系统结构实验四:编译器对系统性能的影响实验
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计算机系统结构实验报告实验目的:掌握计算机系统的基本结构和工作原理,了解计算机系统的组成部分及其相互关系。
实验仪器和材料:计算机硬件设备(主机、硬盘、内存、显卡等)、操作系统、实验指导书、实验报告模板。
实验原理:实验步骤:1.搭建计算机硬件设备,将主机、硬盘、内存、显卡等组装连接好。
2. 安装操作系统,如Windows、Linux等。
3.启动计算机,进入操作系统界面。
4.打开任务管理器,查看CPU的使用情况。
5.打开任务管理器,查看内存的使用情况。
6.运行一些应用程序,观察CPU和内存的使用情况。
7.尝试使用输入输出设备,如键盘、鼠标等。
实验结果:通过实验,我们可以观察到计算机系统的硬件部分和软件部分的工作情况。
通过任务管理器,我们可以查看到CPU的使用情况和内存的使用情况。
在运行应用程序时,我们可以观察到CPU和内存的使用情况的变化。
通过使用输入输出设备,我们可以与计算机进行交互操作。
实验分析:从实验结果可以看出,计算机系统的硬件部分和软件部分都是相互关联的。
CPU作为计算机的核心部件,负责执行各种指令,通过数据传输和计算来完成各种操作。
而内存则用于存储数据和程序,通过读写操作来完成对数据的处理。
硬盘则用于长期存储数据。
操作系统则是计算机系统的管理者,通过调度CPU和内存的使用来实现对计算机资源的分配。
结论:计算机系统是由硬件和软件部分组成的,其中硬件部分包括CPU、内存、硬盘等,软件部分包括操作系统、应用程序等。
计算机系统通过CPU 的运算和数据传输来实现各种操作。
通过实验,我们可以观察到计算机系统的工作情况,并深入了解计算机系统的组成和工作原理。
实验总结:通过本次实验,我们对计算机系统的基本结构和工作原理有了更深入的了解。
实验中,我们搭建了计算机硬件设备,安装了操作系统,并通过观察和分析实验结果,进一步认识到计算机系统的组成部分和各部分之间的相互关系。
通过操作输入输出设备,我们还实践了与计算机进行交互操作的过程。
第1篇一、实验背景与目的随着科技的不断发展,专业实验在培养学生实践能力和创新精神方面发挥着越来越重要的作用。
本次高级专业综合实验旨在通过综合运用所学理论知识,解决实际问题,提高学生的综合运用能力。
实验内容涉及多个学科领域,包括机械、电子、计算机等,通过跨学科的合作与交流,培养学生解决复杂工程问题的能力。
二、实验内容与方案1. 实验内容本次实验共分为四个部分:(1)机械设计:设计并制作一个简单的机械装置,实现特定功能。
(2)电子电路设计:设计并搭建一个电子电路,实现信号处理或控制功能。
(3)计算机编程:编写程序,实现特定功能,如数据采集、处理等。
(4)综合应用:将以上三个部分结合,完成一个综合性的项目。
2. 实验方案(1)机械设计部分:首先,根据项目需求,确定机械装置的结构和功能。
其次,利用CAD软件进行设计,绘制详细图纸。
最后,根据图纸进行加工制作,并进行测试和调试。
(2)电子电路设计部分:首先,分析项目需求,确定电路功能和组成部分。
其次,利用电路仿真软件进行电路设计,优化电路性能。
最后,根据设计结果,制作电路板,并进行测试和调试。
(3)计算机编程部分:首先,分析项目需求,确定程序功能和实现方式。
其次,选择合适的编程语言和开发环境,编写程序代码。
最后,进行程序测试和调试,确保程序功能完善。
(4)综合应用部分:将以上三个部分结合,实现项目整体功能。
首先,编写程序控制机械装置和电子电路,实现项目预期功能。
其次,对项目进行测试和调试,确保项目稳定运行。
三、实验过程与结果1. 机械设计(1)确定机械装置结构:根据项目需求,设计一个能够实现特定功能的机械装置,如简易机器人。
(2)绘制图纸:利用CAD软件绘制机械装置的详细图纸,包括零件尺寸、装配关系等。
(3)加工制作:根据图纸进行加工制作,包括切割、焊接、组装等。
(4)测试与调试:对机械装置进行测试和调试,确保其功能正常。
2. 电子电路设计(1)电路设计:分析项目需求,确定电路功能和组成部分,利用电路仿真软件进行电路设计。
智能系统设计实验报告一、实验目的本次实验旨在通过设计和实现一个智能系统,来展示学生对于智能系统设计的理解和应用能力。
通过此实验,学生将了解智能系统的基本原理和设计流程,掌握智能系统的设计方法和实现技巧。
二、实验内容1. 确定智能系统的功能和性能要求2. 设计系统结构和模块3. 实现系统功能并进行测试验证4. 分析系统性能并优化改进三、实验步骤1. 确定智能系统的功能和性能要求在实验开始前,首先需要明确智能系统的功能和性能要求。
这包括系统需要实现的具体功能,以及对系统性能的各种指标要求。
2. 设计系统结构和模块根据系统要求,设计系统的整体结构和各个模块之间的关系。
确定各个模块的功能和接口,以及数据传输和处理的方式。
3. 实现系统功能并进行测试验证根据系统设计,编写代码实现系统的各项功能。
在实现过程中,需要进行适时的测试验证,确保系统的各项功能符合要求。
4. 分析系统性能并优化改进完成系统功能实现后,需要对系统性能进行分析评估。
根据评估结果,对系统进行优化改进,提高系统的性能和稳定性。
四、实验结果经过实验设计和实现,我们成功开发了一个智能系统,实现了系统的各项功能和性能要求。
系统能够准确、高效地完成指定任务,并具备良好的稳定性和扩展性。
五、实验总结通过本次实验,我们深入了解了智能系统的设计原理和实现方法,掌握了智能系统设计和开发的基本技能。
同时,我们也发现了在系统设计与实现过程中可能存在的问题和挑战,为今后的智能系统设计与开发提供了宝贵的经验和启示。
总之,本次实验不仅加深了我们对智能系统的理解,也提升了我们的动手能力和解决问题的能力。
希望通过持续的实践和学习,我们能够在智能系统设计领域取得更大的进步和成就。
兰州大学计算机科学与技术专业(本科)《计算机体系结构》教学标准目录一. 课程基本信息二. 课程的性质、地位与任务三. 教材与主要参考书四. 计划学时与学时分配五. 课程内容与要求第 1 章计算机设计基础第 2 章指令集的设计第 3 章CPU 的设计第 4 章流水线技术第 5 章存储器层次结构第 6 章计算机输入/输出系统第7 章网络并行计算系统第8 章多处理器计算机结构六. 教学环节七. 实验环节八. 考试要求九. 其它相关说明一. 课程基本信息课程编号:2043061课程名称:计算机体系结构课程英文名称:Computer Architecture课程性质:指定选修课先修课程:数字逻辑;计算机组成原理;概率论与统计;数据结构;操作系统;编译原理。
适用专业:计算机科学与技术专业、通信工程专业开课学期:第七学期学时:72(54)学分:4(3)二. 课程的性质、地位与任务计算机系统结构是计算机科学与技术领域的重要学科,也是高等院校计算机系本科生和研究生学习设计、分析和评价计算机的主干课程。
许多著名的院校作为研究生入学考试课程之一。
该课程以讲授计算机系统结构的基本概念和基本原理为主,而不是完整介绍各种系统结构,即不是以具体的机器为实例进行教学。
在教学中引进定量原理,让学生学会如何测试实际机器,分析实际机器,分析计算机设计中遇到的各种限制因素,培养正确选择各种折衷方案的能力。
强调计算机系统结构与操作系统和编译系统的相互关系,充分反映出计算机系统结构不是单纯的硬件课程,而是硬件和系统软件的结合点,因此本课程不仅适用于培养系统结构和芯片设计工程师和计算机系统工程师,而且也适用于培养编译系统和操作系统工程师。
三. 教材与主要参考书1.教材:《计算机体系结构》石教英等著杭州:浙江大学出版社,1998[1版].2.参考书:①《计算机系统结构—量化研究方法》(第三版)(美)J ohn L.H e nn e ss y D av i dA.P a tt e r s on著郑伟明、汤志忠、汪东升译电子工业出版社,2004[1版].②《高级计算机体系结构》(美)K a i H w a ng著ADVANCED COMPUTER ARCHITECTURE 机械工业出版社,1999[1版].③《计算机系统结构》郑伟民、汤志忠著清华大学出版社,1998[2 版].④《计算机系统结构》李学干著西安电子科技大学出版社,2000[3 版].⑤《计算机体系结构》张晟曦著高等教育出版社,2000[3 版].[21 世纪教材]四.计划学时与学时分配1.教学建议《计算机体系结构》课程分经典教案面授和电子教案面授两种。
分析比较KWIC系统实现四种不同体系结构风格:班级:学号:院系:一、实验目的 (3)二、实验容 (3)三、实验要求与实验环境 (3)四、实验操作 (3)1数据流风格:批处理序列;管道/过滤器 (3)2采用调用/返回风格:主程序/子程序、面向对象风格、层次结构 (4)3仓库风格:数据库系统、超文本系统、黑板系统 (5)4独立构件风格:进程通讯、事件系统 (5)五实验总结 (6)一、实验目的通过KWIC 实例分析,理解和掌握软件体系结构风格设计与实现。
二、实验容多种软件风格设计与实现KWIC 实例:1.采用主/子程序体系结构风格实现KWIC 关键词索引系统2.采用面向对象体系架构风格实现KWIC 关键词索引系统3.采用管道过滤体系架构风格实现KWIC 关键词索引系统4.采用事件过程调用体系架构风格实现KWIC 关键词索引系统三、实验要求与实验环境熟练掌握基于主/子程序体系结构风格的KWIC 关键词索引系统,在此基础上,完成基于面向对象体系架构风格的KWIC 关键词索引系统设计与实现。
选做基于管道过滤体系架构风格的KWIC 关键词索引系统;选做基于事件过程调用体系架构风格的KWIC 关键词索引系统。
四、实验操作1数据流风格:批处理序列;管道/过滤器管道-过滤器风格将系统的功能逻辑建立为部件集合。
每个部件实例完成一个对数据流的独立功能处理,它接收数据流输入,进行转换和增量后进行数据流输出。
连接件是管道机制,它将前一个过滤器的数据流输出传递给后一个过滤器作为数据流输入。
连接件也可能会进行数据流的功能处理,进行转换或增量,但连接件进行功能处理的目的是为了适配前一个过滤器的输出和后一个过滤器的输入,而不是为了直接承载软件系统的需求。
各个过滤器可以并发执行。
每个过滤器都可以在数据输入不完备的情况下就开始进行处理,每次接到一部分数据流输入就处理和产生一部分输出。
这样,整个的过滤器网络就形成了一条流水线。
设计词汇表:Pipe, Filter构件和连接件类型构件:Filter连接件:Pipe例子:传统编译器优缺点:优点:易于理解并支持变换的复用。
第1篇一、实验目的通过本次实验,加深对操作系统进程调度原理的理解,掌握先来先服务(FCFS)、时间片轮转(RR)和动态优先级(DP)三种常见调度算法的实现,并能够分析这些算法的优缺点,提高程序设计能力。
二、实验环境- 编程语言:C语言- 操作系统:Linux- 编译器:GCC三、实验内容本实验主要实现以下内容:1. 定义进程控制块(PCB)结构体,包含进程名、到达时间、服务时间、优先级、状态等信息。
2. 实现三种调度算法:FCFS、RR和DP。
3. 创建一个进程队列,用于存储所有进程。
4. 实现调度函数,根据所选算法选择下一个执行的进程。
5. 模拟进程执行过程,打印进程执行状态和就绪队列。
四、实验步骤1. 定义PCB结构体:```ctypedef struct PCB {char processName[10];int arrivalTime;int serviceTime;int priority;int usedTime;int state; // 0: 等待,1: 运行,2: 完成} PCB;```2. 创建进程队列:```cPCB processes[MAX_PROCESSES]; // 假设最多有MAX_PROCESSES个进程int processCount = 0; // 实际进程数量```3. 实现三种调度算法:(1)FCFS调度算法:```cvoid fcfsScheduling() {int i, j;for (i = 0; i < processCount; i++) {processes[i].state = 1; // 设置为运行状态printf("正在运行进程:%s\n", processes[i].processName); processes[i].usedTime++;if (processes[i].usedTime == processes[i].serviceTime) { processes[i].state = 2; // 设置为完成状态printf("进程:%s 完成\n", processes[i].processName); }for (j = i + 1; j < processCount; j++) {processes[j].arrivalTime--;}}}```(2)RR调度算法:```cvoid rrScheduling() {int i, j, quantum = 1; // 时间片for (i = 0; i < processCount; i++) {processes[i].state = 1; // 设置为运行状态printf("正在运行进程:%s\n", processes[i].processName); processes[i].usedTime++;processes[i].serviceTime--;if (processes[i].serviceTime <= 0) {processes[i].state = 2; // 设置为完成状态printf("进程:%s 完成\n", processes[i].processName); } else {processes[i].arrivalTime++;}for (j = i + 1; j < processCount; j++) {processes[j].arrivalTime--;}}}```(3)DP调度算法:```cvoid dpScheduling() {int i, j, minPriority = MAX_PRIORITY;int minIndex = -1;for (i = 0; i < processCount; i++) {if (processes[i].arrivalTime <= 0 && processes[i].priority < minPriority) {minPriority = processes[i].priority;minIndex = i;}}if (minIndex != -1) {processes[minIndex].state = 1; // 设置为运行状态printf("正在运行进程:%s\n", processes[minIndex].processName);processes[minIndex].usedTime++;processes[minIndex].priority--;processes[minIndex].serviceTime--;if (processes[minIndex].serviceTime <= 0) {processes[minIndex].state = 2; // 设置为完成状态printf("进程:%s 完成\n", processes[minIndex].processName); }}}```4. 模拟进程执行过程:```cvoid simulateProcess() {printf("请选择调度算法(1:FCFS,2:RR,3:DP):");int choice;scanf("%d", &choice);switch (choice) {case 1:fcfsScheduling();break;case 2:rrScheduling();break;case 3:dpScheduling();break;default:printf("无效的调度算法选择。
2325 计算机系统结构2023年10月自考26题详解题目分析与理解2023年10月的自考2325《计算机系统结构》第26题是一个涉及到计算机体系结构设计和性能优化的问题。
该题目要求考生分析某个具体情境下的处理器性能问题,并且根据给定的参数进行计算和评估。
题目背景和情境描述题目给出的背景情境通常会描述一个特定的计算机系统,包括处理器的类型、主频、指令集架构以及可能的内存配置和输入输出设备。
考生需要从这些描述中获取关键信息,以便后续的分析和计算。
计算与推导过程在解答该题时,考生需要运用所学的计算机系统结构相关知识,例如指令周期、时钟周期、流水线技术、缓存结构等,来进行计算和推导。
可能涉及到的具体内容包括:计算处理器的时钟周期和指令周期。
评估流水线中的各个阶段所需的时钟周期数。
计算某段程序在给定处理器上的执行时间或性能。
结果分析与讨论通过上述的计算和推导,考生需要得出具体的结果,并进行合理的分析和讨论。
这可能涉及到处理器性能的瓶颈识别、优化建议或者是对不同参数配置的比较评估。
结论与建议通过对2325《计算机系统结构》2023年10月自考第26题的详细解析,考生能够全面理解和掌握计算机系统结构课程中关于处理器性能分析和优化的基本方法和技巧。
这种题目类型旨在考察考生对于计算机系统结构原理的深入理解和实际运用能力,为未来在计算机体系结构设计和优化领域的工作打下坚实的理论基础。
实际案例分析在解答过程中,考生可以引入一些实际的案例分析,以加深对理论知识的理解和应用。
例如,可以引用某款处理器的具体规格和性能数据,结合题目所给的计算需求,展示如何根据这些数据进行性能分析和评估。
技术细节和深入探讨针对计算机系统结构的复杂性和多样性,考生还可以进一步讨论一些技术细节,如超标量处理器、多核处理器、虚拟化技术对系统性能的影响等。
这些深入的技术讨论可以展示考生对于计算机系统结构领域的深刻理解和洞察力。
实验验证和结果确认在实际工作中,性能分析往往需要通过实验验证来验证理论推导的结果。
HPC系统能源效率提升第一部分引言 (2)第二部分HPC 系统能耗现状分析 (4)第三部分提高HPC 系统能效的关键因素 (6)第四部分系统架构优化策略 (9)第五部分芯片技术发展对能效的影响 (12)第六部分数据中心设施改进措施 (14)第七部分高性能计算应用领域需求与能效平衡 (18)第八部分结论及未来研究方向 (21)第一部分引言引言随着科技的快速发展,高性能计算(HPC)系统在科学、工程、医疗、金融等领域中发挥着越来越重要的作用。
然而,随着 HPC 系统规模的不断扩大,其能源消耗也日益增加,这不仅对环境造成了巨大的压力,也使得运行和维护 HPC 系统的成本大幅度上升。
因此,提高 HPC 系统的能源效率成为了当前研究的重要课题。
据相关数据显示,全球 HPC 系统的能源消耗已经占到了全球总电力消耗的 0.2%。
而且,随着 HPC 系统规模的不断扩大,这个比例还在逐年上升。
因此,提高 HPC 系统的能源效率不仅有助于减少对环境的影响,也有助于降低运行和维护 HPC 系统的成本。
目前,提高 HPC 系统的能源效率主要通过优化硬件设计、改进软件算法、采用绿色能源等方式来实现。
例如,通过优化硬件设计,可以减少系统的能耗;通过改进软件算法,可以提高系统的计算效率,从而降低能耗;通过采用绿色能源,可以减少对传统能源的依赖,降低碳排放。
然而,提高 HPC 系统的能源效率并非易事。
首先,HPC 系统的硬件和软件设计非常复杂,需要深入理解其工作原理和性能特性。
其次,提高能源效率需要在保证系统性能的前提下进行,这需要在硬件和软件设计中找到一个平衡点。
最后,提高能源效率需要考虑系统的整体性,包括硬件、软件、网络等多个方面。
因此,未来的研究需要在深入理解 HPC 系统的工作原理和性能特性的基础上,探索新的硬件和软件设计方法,以提高 HPC 系统的能源效率。
同时,也需要考虑系统的整体性,采用综合性的方法来提高能源效率。
一、实验目的1. 理解存储器管理的概念和作用。
2. 掌握虚拟存储器的实现原理。
3. 熟悉存储器分配策略和页面置换算法。
4. 提高动手实践能力,加深对存储器管理知识的理解。
二、实验环境1. 操作系统:Linux2. 编程语言:C/C++3. 开发环境:GCC编译器三、实验内容1. 虚拟存储器实现原理(1)分页式存储管理:将内存划分为固定大小的页,进程的逻辑地址空间也划分为相应的页。
内存与外存之间通过页表进行映射,实现虚拟存储器。
(2)页表管理:包括页表建立、修改和删除等操作。
(3)页面置换算法:包括FIFO、LRU、LRU时钟等算法。
2. 存储器分配策略(1)固定分区分配:将内存划分为若干个固定大小的分区,每个分区只能分配给一个进程。
(2)可变分区分配:根据进程需求动态分配内存,分为首次适应、最佳适应和最坏适应等策略。
(3)分页存储管理:将内存划分为固定大小的页,进程的逻辑地址空间也划分为相应的页,通过页表进行映射。
3. 页面置换算法(1)FIFO算法:根据进程进入内存的顺序进行页面置换,最早进入内存的页面将被淘汰。
(2)LRU算法:淘汰最近最少使用的页面。
(3)LRU时钟算法:结合LRU算法和FIFO算法的优点,通过一个时钟指针实现页面置换。
四、实验步骤1. 编写程序实现虚拟存储器的基本功能,包括分页式存储管理、页表管理、页面置换算法等。
2. 编写测试程序,模拟进程在虚拟存储器中的运行过程,观察不同页面置换算法的效果。
3. 分析实验结果,比较不同页面置换算法的性能差异。
五、实验结果与分析1. 实验结果通过模拟实验,验证了虚拟存储器的基本功能,包括分页式存储管理、页表管理、页面置换算法等。
实验结果显示,不同页面置换算法对系统性能的影响较大。
2. 实验分析(1)FIFO算法:实现简单,但可能导致频繁的页面置换,影响系统性能。
(2)LRU算法:性能较好,但实现复杂,需要额外的硬件支持。
(3)LRU时钟算法:结合LRU算法和FIFO算法的优点,在性能和实现复杂度之间取得平衡。
实验四:编译器对系统性能的影响实验一、背景知识现代电子数字计算机的基本设计思想可以归结为两句话,就是“存储程序,程序控制”。
存储程序是指用户想让计算机完成的任何任务都要事先写成程序存储在计算机中,而程序控制则是说计算机所做的任何事情都是CPU通过执行程序来实现的。
也就是说,当我们使用计算机时,必须首先以写程序的方式告诉计算机做什么以及怎样做,计算机才能按我们的要求完成交给它的任务。
一般情况下我们之所以不写程序就可以轻松使用计算机,是因为很多程序别人都已经写好了,我们只是无偿(几乎是)利用了别人的劳动成果而已。
可见写程序是非常重要的。
用CPU直接能识别的语言(机器语言)编写程序非常困难,因此大部分程序都是人们用能够帮助记忆的符号(汇编语言)或接近自然语言的编程语言(高级语言)来完成的,这种用汇编语言或高级语言编写的程序必须经编译器翻译成机器语言才能让CPU执行。
由此可以认为,机器语言(指令集结构)就是编译器的目标,计算机系统的性能能否充分发挥,在很大程度上受编译器的影响。
假设你要在Intel 486机器上用C语言开发一个软件,你首先需要编写一个基于Intel 486指令系统的C语言编译器,该编译器知道Intel 486 CPU执行指令的特点及全部的486机器指令,因此该编译器能将你的C语言源程序高效、最优的翻译成最适合Intel 486 CPU执行的目标代码。
当Intel 586上市后,因了兼容性你的基于486的C语言编译器也可以在586上用,但效率却不高,因为该编译器并不知道586新增的功能和指令,它仍然把C语言源程序翻译成基于486的目标代码,相当于你把586当作486来用一样。
现在大家普遍使用的Windows 下的Turbo C,其编译器可能是基于386的,相当于我们把P4当作386用一样!当然这仅指指令系统,毕竟P4的主频和386不可同日而语,更何况还有主存容量呢。
好在目前计算机系统结构的现状是CPU时钟足够多,内存容量也足够大,问题在彼此的速度匹配上。
一方面,目前程序设计语言的发展方向是更多的考虑软件设计的易用性(可视化界面)、复用性(面向对象)、安全性(有待商榷)和正确性,从而使程序设计语言离底层硬件越来越远。
另一方面,硬件设计目标只有一个,那就是采取各种加快执行指令的措施来提高速度。
编译器处在中间,面对越来越复杂的软件编译优化越来越困难,面对层出不穷的硬件架构,越来越难适应,其位置更显重要。
从某种角度讲,我们使用计算机是最浪费的,使用很少的CPU时钟(10%左右),没有利用硬件提供的很多优秀技术等等,只是速度掩盖了一切。
因此,编译器对系统结构的影响是很重要的。
一方面,计算机系统结构设计要充分了解现代编译技术,因为系统结构设计的新技术要靠编译器去应用,而不是用户,比如:一般而言,CPU中寄存器个数越多越好(它比内存单元速度快嘛),但如果编译技术利用不上,也是白搭。
用户不会在程序中说要用那些寄存器,甚至用户不知寄存器为何物也能写出很好的程序(是不是有些滑稽?);另一方面,编译器也要与时俱进,尽可能的改进编译优化技术来全面利用系统结构提供的新功能。
本实验通过两个比较典型的C语言编译器对同一个C语言源程序的不同编译结果,使大家对编译器影响系统性能的程度有一个感性的认识,尽管速度可以掩盖一切,但是我们应该更加专业的使用计算机。
二、gcc简介Linux系统下的gcc(GNU C Compiler)是GNU推出的功能强大、性能优越的多平台编译器,是GNU的代表作品之一。
gcc是可以在多种硬件平台上编译出可执行程序的超级编译器,其执行效率与一般的编译器相比要高20%~30%。
gcc编译器既能将C、C++语言源程序直接编译成可执行文件,也可以只编译成目标代码,还可以将多个目标代码编译、连接成可执行文件。
gcc的编译过程需要经历四个相互关联的步骤:预处理(也称预编译,Preprocessing)、编译(Compilation)、汇编(Assembly)和连接(Linking)。
gcc首先调用cpp 进行预处理,在预处理过程中,对源代码文件中的文件包含(include)、预编译语句(如宏定义define等)进行分析。
接着调用cc1进行编译,这个阶段根据输入文件生成以.o为后缀的目标代码。
汇编过程是针对汇编语言的步骤,调用as进行工作,一般来讲,以.S为后缀的经过预编译的汇编语言源代码文件和以.s为后缀的汇编语言源代码文件经过预编译和汇编之后都生成以.o为后缀的目标代码。
当所有的目标代码都生成之后,gcc就调用ld来完成最后的关键性工作,这个阶段就是连接。
在连接阶段,所有的目标代码被安排在可执行文件中的恰当的位置,同时可执行文件中所调用到的库函数也从各自所在的包中连到合适的地方。
在使用gcc编译器时,我们必须给出一系列必要的调用参数和文件名称。
gcc编译器的调用参数大约有100多个,其中多数参数我们可能根本就用不到,这里只介绍其中最基本、最常用的参数。
gcc最基本的用法是:gcc [options] [filenames]其中options就是编译器所需要的参数,filenames给出待编译的文件名称。
-c,只编译成目标代码,不连接成为可执行文件,通常用于编译不包含主程序的子程序文件。
-o output_filename,给出可执行名称为output_filename。
如果不给出这个选项,gcc就生成缺省的可执行文件名a.out。
-g,产生符号调试工具(GNU的gdb)所必要的符号资讯,要想对源代码进行调试,我们就必须加入这个选项。
-O,对程序进行优化编译、连接,采用这个选项,整个源代码会在编译、连接过程中进行优化处理,这样产生的可执行文件的执行效率可以提高,但是,编译、连接的速度就相应地要慢一些。
-O2,比-O更好的优化编译、连接,当然整个编译、连接过程会更慢。
-I dirname,将dirname所指出的目录加入到程序头文件目录列表中,是在预编译过程中使用的参数。
C程序中的头文件包含两种情况:A) #include <myinc.h> B) #include “myinc.h”其中,A类使用尖括号(< >),B类使用双引号(“ ”)。
对于A类,预处理程序cpp在系统预设包含文件目录(如/usr/include)中搜寻相应的文件,而对于B类,cpp在当前目录中搜寻头文件,这个选项的作用是告诉cpp,如果在当前目录中没有找到需要的文件,就到指定的dirname 目录中去寻找。
在编译程序时,如果我们需要的这种包含文件分别分布在不同的目录中,就需要逐个使用-I选项给出搜索路径。
-L dirname,将dirname所指出的目录加入到程序函数库文件的目录列表中,是在连接过程中使用的参数。
在预设状态下,连接程序ld在系统的预设路径中(如/usr/lib)寻找所需要的函数库文件。
这个选项告诉连接程序,首先到-L指定的目录中去寻找,然后到系统预设路径中寻找,如果函数库存放在多个目录下,就需要依次使用这个选项,给出相应的存放目录。
上面我们简要介绍了gcc编译器最常用的功能和主要参数选项,更为详尽的资料可以参看Linux系统的联机帮助,即用man gcc命令。
gcc编译器如果发现源程序中有错误,就无法继续进行,也无法生成最终的可执行文件。
为了便于修改,gcc给出错误资讯,我们必须对这些错误资讯逐个进行分析、处理,并修改相应的语言,才能保证源代码的正确编译连接。
gcc给出的错误资讯一般可以分为四大类:第一类:C语法错误。
这种类型的错误,一般都是C语言的语法错误,应该仔细检查源代码文件中提示给出的第n行及该行之前的程序,有时也需要对该文件所包含的头文件进行检查。
有些情况下,一个很简单的语法错误,gcc会给出一大堆错误,我们最主要的是要保持清醒的头脑,不要被其吓倒,必要的时候再参考一下C语言的基本教材。
第二类:头文件错误。
这类错误是源代码文件中的包含头文件有问题,可能的原因有头文件名错误、指定的头文件所在目录名错误等,也可能是错误地使用了双引号和尖括号。
第三类:库文件错误。
这类错误是与目标文件相连接的函数库有错误,可能的原因是函数库名错误、指定的函数库所在目录名称错误等,检查的方法是使用find命令在可能的目录中寻找相应的函数库名,确定库文件及目录的名称并修改程序中及编译选项中的名称。
第四类:未定义符号。
这类错误是在连接过程中出现的,可能有两种原因:一是使用者自己定义的函数或者全局变量所在源代码文件,没有被编译、连接,或者干脆还没有定义,这需要使用者根据实际情况修改源程序,给出全局变量或者函数的定义体;二是未定义的符号是一个标准的库函数,在源程序中使用了该库函数,而连接过程中还没有给定相应的函数库的名称,或者是该库文件的目录名称有问题,这时需要使用库文件维护命令ar检查我们需要的库函数到底位于哪一个函数库中,确定之后,修改gcc连接选项中的-L项。
三、icc简介正如前所述,gcc是非常著名、功能强大且能够跨越多平台的基于Linux的C语言编译器,但这种大而全的做法势必造成gcc在针对某个具体的平台时,其性能不是最好的,尽管gcc可用不同级别的参数进行优化,但这是以时间为代价的。
而icc则是Intel专门为其CPU 打造的C语言编译器,显然,在Intel平台上,icc应该最好(不是更好)。
gcc由Linux系统本身自带,而icc则需要单独下载安装。
我们花了很长时间才找到一个免费Linux版本的icc,且没有详细的使用说明,只知道一些最基本的用法,但这对我们的实验已经足够。
可以从以下地址下载icc:/share,在“软件”/“编程”/“Intel的C 编译器”下。
首先建立子目录/usr/icc,将icc(文件名为l_cc_pc-8.1.028.tar.gz)下载至该子目录。
下面说明该软件的安装过程:扩展名为.gz的文件是一个压缩包,需要用命令gzip解压,具体命令格式为:gzip -d l_cc_pc-8.1.028.tar.gz解压后的文件名为l_cc_pc-8.1.028.tar,该文件是一个备份包,需要用命令tar解开备份包,具体命令格式为:tar -xvf l_cc_pc-8.1.028.tar该命令建立子目录l_cc_pc-8.1.028并将解包后的文件存放在该子目录下,进入到该子目录下执行安装命令./install.sh即可,该安装命令将icc安装到/opt/intel_cc_80子目录下面,其中编译命令icc的执行代码在/opt/intel_cc_80/bin下面,为了将/opt/intel_cc_80/bin设置成缺省子目录以方便使用icc,需要在文件/etc/profile的最后添加以下语句:export PATH=$PATH:/opt/intel_cc_80/bin。