2017-2018-1 20155214 《信息安全系统设计基础》第3周学习总结

2017-2018-1 20155214 《信息安全系统设计基础》

第3周学习总结

教材学习内容总结

• 当x=2^n（n为非负整数），通过将n表示为(i+4j)的形式，可以把x转化为首位为2^i,而后跟随j个0的16进制表示。

• C语言对不同数据类型的数字范围设置了下界，但没有上界。

• 在JAVA中，单字节的数据类型称为Byte，而不是char，而且没有long long数据类型，这是为了保证无论在什么机器上，Java程序运行的表现都能完全一样。

教材学习中的问题和解决过程

• 问题1：有符号数与无符号数

• 问题1解决方案：
  有符号数的计算机表示方式是补码，最高位为负权。而无符号数没有负权，为正值。
  相同位值n的有符号与无符号数绝对值相加为2^n。
  对有符号数和无符号数进行类型强转时，计算机位值不变。
  当无符号加法运算下产生负值时，会进行模加运算。

• 问题2：如何理解IEEE浮点数中，非规格化值的阶码值设置为(1-Bias)...这种方式提供了一种从非规格化值平滑转换到规格化值的方法。

• 问题2解决方案：

在2.4.3数字示例中，8位浮点格式，包含了4位阶码和3位小数位，其中偏置值Bias为[2^(4-1)-1]。

在规格化值中，阶码值为(e-7)，e为阶码字段构成的无符号数。
而在非规格化值中，阶码值表示为(1-7)，阶码字段为全0。
对于8位IEEE浮点格式而言，规格化值表示最小值为[0 0001 000]，十进制表示为[2^(1-7)(0/8+1)]=(8/512)。
而非规格化值表示最大值[0 0000 111]，十进制表示为[2^(1-7)(7/8)]=(7/512),与最小的规格化值相差为(1/512)。
若简单地将非规格化值的阶码值设置为(-Bias)，则该十进制表示为[2^(-7)*(7/8)]=(7/1024),与最小的规格化值相差为(9/1024),
因此，将阶码值设置为(1-Bias)，使得非规格化值与规格化值之间的差值缩小了，过渡更加平滑。

• 问题3：信息 = 位+上下文
• 问题3解决方案：

计算机中的数据以二进制按位储存，相同位的比特串在不同表示形式下代表着不同的含义。因此，当二进制比特串通过规定的格式排列后，就能表达出信息。

• 问题4：如何实现舍入
  -问题4解决方案：

IEEE浮点格式定义了四种舍入，向偶数舍入，向零舍入，向下舍入，向上舍入。
向偶数舍入，只是简单的考虑最低有效数字是奇数还是偶数，即0舍1入。

• 目前采用的舍入规则遵循IEEE标准754的第4节,最贴近我们生活的就是Math.Round()函数。

• 输入grep -k round | grep 3,试试
  ![](http://images2017.cnblogs.com/blog/1071473/201710/1071473-20171014160822684-1083037292.png）
  选择其中的round函数，man round
  
  

• 也就是说，round()的舍入方向参考fenv(),而非rint()的向偶舍入，那么分别搜索这两个函数试试看。

• 

• 发现fenv()下的11个函数支持的是C99标准（1999年）。

• nearbyint(), nearbyintf(), nearbyintl(), rint(), rintf(), rintl()则遵循IEEE-754标准(2008年)，采用向偶数舍入。

• 尝试调用rint()。

源代码

  1 #include <stdio.h>                                                                                                                                                                                      
  2 #include <math.h>
  3  
  4 int main()
  5 {
  6   float x;
  7   double y;
  8  
  9   x=1234567.89;
 10   y=1234567.89;
 11  
 12   printf("
(float)x=%f,(double)y=%f
",x,y);
 13   printf("x=0x%d
",*(int *)&x);
 14   printf("rint(x)=%f
",rint(x));
 15  
 16   return 0;
 17 }

• 输出结果
  

代码调试中的问题和解决过程

• 问题1：2.1.1中十进制和十六进制间的转换的perl脚本运行出现错误 bash: ./h2d: /usr/local/bin/perl: 解释器错误: 没有那个文件或目录

• 问题1解决方案：将脚本中#!/usr/local/bin/perl改为#!/usr/bin/perl

• 问题2：gcc编译时，显示对rint未定义的引用
  

• 问题2解决方案：

• 需要提供数学库‘libm.a’
  

• 或者使用参数-lm也可以链接数学库

• 问题3：c语言中输出二进制时，若低32位为0，则输出0。

• 问题3解决方案：

在打印一个浮点数时，c将会实现：
一.浮点数转换成双精度 二. 打印低32位。
单精度浮点数，并非直接储存双精度IEEE浮点型表示。而是转换为双精度后，低位补零。然后输出低32位。
可以使用printf("%d ",*(int *)&a);

• Makefile的编写及实现

• Makefile的作用
  在linux下编写好Makefile文件后可以通过make命令进行自动化编译。

• make的依赖性问题
  首先make会在当前目录下寻找命名为“Makefile”的文件。如果找到，它会寻找文件中的第一个目标文件（target），并把这个文件作为最终的目标文件。
  如果目标文件不存在，或者目标文件依赖的 .o 文件修改时间比它更新，make就会执行后面的命令来生成目标文件。
  如果.o文件也不存在，那么make会在当前文件中寻找.o文件的依赖性文件，如果找到则生成.o文件。
  如此，make会递归地去找文件之间的依赖关系，直到编译出第一个目标文件。

• Makefile源代码

  1 objects = main.o add.o sub.o mul.o div.o                                    
  2  
  3 testmymath: $(objects)
  4     gcc -o testmymath $(objects)
  5 main.o: mymath.h
  6 add.o:  mymath.h
  7 sub.o:  mymath.h
  8 mul.o:  mymath.h
  9 div.o:  mymath.h
 10  
 11 .PHONY:clean
 12 clean:
 13     rm $(objects)
~                                

• 运行截图
  

代码托管

• 码云链接（https://gitee.com/besti155214/BESTI.IS.ISSDB.20155214）

• git截图
  
  （statistics.sh脚本的运行结果截图）

上周考试错题总结

• 错题1及原因，理解情况
• 错题2及原因，理解情况
• ...

结对及互评

本周结对学习情况

- [20155216](博客链接)
- 结对照片
- 结对学习内容

其他（感悟、思考等，可选）

关于《深入理解计算机系统》的学习不同于上学期的Java，代码量减少了但对代码的理解要求加深了许多。
不再是在像翻工具箱一样，寻找称手的代码来组装程序。而是更要求理解如何实现，并且理解为何这样规定计算机。

(有空多看看现代软件工程 课件
软件工程师能力自我评价表)

参考资料

• 《深入理解计算机系统V3》学习指导
• ...