计算机系统导论 · 实验与浮点讨论课
实验与浮点讨论课整理
来源：Data Lab、Bomb Lab、Attack Lab 讲义和两份浮点讨论课材料。
1. Data Lab：把数值条件化成位操作
整数题先写真值关系，再将其编码成掩码。!!x 把非零归一为 1；取负的全 1 掩码可用于选择。补码取负的位级表达是按位取反加 1。比较异号数时先由符号位决定，同号再分析差值。
位宽、允许的运算符和最大操作数以每题声明为准；整数题与浮点题的语法限制不同。dlc 检查合法性，btest 检查功能，二者各验证一部分要求。实验模型下的位操作推理与普通 C 中有符号溢出的语言规则需要区分。
2. 浮点运算复习
IEEE 754 单精度划分为符号 1 位、阶码 8 位、尾数 23 位。规格化值为
非规格化值为 。全零阶码使用渐进下溢；全 1 阶码区分无穷与 NaN。
加法：对阶、尾数运算、规格化、舍入、检查范围。乘法：符号异或、阶码相加减偏置、尾数相乘、规格化与舍入。
向最近偶数舍入时，保留位最低位为 ，保护位 、舍入位 、粘滞位 ，进位条件为 。恰好一半且保留结果最低位为偶数时不进位。
单精度能精确表示绝对值不超过 的全部整数；此后相邻浮点间隔增大。浮点加法不满足结合律，例如先把极大正数与极大负数相加，再加小数，与先加小数再相消可能不同。
3. Bomb Lab：从汇编还原输入约束
先确定输入解析函数读了几个字段，再按基本块追踪比较、跳转和循环。字符串阶段还原字符约束；数列阶段写递推；跳转表阶段列分支；递归阶段画参数变化；链表阶段区分结点值、结点位置和链接顺序。
动态调试以断点和单步验证推导：在爆炸函数入口设断点，在每个阶段入口记录参数，读取实际内存，再检查自己的约束是否覆盖所有分支。已有 Chapter3/BombLab.typ 保存本地炸弹的逐阶段分析。
4. Attack Lab：按阶段理解状态变化
ctarget 部分围绕代码注入理解栈布局和参数传递；rtarget 部分围绕 ROP 理解已有指令片段的组合。讲义的阶段分别要求控制流到达目标函数、传递整数参数、传递字符串参数。
分析每条候选片段时记录：入口地址、寄存器改动、栈槽消耗、退出后的栈顶。整条链按调用约定把参数放到目标寄存器，再到达目标函数。字符串参数需要其地址指向仍保留内容的区域。
实验提交使用讲义指定的本地目标与评分工具；笔记中的分析重点是指令语义和程序状态。