掌握位运算与浮点数：ICS实验实战指南

本次实验是关于计算机系统基础ICS2019秋季学期的DataLab项目，旨在通过解决15道编程谜题来熟悉整型和浮点数的位级表示。实验环境需在Linux虚拟机上进行，首先从指定的百度盘链接（<https://pan.baidu.com/s/1puW3nsM9lcrfnu7GajSR1A>，提取码：k6y74）下载`datalab-handout.tar`文件，并使用`tar xvf datalab-handout.tar`命令解压。解压后的关键文件是`bits.c`，该文件包含了15个编程挑战，要求使用特定的编程限制来完成函数框架。 1. 位运算 类型的谜题： - `bitAnd(x,y)`：仅使用位异或(~)和按位或(|)操作实现与(x&y)的功能，难度较低，操作数最大为8位。 - `getByte(x,n)`：从整数x中提取第n个字节，难度适中，限制为6位操作数。 - `logicalShift(x,n)`：执行逻辑右移操作，难度较高，允许的最大操作数为20位。 - `bitCount(x)`：计算x中1的个数，难度较高，需要40位操作数。 - `conditional(x,y,z)`：类似C语言的三元表达式，但不能使用循环或条件语句，难度中等，最大操作数为16位。 2. 二进制补码运算 类型的谜题： - `tmin()`：返回最小的补码值，难度低，4位操作数。 - `fitsBits(x,n)`：判断x的补码能否用n位表示，难度中等，15位操作数。 - `divpwr2(x,n)`：计算x除以2的n次方，难度中等，同样15位操作数。 - `negate(x)`：不使用负号符号得到-x，难度较低，5位操作数。 - `howManyBits(x)`：计算表达式x所需的最少位数，难度最高，需要90位操作数。 - `isLessOrEqual(x,y)`：判断x是否小于等于y，难度中等，24位操作数。 - `ilog2(x)`：计算x的二进制表示中最低有效1的下标（向下取整），难度最高，90位操作数。 3. 浮点数运算 类型的谜题： - `float_half(uf)`：计算0.5与浮点数uf的乘积，难度为4，涉及3位操作数的浮点数处理。 在整个实验过程中，学生需要严格遵循提供的运算符限制，不能使用循环、条件语句，以及超过8位的常数，同时注意代码风格。这不仅测试了对底层位操作的理解，也锻炼了解决实际问题的编程技巧和思维灵活性。完成这些谜题有助于深入理解计算机硬件的运作机制，特别是对于整型和浮点数数据在内存中的存储形式和操作原理。