计算机系统第三章答案.docx
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计算机系统第三章答案
计算机系统第三章答案
3.
参考答案：
（1）后缀：
w，源：
基址+比例变址+偏移，目：
寄存
4.
源操作数是立即数OxFF，需在前面加
源操作数是16位，而长度后缀是字节’b不一致目的操作数不能是立即数寻址
操作数位数超过16位，而长度后缀为16位的’w'不能用8位寄存器作为目的操作数地址所在寄存器源操作数寄存器与目操作数寄存器长度不一致不存在ESX寄存器
源操作数地址中缺少变址寄存器
char
int
movsbl%al,（%edx）
int
char
movb%al,（%edx）
int
unsigned
movl%eax,（%edx）
short
int
movswl%ax,（%edx）
unsignedchar
unsigned
movzbl%al,（%edx）
char
unsigned
movsbl%al,（%edx）
int
int
movl%eax,（%edx）
6•参考答案：
（1）xptr、yptr和zptr对应实参所存放的存储单元地址分别为：
R[ebp]+8、R[ebp]+12、
R[ebp]+16。
（2）函数func的C语言代码如下：
voidfunc（int*xptr,int*yptr,int*zptr）
{
inttempx=*xptr;
inttempy=*yptr;
inttempz=*zptr;
*yptr=tempx;
*zptr=tempy;
*xptr=tempz;
}
7•参考答案：
（1）R[edx]=x
（2）R[edx]=x+y+4
（3）R[edx]=x+8*y
（4）R[edx]=y+2*x+12
（5）R[edx]=4*y
（6）R[edx]=x+y
8参考答案：
（1）指令功能为：
R[edx]—R[edx]+M[R[eax]]=Ox00000080+M[0x8049
300],寄存器EDX中内容改变。
改变后的内容为以下运算的结果：
00000080H+FFFFFFF0H
00000000000000000000000010000000
+11111111111111111111111111110000
100000000000000000000000001110000
因此，EDX中的内容改变为0x00000070。
根据表
3.5可知，加法指令会影响OF、SF、ZF和CF标志。
OF=0，ZF=0，SF=0，CF=1。
2）指令功能为：
R[ecx]—R[ecx-M[R[eax]+R[ebx]]=0x00000010+M[0x8049400],寄存器ECX中内容改变。
改变后的内容为以下运算的结果：
00000010H-80000008H
00000000000000000000000000010000
+01111111111111111111111111111000
010000000000000000000000000001000
因此，ECX中的内容改为0x8000000&根据表3.5可知，减法指令会影响OF、SF、ZF和CF标志。
OF=1,ZF=0,SF=1,CF=10=1
（3）指令功能为：
R[bx]・R[bx]or
M[R[eax]+R[ecx]*8+4],寄存器BX中内容改变。
改变后的内容为以下运算的结果：
0x0100or
M[0x8049384]=0100HorFF00H
0000000100000000
o1111111100000000
1111111100000000
因此，BX中的内容改为0xFF00。
由3.3.3节可知，OR指令执行后OF=CF=0;因为结果不为0,故ZF=0;因为最高位为1,故SF=1。
（4）test指令不改变任何通用寄存器，但根据以下与”操
作改变标志：
R[dl]and0x80
10000000
and10000000
10000000
由333节可知，TEST指令执行后OF=CF=0;因为结果不为0,故ZF=0;因为最高位为1,故SF=1o
5）指令功能为：
M[R[eax]+R[edx]]■M[R[eax]+R[edx]]*32，即存储单元0x8049380中的内容改变为以下运算的结果：
M[0x8049380]*32=0x908f12a8*32，也即只要将
0x908f12a8左移5位即可得到结果。
10010000100011110001001010101000<<5
=00010001111000100101010100000000因此，指令执行后，单元0x8049380中的内容改变为0x11e25500b显然，这个结果是溢出的。
但是，根据表3.5可知，乘法指令不影响标志位，也即并不会使OF=1。
（6）指令功能为：
R[cx]JR[cx]-1,即CX寄存器的内容减一。
0000000000010000
+1111111111111111
10000000000001111
因此，指令执行后CX中的内容从0x0010变为
OxOOOF。
由表3.5可知，DEC指令会影响OF、ZF、
SF，根据上述运算结果，得到OF=0，ZF=0，SF=O。
9•参考答案：
movl12（%ebp）,%ecx〃R[ecx]JM[R[ebp]+12]，将y送ECX
sall$8,%ecx〃R[ecx]jR[ecx]<<8，将y*256送ECX
movl8（%ebp）,%eax〃R[eax]JM[R[ebp]+8]，将x送EAX
movl20（%ebp）,%edx〃R[edx]JM[R[ebp]+20]，将k
送EDX
imull%edx,%eax〃R[eax]JR[eax]*R[edx]，将x*k
送EAX
movl16（%ebp）,%edx〃R[edx]JM[R[ebp]+16]，将z送
EDX
andl$65520,%edx〃R[edx]—R[edx]and65520，将
z&OxFFFO送EDX
addl%ecx,%edx〃R[edx]—R[edx]+R[ecx],将
z&0xFFF0+y*256送EDX
subl%edx,%eax〃R[eax]—R[eax]-R[edx],将
x*k-（z&0xFFF0+y*256）送EAX
根据以上分析可知，第3行缺失部分为：
3intv=x*k-（z&0xFFF0+y*256）;
10.参考答案：
从汇编代码的第2行和第4行看，y应该是占8个字节，R[ebp]+20开始的4个字节为高32位字节，记为yh；R[ebp]+16开始的4个字节为低32位字节，记为yl。
根据第4行为无符号数乘法指令，得知y的数据类型num_type为unsignedlonglong。
movl12（%ebp）,%eax〃R[eax]—M[R[ebp]+12]，将x送EAX
movl20（%ebp）,%ecx〃R[ecx]—M[R[ebp]+20]，将yh送ECX
imull%eax,%ecx〃R[ecx]—R[ecx]*R[eax]，将
yh*x的低32位送ECX
mull16（%ebp）
〃R[edx]R[eax]■M[R[ebp]+16]*R[eax],将yi*x送
EDX-EAX
leal（%ecx,%edx）,%edx
//R[edx]讣[ecx]+R[edx]，将yi*x的高32位与yh*x
的低32位相加后送EDX
movl8（%ebp）,%ecx〃R[ecx]f[R[ebp]+8]，将d
送ECX
movl%eax,（%ecx）〃M[R[ecx]]^R[eax],将x*y低32位送d指向的低32位
movl%edx,4（%ecx）//M[R[ecx]+4]^R[edx]，将x*y高32位送d指向的高32位
11.参考答案：
根据第3.3.4节得知，条件转移指令都采用相对转移方式在段内直接转移，即条件转移指令的转移目标地址为：
（PC）+偏移量。
（1）因为je指令的操作码为01110100,所以机器代码7408H中的08H是偏移量，故转移目标地址为：
0x804838c+2+0x8=0x8048396。
call指令中的转移目标地址0x80483b仁0x804838e+5+0x1e由此，可以看出，call指令机器代码中后面的4个字节是偏移量，因IA-32采用小端方式，故偏移量为0000001EH。
call指令机器代码共占5个字
节，因此，下条指令的地址为当前指令地址0x804838e加5。
（2）jb指令中F6H是偏移量，故其转移目标地址为：
0x8048390+2+0xf6=0x8048488。
movl指令的机器代码有10个字节，前两个字节是操作码等，后面8个字节为两个立即数，因为是小端方式，所以，第一个立即数为0804A800H，即汇编指令中的目的地址
0x804a800,最后4个字节为立即数00000001H，即汇编指令中的常数0x1。
（3）jle指令中的7EH为操作码，16H为偏移量，其汇编形式中的0x80492e0是转移目的地址，因此，假定后面的mov指令的地址为x，贝I」x满足以下公式：
0x80492e0=x+0x16,故x=0x80492e0-0x16=0x80492ca。
（4）jmp指令中的E9H为操作码，后面4个字节为偏移量，因为是小端方式，故偏移量为FFFFFF00H，即-100H=-256。
后面的sub指令的地址为0x804829b，故jmp指令的转移目标地址为0x804829b+0xffffff00=0x804829b-0x100=0x804819b。
12.参考答案：
（1）汇编指令的注解说明如下：
1movb8（%ebp）,%dl
〃R[dl]fl[R[ebp]+8]，将x送DL
2movl12（%ebp）,%eax
〃R[eax]HM[R[ebp]+12]，将p送EAX
3testl%eax,%eax〃R[eax]and
R[eax]，判断p是否为0
4je丄1//若p为0,则转.L1执行
5testb$0x80,%dl//R[dl]and
80H，判断x的第一位是否为0
6je丄1〃若x>=0，则转.L1执行
7addb%dl,（%eax）//M[R[eax]]MM[R[eax]]+R[dl]，即*p+=x
8丄1:
因为C语言if语句中的条件表达式可以对多个条件进行逻辑运算，而汇编代码中一条指令只能进行一种逻辑运算，并且在每条逻辑运算指令生成的标志都是存放在同一个EFLAGS寄存器中，所以，最好在一条逻辑指令后跟一条条件转移指令，把EFLAGS中标志用完，
然后再执行另一次逻辑判断并根据条件进行转移的操作。
（2）按照书中图3.22给出的“if（）goto…”语句形式写出汇编代码对应的C语言代码如下：
1voidcomp（charx,int*p）
2{
3if（p!
=0）
13.
9
10
11
if（x<0）
*p+=x;
}
考答案：
intfunc（intx,inty）
{
intz=x*y;
if（xv=-100）{
if（y>x）
z=x+y;
else
z=x-y;
}elseif（-x>=16）
z=X&y:
return乙}
12
14•参考答案：
（1）每个入口参数都要按4字节边界对齐，因此,x、y和k入栈时都占4个字节
o
1movw8（%ebp）,%bx〃R[bx]f[R[ebp]+8]，将x
送BX
2movw12（%ebp）,%si〃R[si]f[R[ebp]+12]，将y
送SI
3movw16（%ebp）,%cx〃R[cx]日M[R[ebp]+16]，将k送CX
4丄1:
5movw%si,%dx〃R[dx]讣[si]，将y送DX
6movw%dx,%ax〃R[ax]^R[dx]，将y送AX
7sarw$15,%dx〃R[dx]讣[dx]>>15，将y的符号
扩展16位送DX
8idiv%cx〃R[dx]■R[dx-ax]十R[cx]的余数，将y%k送DX
〃R[ax]■R[dx-ax]十R[cx]的商，将y/k送AX
9imulw%dx,%bx//R[bx]讣[bx]*R[dx],将
x*（y%k）送BX
10decw%cx//R[cx]讣[cx]-1，将k-1送CX
11testw%cx,%cx//R[cx]andR[cx],得OF=CF=0,负数则SF=1,零则ZF=1
12jle
丄2
〃若k小于等于0,则转.L2
13cmpw
%cx,%si
//R[si]-R[cx]，将y与k相减得
到各标志
14jg
丄1
〃若y大于k，则转丄1
15.L2:
16movswl%bx,%eax//R[eax]^R[bx],将
x*（y%k）送AX
（2）被调用者保存寄存器有BX、SI，调用者保存寄存器有AX、CX和DX。
在该函数过程体前面的准备阶段，被调用者保存的寄存器EBX和ESI必须保存到栈中。
（3）因为执行第8行除法指令前必须先将被除数扩展为32位，而这里是带符号数除法，因此，采用算术右移以扩展16位符号，放在高16位的DX中，低16位在AX中。
15•参考答案：
1intf1（unsignedx）
2{
3inty=0;
4while（x!
=0）{
5ya=x;
6x>>=1;
7}
8returny&0x1;
9}
函数f1的功能返回：
（xAx>>1Ax>>2A….）&0x1，因此f1用于检测x的奇偶性，当x中有奇数个1,则返回为1,否则返回0。
16•参考答案：
兆转表中的地址转移执行，x与跳转目标处标号的关系
函数sw只有一个入口参数x，根据汇编代码的第2~5行指令知，当x+3>7时转标号丄7处执行，否则，按照口
跳
如下：
丄2
丄2
丄3
丄4
丄5
丄7
丄6
switch（x）中省略的处理部分结构如下:
x+3=0：
丄7x+3=1:
x+3=2：
x+3=3：
x+3=4:
x+3=5：
x+3=6：
x+3=7：
由此可知，
case-2:
case-1:
……//丄2标号处指令序列对应的语句
break;
case0:
……//丄3标号处指令序列对应的语句break;
case1:
…….II.L4标号处指令序列对应的语句
break;
case2:
……II丄5标号处指令序列对应的语句
break;
case4:
……//丄6标号处指令序列对应的语句
break;
default:
……//丄7标号处指令序列对应的语句
17•参考答案：
根据第2、3行指令可知，参数a是char型，参数p是指向short型变量的指针；根据第4、5行指令可知，参数b和c都是unsignedshort型，根据第6行指令可知，test的返回参数类型为unsignedint。
因此，test的原型为：
unsignedinttest（chara,unsignedshortb,unsignedshortc,short*p）;
18.参考答案：
每次执行pushl指令后，R[esp]=R[esp]-4，因此，第2行指令执行后R[esp]=0xbc00001c。
（1）执行第3行指令后，R[ebp]=R[esp]=0xbc00001c。
到第12条指令执行结束都没有改变EBP的内容，因而执行第10行指令后，EBP的内容还是为0xbc00001c。
执行第13行指令后，EBP的内容恢复为进入函数funct时的值0xbc000030。
（2）执行第3行指令后，R[esp]=OxbcOOOO1c。
执行第4行指令后R[esp]=
R[esp]-40=0xbc00001c-0x28=0xbbfffff4。
因而执行
第10行指令后，未跳转到scanf函数执行时，ESP中的内容为0xbbfffff4-4=0xbbfffff0;在从scanf函数返回后ESP中的内容为0xbbfffff4。
执行第13
行指令后，ESP的内容恢复为进入函数funct时的旧值，即R[esp]=0xbc000020。
3）第5、6两行指令将scanf的第三个参数&入栈，
入栈的内容为R[ebp]-8=0xbc000014；第7、8两行指令将scanf的第二个参数&x入栈，入栈的内容为R[ebp]-4=0xbc000018。
故x和y所在的地址分别为0xbc000018和0xbc000014。
（4）执行第10行指令后，funct栈帧的地址范围及其内容如下：
19.参考答案：
第1行汇编指令说明参数x存放在EBX中，根据第4行判断x=0则转.L2，否则继续执行第5~10行指令。
根据第5、6、7行指令可知，入栈参数nx的计算公式为x>>1;根据第9、10、11行指令可知，返回值为（x&1）+rv。
由此推断出C缺失部分如下：
1intrefunc（unsignedx）{
2if（x==0）
3return0;
4unsignednx=x>>1;
5intrv=refunc（nx）;
6return（x&0x1）+rv；
7}
该函数的功能为计算x的各个数位中1的个数。
20.参考答案：
在IA-32中，GCC为数据类型longdouble型变量分配
12字节空间，实际上只占用10个字节
数组
元素大小（B）
数组大小（B）
起始地址
元素i的地址
charA[10]
1
10
&A[0]
&A[0]+i
intB[100]
4
400
&B[0]
&B[0]+4i
short*C[5]
4
20
&C[0]
&C[0]+4i
short**D[6]
4
24
&D[0]
&D[0]+4i
longdouble
E[10]
12
120
&E[0]
&E[0]+12i
long
*F[10]
double
4
40
&F[0]
&F[0]+4i
表达式
类型
值
汇编代码
S
short*
As
leal（%edx）,%eax
S+i
short*
AS+2*i
leal（%edx,%ecx,2）,%eax
S[i]
short
M[As+2*i]
movw（%edx,%ecx,2）,%ax
&S[10]
short*
As+20
leal20（%edx）,%eax
&S[i+2]
short*
As+2*i+4
leal4（%edx,%ecx,2）,%eax
&S[i]-S
int
（As+2*i-As）/2=i
movl%ecx,%eax
S[4*i+4]
short
M[As+2*（4*i+4）]
movw8（%edx,%ecx,8）,%ax
*（S+i-2）
short
M[As+2*（i-2）]
movw-4（%edx,%ecx,2）,%ax
21•参考答案:
22•参考答案：
根据汇编指令功能可以推断最终在汇答案型功能个数组元最终在4B,因执答案第-11行指据第行
因此数ffiU都哑”的地址、为
EAX中
23•参
a+4*（63*i+9*j+
N=63/9=7。
根…亠—…4536字节，故L=4536/（4*L*M）=18
24•参考答案：
|中M=76/4=19，存放在EDI中，变量j存放述优化汇编代码对应的函数trans_matrix的C
/、I~II•
voidtransmatrix（inta[M][M]）{
叫i,j,QP；c、
for（i=0;ip=&a=°JJ；]japi徵；
}P+=c;
}}
1233456789^
0
11
12}
25•参考答案：
（1）node所需存储空间需要4+（4+4）+4=16字节。
成员
p、s.x、s.y和next的偏移地址分别为0、4、8和12
（2）np」nit中缺失的表达式如下：
voidnp_ininstructnode*np）
{
np->s.x=np->s.y;
np->p=&（np->s.x）;
np->next=np;
}
26•参考答案：
表达式EXPR
TYPE类型
汇编指令序列
uptr->s1.x
int
movl（%eax）,%eaxmovl%eax,（%edx）
uptr->s1.y
short
movw4（%eax）,%axmovw%ax,（%edx）
&uptr->s1.z
short*
leal6（%eax）,%eaxmovw%eax,（%edx）
uptr->s2.a
short*
movl%eax,（%edx）
uptr->s2.a[uptr->s2.b]
short
movl4（%eax）,%ecx
movl（%eax,%ecx,2）,%eaxmovl%eax,（%edx）
*uptr->s2.p
char
movl8（%eax）,%eaxmovb（%eax）,%almovb%al,（%edx）
27•参考答案：
（1）S1:
scid
0248总共12字节，按4字节边界对齐
（2）S2:
iscd
0467总共8字节，按4字节边界对齐
（3）S3:
csid
0248总共12字节，按4字节边
界对齐
（4）S4:
06总共8字节，按2字节边界对齐
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