课程简介
本课程针对计算机系统基础（一）、（二）、（三）前导理论课程，围绕系列课程培养计算机系统能力的总体目标，设计了与前导理论课相匹配的编程与调试方面的实践内容，针对理论课中的知识点并结合具体的程序及其机器级代码，展现程序开发过程中的各个步骤及实例，帮助学习者深入理解基础概念，并通过具体实践与练习增强编程和调试能力，提高综合运用计算机系统基础知识分析问题和解决问题的能力。本课程基于IA-32平台上的Linux系统和C、汇编语言及GCC、GDB等编程与调试工具，针对数据与程序的机器级表示、链接、性能分析与优化等课程知识及其实际应用进行讲解与实践，并综合采用测验、实验等多种形式对课程学习情况进行评估。
课程大纲
实验与开发环境的安装和使用
1.1 从程序员角度认识系统
1.2 虚拟机、Linux及其上实验环境的安装
1.3 基本实验工具的使用
C语言编程实践
2.1 数据的位运算操作
2.2 浮点数的精度问题
2.3 Cache友好代码
2.4 信号处理函数
程序调试实践：数据的存储与运算
3.1 真值与机器数
3.2 数据的宽度与存储
3.3 数据类型的转换
3.4 整数加减运算
3.5 浮点数的表示和运算
程序调试实践：程序的机器级表示
4.1 传送指令
4.2 加减运算指令
4.3 整数乘法指令
4.4 控制转移指令
4.5 栈和过程调用
4.6 缓冲区溢出
程序调试实践：二进制程序分析与逆向工程
5.1 二进制炸弹实验：概述
5.2 二进制炸弹实验：字符串比较
5.3 二进制炸弹实验：浮点数表示
5.4 二进制炸弹实验：课后实验
程序调试实践：缓冲区溢出攻击
6.1 缓冲区溢出攻击实验：概述
6.2 缓冲区溢出攻击实验：目标程序与辅助工具
6.3 缓冲区溢出攻击实验：Level 0
6.4 缓冲区溢出攻击实验：Level 1及课后实验
程序调试实践：程序链接与目标文件
7.1 链接与ELF实验：概述
7.2 链接与ELF实验：静态数据与ELF数据节
7.3 链接与ELF实验：指令与ELF代码节及课后实验
程序性能分析与优化
8.1 程序性能分析与优化
8.2 程序性能分析工具
1.1 从程序员角度认识系统
1.2 虚拟机、Linux及其上实验环境的安装
1.3 基本实验工具的使用
C语言编程实践
2.1 数据的位运算操作
2.2 浮点数的精度问题
2.3 Cache友好代码
2.4 信号处理函数
程序调试实践：数据的存储与运算
3.1 真值与机器数
3.2 数据的宽度与存储
3.3 数据类型的转换
3.4 整数加减运算
3.5 浮点数的表示和运算
程序调试实践：程序的机器级表示
4.1 传送指令
4.2 加减运算指令
4.3 整数乘法指令
4.4 控制转移指令
4.5 栈和过程调用
4.6 缓冲区溢出
程序调试实践：二进制程序分析与逆向工程
5.1 二进制炸弹实验：概述
5.2 二进制炸弹实验：字符串比较
5.3 二进制炸弹实验：浮点数表示
5.4 二进制炸弹实验：课后实验
程序调试实践：缓冲区溢出攻击
6.1 缓冲区溢出攻击实验：概述
6.2 缓冲区溢出攻击实验：目标程序与辅助工具
6.3 缓冲区溢出攻击实验：Level 0
6.4 缓冲区溢出攻击实验：Level 1及课后实验
程序调试实践：程序链接与目标文件
7.1 链接与ELF实验：概述
7.2 链接与ELF实验：静态数据与ELF数据节
7.3 链接与ELF实验：指令与ELF代码节及课后实验
程序性能分析与优化
8.1 程序性能分析与优化
8.2 程序性能分析工具
