家庭作业

第二章作业

家庭作业2.78：写出函数mul5div8的代码，对于整数参数x，计算5 * x/8，但是要遵循位级整数编码规则。你的代码计算5 * x也会产生溢出。

分析：

这相当于计算((x<<2) + x) >> 3，根据题目要求，无需考虑5 * x时产生溢出，但要考虑 x 为负数时的舍入。

假设 x 的位模式为[b(w-1), b(w-2), ... , b(0)]，那么我们需要计算：
[b(w-1),b(w-2),b(w-3), ... ,b(0), 0, 0]+ [b(w-1),b(w-2),...,b(2), b(1), b(0)]，相加后的结果整体右移3位。

右移三位时，b（1）+0和b（0）+0对结果无影响，b(0)+b(2)如果产生进位，则结果再加一。

int mul5div8(int x)
{
    int b0 = x&1, b2 = (x>>2)&1;
    int ans = ((x<<2) + x) >> 3;
    ans += (b0&b2);
    return ans;
}

运行结果：

溢出：

第三章作业

家庭作业3.56

考虑下面的汇编代码：

    movl    8(%ebp),%esi
    movl    12(%ebp),%ebx
    movl    $1431655765,%edi
    movl    $-2147483648,%edx
.L2:
    movl    %edx,%eax
    andl    %esi,%eax
    xorl    %eax,%edi
    movl    %ebx,%ecx
    shrl    %cl,%edx
    testl   %edx,%edx
    jne     .L2
    movl    %edi,%eax

以上代码是以下整体形式的C代码编译产生的：

int loop(int x,int n)
{
    int result = ;
    int mask;
    for(mask= ;mask  ;mask=)
    {
        result^ = ;
    }
    return result;
}

这个函数的结果是在寄存器%eax中返回的。检查循环之前、之中、之后的汇编代码，形成一个寄存器和程序变量之间一致的映射。

A.哪个寄存器保存着程序值x、n、result和mask？

B.result和mask的初始值是什么？

C.mask的测试条件是什么？

D.mask是如何被修改的？

E.result是如何被修改的？

F.填写这段代码中所有缺失部分

分析：

• x at %ebp+8,n at %ebp+12,返回值为result，且存在%eax中，由此得出

  寄存器  变量
  %esi    x
  %ebx    n
  %edi    result
  %edx    mask

  以及result和mask的初始值result = 1431655765，mask = -2147483648；

• 检查循环之中的代码可得出，每次循环的运算结果为result^ = mask & x；

• 由跳转语句jne .L2得知循环的判断条件为是否等于0，结合测试 条件testl %edx,%edx，edx中存放的变量为mask，所以循环条件为mask！= 0

• movl %ebx,%ecx将n放入%ecx寄存器中，而shrl %cl,%edx语句取%ecx的低八位。说明n是一个不大的数字，每次循环之后将mask左移n位。

解答：

int loop(int x,int n)
{
    int result = 1431655765;
    int mask;
    for(mask = -2147483648;mask！= 0 ;mask = mask>>n）
    {
        result^ = mask & x;
    }
    return result;
}

第四章作业

家庭作业4.43

IA32pushl指令被描述成要减少栈指针，然后将寄存器存储在栈指针的位置。因此，如果我们有一条指令形如对于某个寄存器REG，pushl REG，它等价于下面的代码序列：

subl $4,%esp
movl REG,(%esp)

A.这段代码序列正确的描述了指令pushl %esp的行为吗？请解释。

B.你该如何改写这段代码序列，使得它能够像对REG是其他寄存器时一样，正确地描述REG是%esp的情况？

分析：

A.%esp和其余寄存器的不同之处就在于，%esp是栈指针，始终指向栈顶，pushl %esp 是将 esp 当前的内容入栈。

B.如果想要描述%esp的情况， REG 是 esp，那么代码是先减去了 esp，然后将减了 4 以后的 REG 移入了 esp。

解答：

A.没有正确执行 pushl %esp，pushl %esp 是将 esp 当前的内容入栈。

B.修改：

movl REG, %eax
subl $4, %esp
movl %eax, (%esp)

第六章作业

家庭作业6.35

考虑下面的矩阵转置函数：

typedef int array[4][4];
void transpose2(array dst,array src)
{
    int i,j;
    
    for(i=0;i<4;i++)
    {
        for(j=0;j<4;j++)
        {
            dst[i][j]=src[j][i];
        }
    }
}

假设这段代码运行在一台具有如下属性的机器上：

• sizeof（int）==4。
• 数组src从地址0开始，而数组dst从地址64开始（十进制）。
• 只有一个L1数据高速缓存，它是直接映射、直写、写分配的，块大小为16字节。
• 这个高速缓存总共有32个数据字节，初始为空。
• 对src和dst数组的访问分别是读和写不命中的唯一来源。

对于每个row和col，指明对src[row][col]和dst[row][col]的访问是命中（h）还是不命中（m）。

分析：

对于写分配的高速缓存，每次写不命中时，需要读取数据到高速缓存中。

该高速缓存只有 2 个组，src[0] src[2] 对应组 0,src[1] src[3] 对应组 1。

同理，dst[0] dst[2] 对应组 0,dst[1] dst[3] 对应组 1。

解答：

家庭作业6.36

对于一个总大小为128数据字节的高速缓存，重复习题6.35。

分析：

缓存能完全容得下两个数组，所以只会出现冷不命中。

解答：