2015-2016学年下学期期中

2015-2016学年下学期期中试卷（A）（含答案）

一、选择题（每小题 2 分，共 30 分）

我们通常所说的“字节”由（）个二进制位构成。

A. 1

B. 8

C. 16

D. 32

答案：
B
IA32 的 CPU 中有一个程序计数器（又称指令计数器）。它用于存储（）。

A. 保存将要执行的下一条指令在主存中的地址

B. 保存当前 CPU 所要访问的内存单元地址

C. 暂时存放 ALU 运算结果的信息

D. 保存当前正在执行的一条指令

答案：
A
逻辑运算 !!0x21 的结果用十六进制表示为（）。

A. 0x00

B. 0x21

C. 0x12

D. 0x01

答案：
D
考虑程序片段：short int x=-12345; unsigned short int y=x; 则 y 的真值为（）。

A. -12345

B. 12345

C. 53190

D. 53191

答案：
D
位移运算：对参数 x = 0x85，则 x >> 4（算术右移）的结果是（）。

A. 0x08

B. 0x50

C. 0xf8

D. 0x5f

答案：
C
sizeof(int) 的值为（）。

A. 2

B. 4

C. 8

D. 4 或 8

答案：
B
定义变量：int x=0x01234567; 采用小端法存储数据，x 的起始地址为 0x1000，则 x 的存储形式为（）。

A.

地址 0x1000 0x1001 0x1002 0x1003
值 0x67 0x45 0x23 0x01

B.

地址 0x1000 0x1001 0x1002 0x1003
值 0x01 0x23 0x45 0x67

C.

地址 0x1000 0x1001 0x1002 0x1003
值 0x45 0x67 0x01 0x23

D.

地址 0x1000 0x1001 0x1002 0x1003
值 0x67 0x45 0x00 0x00

答案：
A
(3.14+1e10)-1e10 在计算机中的运算结果为（）。

A. 0

B. 3.14

C. 1e10

D. 0.0

答案：
D
R[Ea] 寻址方式属于（）。

A. 立即数寻址

B. 寄存器寻址

C. 绝对寻址

D. 间接寻址

答案：
B
假设初始值：%dh=CD，%eax=98765432，则执行指令 MOVB %dh,%al 后，%eax 的值为多少？（）

A. %eax=987654CD

B. %eax=CD765432

C. %eax=FFFFFFCD

D. %eax=000000CD

答案：
A
假设寄存器 %eax 的值为 x，%ecx 的值为 y，则执行汇编指令 leal (%eax,%ecx,2),%edx 后，存储在寄存器 %edx 中的值为（）。

A. 2x

B. 2y

C. x+2y

D. 2x+y

答案：
C
条件码 ZF 表示（）。

A. 零标志

B. 符号标志

C. 溢出标志

D. 进位标志

答案：
A
某硬盘有五个盘片，每个扇区 512 字节，每个面 20000 条磁道，每条磁道平均 400 个扇区，则这个磁盘容量是（）GB。

A. 20.48

B. 40.96

C. 163.84

D. 327.68

答案：
B
假设某磁盘的旋转速率为 15000RPM， $T_{\mathrm{avg seek}}=8\mathrm{ms}$ ，每条磁道的平均扇区数为 500，则这个磁盘上一个扇区的访问时间为（）ms。

A. 8

B. 9

C. 10

D. 11

答案：
C
与传统旋转式硬盘相比，下面不是固态硬盘的特点的是（）。

A. 更快速

B. 低能耗

C. 读写速度相当

D. 写访问比读访问慢 10 倍

答案：
C

地址	`0x1000`	`0x1001`	`0x1002`	`0x1003`
值	`0x67`	`0x45`	`0x23`	`0x01`

地址	`0x1000`	`0x1001`	`0x1002`	`0x1003`
值	`0x01`	`0x23`	`0x45`	`0x67`

地址	`0x1000`	`0x1001`	`0x1002`	`0x1003`
值	`0x45`	`0x67`	`0x01`	`0x23`

地址	`0x1000`	`0x1001`	`0x1002`	`0x1003`
值	`0x67`	`0x45`	`0x00`	`0x00`

二、填空题（每小题 2 分，共 10 分）

在 IA32 体系结构机器中，存储 long int 型变量需要 ______ 个字节，而 X86-64 体系结构机器中，存储 long int 型变量又需要 ______ 个字节。

答案：
4；8
处理同样字长的有符号数和无符号数之间的转换规则是：位模式 ______（改变/不变），数值重新解析。

答案：
不变
浮点加法运算 （满足/不满足）交换律，（满足/不满足）结合律。

答案：
满足；不满足
IA32 架构机器中，执行 push %eax 指令，栈指针（%esp）______（加/减）4 后，再存储 %eax 的值到 %esp 位置。

答案：
减
嵌套数组中元素采用 ______（行优先/列优先）顺序排列。

答案：
行优先

三、分析、计算题（共 60 分）

（8 分）假设某存储器及寄存器存储的数据如下表所示：

存储器地址值寄存器名称值
0x200 0xFF %eax 0x200
0x204 0xAB %ecx 0x1
0x208 0x13 %edx 0x3
0x20c 0x11

试给出如下所示操作数的值。

操作数值
%eax
(%eax)
0x204
$0x204
0x1fc(,%ecx,4)
(%eax,%edx,4)
1(%eax,%edx)
516(%ecx,%edx)

答案：
操作数值
%eax 0x200
(%eax) 0xFF
0x204 0xAB
$0x204 0x204
0x1fc(,%ecx,4) 0xFF
(%eax,%edx,4) 0x11
1(%eax,%edx) 0xAB
516(%ecx,%edx) 0x13

存储器地址	值	寄存器名称	值
`0x200`	`0xFF`	`%eax`	`0x200`
`0x204`	`0xAB`	`%ecx`	`0x1`
`0x208`	`0x13`	`%edx`	`0x3`
`0x20c`	`0x11`

操作数	值
`%eax`
`(%eax)`
`0x204`
`$0x204`
`0x1fc(,%ecx,4)`
`(%eax,%edx,4)`
`1(%eax,%edx)`
`516(%ecx,%edx)`

操作数	值
`%eax`	`0x200`
`(%eax)`	`0xFF`
`0x204`	`0xAB`
`$0x204`	`0x204`
`0x1fc(,%ecx,4)`	`0xFF`
`(%eax,%edx,4)`	`0x11`
`1(%eax,%edx)`	`0xAB`
`516(%ecx,%edx)`	`0x13`

（8 分）考虑一个 8 位补码表示的有符号整型数据，填写下表（基于 8 位补码加减法运算规则执行加减法运算）：

数	二进制表示
Zero（零）
TMax（最大有符号整数）
TMin（最小有符号整数）
TMin + TMin
TMin + 1
TMax + 1
-TMax
-TMin

答案：

数	二进制表示
Zero（零）	`0000 0000`
TMax（最大有符号整数）	`0111 1111`
TMin（最小有符号整数）	`1000 0000`
TMin + TMin	`0000 0000`
TMin + 1	`1000 0001`
TMax + 1	`1000 0000`
-TMax	`1000 0001`
-TMin	`1000 0000`

（8 分）定义变量：float x; 试填写下表：

x	二进制表示	十进制表示
最大规格化正数
最小规格化正数
最大规格化负数
最小规格化负数

答案：

x	二进制表示	十进制表示
最大规格化正数	`0 11111110 111...111`	$(2-2^{-23})\times2^{127}$
最小规格化正数	`0 00000001 000...000`	$1\times2^{-126}$
最大规格化负数	`1 00000001 000...000`	$-1\times2^{-126}$
最小规格化负数	`1 11111110 111...111`	$-(2-2^{-23})\times2^{127}$

（15 分）库函数中 memcpy 和 copy_from_kernel 的定义如下所示：
```
/* Declaration of library function memcpy */
void *memcpy(void *dest, void *src, unsigned int n);

/* Kernel memory region holding user-accessible data */
#define KSIZE 1024
char kbuf[KSIZE];

/* Copy at most maxlen bytes from kernel region to user buffer */
int copy_from_kernel(void *user_dest, int maxlen) {
    /* Byte count len is minimum of buffer size and maxlen */
    int len = KSIZE < maxlen ? KSIZE : maxlen;
    memcpy(user_dest, kbuf, len);
    return len;
}
```
某应用程序片段如下所示：
```
#define MSIZE 528
void getstuff() {
    char mybuf[MSIZE];
    copy_from_kernel(mybuf, -MSIZE);
    ...
}
```
1. 试分析该程序的潜在危害。
2. 如何消除其潜在危害？
答案：
1. 函数 copy_from_kernel 是要将一些操作系统内核维护的数据（最多 1024 字节）复制到指定的用户可以访问的存储器区域。假设有些怀有恶毒的程序员在调用 copy_from_kernel 的代码中对 maxlen 使用了负数值，则会把这个值赋给 len，然后 len 会作为参数 n 被传递给 memcpy（参数 n 是被声明为数据类型 unsigned int 的），则 memcpy 会把它当作一个非常大的正整数，并且试图将这样多字节的数据从内核区域复制到用户的缓冲区，这样程序还是能读到没有被授权的内核存储器区域，发生信息泄露。
2. 将 copy_from_kernel 的参数 maxlen 声明为类型 unsigned int，也就是与 memcpy 的参数 n 一致。同时，将本地变量 len 和返回值声明为 unsigned int。

（12 分）考虑如下 C 程序片段，其中去掉了 switch 语句的主体，请根据给出的汇编代码及跳转表，补充完整 C 语言程序片段中的 switch 语句主体。

long switch_eg(long x, long y, long z)
{
    long w = 1;
    switch (x) {
        /* Fill in code here */
        ...
    }
    return w;
}

汇编代码如下：

switch_eg:
    pushl %ebp
    movl %esp, %ebp
    movl 8(%ebp), %eax  # eax = x
    cmpl $6, %eax
    ja .L2
    jmp *.L7(,%eax,4)
.L2:
    movl $2, %eax
    jmp .L8
.L5:
    movl $1, %eax
    jmp .L9
.L3:
    movl 16(%ebp), %eax  # eax = z
    imull 12(%ebp), %eax
    jmp .L8
.L4:
    movl 12(%ebp), %edx  # edx = y
    movl %edx, %eax
    sarl $31, %edx
    idivl 16(%ebp)
.L9:
    addl 16(%ebp), %eax
    jmp .L8
.L6:
    movl $1, %eax
    subl 16(%ebp), %eax
.L8:
    popl %ebp
    ret

跳转表如下：

.section .rodata
    .align 4
.L7:
    .long .L2
    .long .L3
    .long .L4
    .long .L5
    .long .L2
    .long .L6
    .long .L6

答案：

long switch_eg(long x, long y, long z)
{
    long w = 1;
    switch (x) {
    case 1:
        w = y * z;
        break;
    case 2:
        w = y / z;
        /* Fall Through */
    case 3:
        w += z;
        break;
    case 5:
    case 6:
        w -= z;
        break;
    default:
        w = 2;
    }
    return w;
}

（9 分）考虑如下 C 程序片段：

int main(void) {
    union {
        unsigned char c[8];
        unsigned short s[4];
        unsigned int i[2];
        unsigned long k[1];
    } dw;
    int j;
    for (j = 0; j < 8; j++)
        dw.c[j] = 0xc0 + j;
    printf("Shorts 0-3=[0x%x,0x%x,0x%x,0x%x]\n", dw.s[0], dw.s[1], dw.s[2], dw.s[3]);
    printf("Ints 0-1= [0x%x,0x%x]\n", dw.i[0], dw.i[1]);
    printf("Long 0= [0x%lx]\n", dw.k[0]);
}

试分析该程序在 IA32 架构机器中运行后的输出结果。

答案：

Shorts 0-3 == [0xc1c0,0xc3c2,0xc5c4,0xc7c6]
Ints 0-1 == [0xc3c2c1c0,0xc7c6c5c4]
Long 0   == [0xc3c2c1c0]

2015-2016学年下学期期中试卷（A）（含答案）​

一、选择题（每小题 2 分，共 30 分）​

二、填空题（每小题 2 分，共 10 分）​

三、分析、计算题（共 60 分）​

2015-2016学年下学期期中试卷（A）（含答案）

一、选择题（每小题 2 分，共 30 分）

二、填空题（每小题 2 分，共 10 分）

三、分析、计算题（共 60 分）