存采用的写策略是直写，替换策略为 LRU( 最近最少使用 ) 。

A ）（ 2 分）基础知识

A1) 高速缓存中有多少个组 ?

A2) 每个组中有多少缓存行 ?

B ） (10 分 ) 假设如下 :

访问一次内存消耗 100 ns
访问一次 cache 的开销是 1 ns
忽略可能发生的其他时间开销(回收、存储到高速缓存等)
如果使用高速缓存，我们总是会先访问高速缓存(因此，在这种情况下，高速缓存未命中的开销为 101 ns)

给定一个整数数组 :

int Arr[6][4];

Arr 数组从地址 0x00000000 开始。

如果我们要逐一访问数组中的以下元素 :

B1) 用 “H” 或 “M” 填空，分别表示高速缓存命中和高速缓存未命中。

B2 ）如果不使用高速缓存，时间开销是多少 ?

B3 ）如果使用高速缓存，时间开销是多少 ?

C) （ 8 分）如果我们使用以下程序访问数组 :

int i, j;
for ( i = 0; i < 4; i++) {
    for ( j = 0; j < 6; j++) {
        Arr[j][i]++;
    }
}

C1) 如果不使用高速缓存，时间开销是多少 ?

C2) 如果使用高速缓存，时间开销是多少 ?

【答案】暂无

六.综合分析题（25 分）

现有如下 C 代码片断：

……
extern int number=2
int sharedV（）{ return number };
int main ()
{
 int i,child_status;
 pid_t pid[sharedV];
 void myHandler(int sig) {
 printf("Process received signal\n");
exit(0); }
 signal(SIGINT, myHandler);
 
 for(i=0;i< sharedV(); i++) {
 if ((pid[i]=fork())==0) { while(1);} }
 for (i=0; i<sharedV(); i++) {
 kill(pid[i],SIGINT);}
 
 for (i=0;i<sharedV(); i++) {
 
 pid_t wpid=wait(&child_status);
if (WIFEXITED(child_status))
 printf("Process %d: Hello,World!%d\n",wpid,WEXITSTATUS(child_status));
}

请阅读分析上述 C 代码后，尝试解答下列问题：

（ 1 ）这段代码的输出结果可能是什么？为什么会有这样的输出？

（ 2 ）在这段代码中 wait 函数的作用是什么？如果改用 waitpid 函数可能会产生什么影响？

（ 3 ）当观察该代码对应的可重定位目标文件时，发现如下信息：