计算机系统2实验一实验环境配置与使用指南产品大全上海弥圩网络科技有限公司

计算机系统2作为计算机科学与技术专业的核心课程，其实验环节对巩固理论知识、培养实践能力至关重要。实验一“实验环境配置与使用”是后续所有实验的基础，旨在帮助学生搭建并熟悉必要的软件开发与调试环境。本指南将详细介绍所需的软件、辅助设备及其配置与使用方法。

一、实验目标

成功安装并配置实验所需的软件开发环境（如特定版本的GCC、GDB、模拟器等）。
掌握在实验环境中编写、编译、链接、运行及调试C/C++程序的基本流程。
熟悉辅助设备（如实验板、逻辑分析仪等，如涉及）的连接与基本操作。
理解实验环境与底层硬件（如CPU、内存）的关联，为后续系统级编程打下基础。

二、核心软件环境配置

通常，计算机系统2实验侧重于底层编程、体系结构或操作系统概念，环境可能包括：

1. Linux 开发环境
* 操作系统：推荐使用 Ubuntu 22.04 LTS 或更高版本。可通过虚拟机（如 VirtualBox、VMware）或 Windows Subsystem for Linux (WSL2) 安装。

* 编译工具链：安装 build-essential 包，包含GCC、G++、Make、GDB等。
`bash
sudo apt update
sudo apt install build-essential
`

文本编辑器/IDE：Vim、VS Code（配合C/C++插件）或 CLion。

2. 特定模拟器或工具（根据课程要求）
* CPU/系统模拟器：如 QEMU（用于模拟特定架构，如RISC-V）、SPIM或MARS（用于MIPS汇编）、LC-3模拟器等。安装命令示例（QEMU）：
`bash
sudo apt install qemu-system-x86 qemu-user
`

调试与分析工具：除GDB外，可能需使用 objdump（反汇编）、readelf（查看ELF文件信息）、strace（系统调用跟踪）等。

3. 版本控制工具
* Git：用于管理实验代码。安装与基本配置：
`bash
sudo apt install git
git config --global user.name "Your Name"
git config --global user.email "[email protected]"
`

三、辅助设备与使用（如课程涉及硬件实验）

部分计算机系统2课程会引入简单的硬件实验平台，以加深对硬件/软件接口的理解。

1. 实验开发板
* 常见类型：基于ARM Cortex-M的STM32板、基于RISC-V的HiFive板、或FPGA开发板（如Basys3）。

连接与配置：

通过USB线连接至PC。

安装板载芯片的驱动（如ST-Link/V2驱动）。

安装对应的交叉编译工具链（如 arm-none-eabi-gcc）。

使用OpenOCD或厂商IDE进行程序烧录与调试。

2. 调试与测试设备
* 逻辑分析仪/示波器：用于观察数字信号时序，分析硬件行为。需安装配套软件，学习基本触发与测量设置。

万用表：用于检查电路连通性与电压。

四、基础使用流程示例

以下以在Linux环境中编写、调试一个简单C程序为例：

1. 编写代码：使用编辑器创建 hello.c。
`c
#include

int main() {
printf("Hello, Computer System II!\n");
return 0;
}
`

2. 编译：使用GCC编译，-g选项生成调试信息。
`bash
gcc -g -o hello hello.c
`

3. 运行：直接执行。
`bash
./hello
`

4. 调试：使用GDB进行调试。
`bash
gdb ./hello
(gdb) break main # 在main函数设置断点
(gdb) run # 运行程序
(gdb) next # 单步执行
(gdb) print variable # 查看变量值
(gdb) quit # 退出
`

五、常见问题与解决

软件包安装失败：检查网络连接，更新软件源列表（sudo apt update）。
权限问题：使用 sudo 执行需要管理员权限的命令；操作串口或USB设备时，可能需要将用户加入 dialout 组（sudo usermod -aG dialout $USER，需注销重新登录生效）。
交叉编译工具链未找到：检查PATH环境变量是否正确设置，或使用绝对路径。
开发板无法连接：检查USB线、驱动安装，尝试更换USB端口或重启服务。