Методические указания к лабораторным работам для студентов 1-го курса фпми составители

Министерство образования и науки Российской Федерации

Новосибирский государственный технический университет

АРХИТЕКТУРА ЭВМ И ВС

Методические указания к лабораторным работам

для студентов 1-го курса ФПМИ

Составители:

Доцент кафедры ПВТ к.т.н. Маркова В.П.

Ассистент кафедры ПВТ к.ф.-м.н. Куликов И.М.

Новосибирск 2011

Введение

Целями лабораторных работ являются приобретение практических знаний по:

- идентификации оборудования и программного окружения ЭВМ,

- представлению вещественных чисел в ЭВМ,

- сравнению различных способов обхода памяти,

- программному определению размера и степени ассоциативности кэш-памяти различных уровней,

- использованию SIMD-расширения архитектуры x86,

- использованию интерфейса OpenMP для программирования простых многопоточных приложений.

Порядок выполнения работ

Лабораторные работы 1, 2 и 3 являются обязательными для выполнения, лабораторная работа 4 является дополнительной. За лабораторные работы 1 и 2 выставляются максимум по 10 баллов, за лабораторную работу 3 выставляется максимум 20 баллов, лабораторная работа 4 оценивается максимум 40 баллов. Количество баллов, полученных за выполнение каждой из лабораторных работ, определяется по выполненным заданиям к лабораторной работе в соответствии с баллом такого задания и сроком сдачи. В случае сдачи лабораторной работы после крайней даты сдачи дополнительные задания не засчитываются и соответствующие баллы за них не выставляются. Базовые задания первых трёх лабораторных работ должны быть выполнены обязательно, без них лабораторная работа считается не сданной.

Отчёт по лабораторной работе нужно подготавливать в электронном виде и высылать на e-mail преподавателя kulikov@ssd.sscc.ru, по результатам сдачи отчёта студент при необходимости приглашается на защиту. В отчёт необходимо включить титульный лист; список выполненных заданий по лабораторной работе; текст программы; необходимые тесты, графики зависимостей, результаты замера времени и т. п.; выводы, сделанные на основании выполнения лабораторной работы.

Студенты, сдавшие четыре лабораторные работы и получившие в сумме максимальный балл (80 баллов ) претендуют на получение зачёта «автоматом» с максимальным баллом по предмету (100 баллов ). Для допуска к зачёту необходимо набрать 31 балл за лабораторные работы.

Лабораторная работа № 1

Представление чисел и определения типа оборудования

Цель работы. Идентификация оборудования и программного окружения ЭВМ, изучение представления вещественных чисел в ЭВМ.

Методические указания.

1. Представление беззнаковых целых чисел

Для представления беззнаковых целых чисел необходимо перевести из десятичной системы исчисления в двоичную. Например, число можно представить в виде суперпозиции по степеням двойки:

,

где единицы в двоичном представлении числа стоят на позиции соответствующих степеней двоек. Для простоты рассмотрим беззнаковый однобайтовый тип данных (тип unsigned char в языках С/С++). Для записи числа в такой тип данных необходимо дополнить двоичное представление до 8 знаков и записать полученные значения в соответствующие биты:

Рисунок 1.

2. Представление знаковых целых чисел

В случае знаковых типов данных старший бит отвечает за знак числа (1 – отрицательное число, 0 – положительное число). Основной проблемой является представление отрицательных чисел. Для такого представления существует следующий алгоритм:

1. нахождение двоичного представления модуля числа,

2. нахождение двоичного дополнения числа,

3. прибавление единицы.

Рассмотрим алгоритм на примере. Представим число в знаковом однобайтном типе данных (тип char в языках С/С++):

1. Двоичное представление ,

2. Для нахождения двоичного представления инвертируем все биты числа ,

3. Прибавляем единицу .

После этого записываем полученные значения в соответствующие биты:

Рисунок 2.

3. Представление вещественных чисел

Основной интерес в вычислениях представляют вещественные типы данных и погрешности округления, связанные с ними. По стандарту IEEE 754 вещественное число представляется в виде:

Рисунок 3.

Где – однобитовый знак числа, – нормализованная мантисса, – показатель степени двойки. В случае типа float под мантиссу выделяется 23 бита, экспоненту 8 бит, в случае типа double 52 бита, экспоненту 11 бит.

Приведём пример представления вещественного числа в типе float . Основной задачей является запись числа в виде . Число можно записать в виде , в данном случае мантисса имеет вид нормализация мантиссы позволяет отбросить единицу и записывать только дробную часть. Таким образом . Далее записываем показатель степени двойки. При этом нужно учитывать, что эта степень может быть как отрицательной так и положительной. Для этого показатель степени имеет вид:

,

где – количество бит на показатель степени двойки. В результате число представимо в виде:

Рисунок 4.

В завершении описания представления вещественных ч

Внимание, отключите Adblock

Вы посетили наш сайт со включенным блокировщиком рекламы!
Ссылка для скачивания станет доступной сразу после отключения Adblock!

Скачать