Università degli Studi di Udine
Corsi di laurea in Ingegneria Elettronica
Architettura dei calcolatori / Fondamenti di Informatica II 28 giugno 2013 - Prova scritta
Matricola __________________
Nome _____________________
Cognome __________________
ISTRUZIONI (da leggere attentamente)
1) Lo studente è tenuto a scrivere, correggere, compilare ed eseguire su computer (a casa o in laboratorio) gli esercizi di programmazione prima della prova orale. Alla prova orale lo studente deve portare una memory pen USB contenente i sorgenti dei programmi corretti e le stampe dei relativi file.
2) Non è consentito l’uso di libri, appunti, calcolatrici, telefoni cellulari.
3) Rispondere sinteticamente negli spazi di fianco o seguenti le domande, oppure sul retro del foglio.
1. (4 punti) Cosa stampa il seguente frammento di codice? (Si scrivano tutti i passaggi e i calcoli effettuati)
float x = -5.125;
printf ("%X", *((unsigned int *)&x));
2. (2 punti) X
16+X
15+X
2+1 rappresenta:
[ ] la matrice di quantizzazione per la codifica Jpeg
[ ] la distanza di Hamming di una parola di codice scritta su 16 bit [ ] la distanza di Hamming di una parola di codice scritta su 17 bit [ ] un polinomio per il controllo degli errori
[ ] un polinomio per la correzione degli errori
3. (2 punti) Il program counter:
[ ] viene salvato nello stack soltanto quando viene eseguita una istruzione CALL
[ ] viene salvato nello stack quando viene eseguita una istruzione CALL o una istruzione di salto [ ] in nessun caso può contenere l’indirizzo di un dato
[ ] contiene sempre l’indirizzo della prossima istruzione da eseguire
[ ] all’inizio della fase di instruction fetch contiene l’indirizzo della prossima istruzione da eseguire
Si consideri una libreria in linguaggio C per manipolare file audio così definita:
typedef unsigned char byte;
typedef unsigned short int word;
typedef unsigned long int dword;
#define SAMPLE(wave, channel, offset) \ wave.wavedata.sample \ [2 * (offset) + (channel)]
#define FMTPCM 1
#define SAMPLINGRATE 44100
#define CHANNELS 2
#define BITSPERSAMPLE 16
#define LEFT 0
#define RIGHT 1
#define RIFF_ID "RIFF"
#define WAV_ID "WAVE"
#define FMT_ID "fmt "
#define DATA_ID "data"
typedef struct tagRIFFHEADER {
char riffid[4];
dword FileSize;
char waveid[4];
} RIFFHEADER;
typedef struct tagFMTHEADER {
char fmtid[4];
dword fmtsize;
word format;
word channels;
dword SampleRate;
dword BytesPerSecond;
word BlockAlign;
word BitsPerSample;
} FMTHEADER;
typedef struct tagWAVEDATA {
char dataid[4];
dword DataSize;
signed short int *sample;
} WAVEDATA;
typedef struct tagWAVE {
RIFFHEADER riffheader;
FMTHEADER fmtheader;
unsigned long int numofstereosamples;
WAVEDATA wavedata;
} WAVE;
void WriteWave (WAVE wave, FILE *fp);
WAVE ReadWave (FILE *fp);
WAVE CreateEmptyCDaudioWave (unsigned long int numofstereosamples);
void ReleaseWaveData (WAVE *wave);
4. (10 punti) È possibile creare artificialmente delle armoniche in un suono che ne è povero (quale quello di una chitarra elettrica) mediante l’effetto overdrive (o distorsione), che simula il comportamento non lineare di un amplificatore in saturazione. Una buona approssimazione
dell’amplificazione non lineare di un amplificatore a valvole è dato dall’espressione riportata a lato.
In essa, s è il valore del campione in ingresso e s’ il
valore del campione in uscita. M rappresenta il massimo valore assoluto rappresentabile del campione.
Si scriva un programma che riceva sulla riga di comando il nome di un file audio di ingresso e il nome di un file audio di uscita e applichi ai campioni del file di ingresso la trasformazione sopra descritta.
(svolgere sul retro)
⎩ ⎨
⎧
−
−
=
<
−
=
≥
−
−
M e
s s
se
M e
s s
se
M s k
M s k
* ) 1
( ' 0
* ) 1
( ' 0
/
* (
/
*
(
Un elaboratore (il modello didattico SimCPU visto a lezione) dispone di CPU (a 16 bit) con 16 registri di uso generale (R0, R1, ..., R15) più il Program Counter, l’Instruction Register, lo Stack Pointer e 4 flag Z (zero), N (negative), C (carry) e V (overflow). Si ricorda che il linguaggio assembler di tale elaboratore dispone delle seguenti istruzioni:
5. (6 punti) Si consideri il frammento di codice riportato a lato, che rappresenta una funzione di nome STRFNC.
Si assuma che in R1 sia contenuto l’indirizzo della stringa “esercizio”, memorizzata secondo lo standard del linguaggio C, e che in R2 sia contenuto il valore 4. Che stringa sarà contenuta all’indirizzo puntato da R1 al termine dell’esecuzione della funzione STRFNC?
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E nel caso in cui la stringa puntata da R1 sia “esercizio” e in R2 sia contenuto il valore 0A?
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Cosa fa, in generale tale funzione?
6. (4 punti) Cosa fa il frammento di codice riportato a lato?
7. (2 punti) Cos’è un page fault?
assembly inst. name machine code action
LDWI d X load word 00010000dddd0000 DATA(16) d <- X LDWA d A load word 00100000dddd0000 ADDR(16) d <- mem[A]
LDWR d a load word 00110000ddddaaaa d <- mem[a]
LDBI d X load byte 00010001dddd0000 DATA(8) d <- X LDBA d A load byte 00100001dddd0000 ADDR(16) d <- mem[A]
LDBR d a load byte 00110001ddddaaaa d <- mem[a]
STWA s A store word 00100010ssss0000 ADDR(16) mem[A] <- s STWR s a store word 00110010ssssaaaa mem[a] <- s STBA s A store byte 00100011ssss0000 ADDR(16) mem[A] <- s STBR s a store byte 00110011ssssaaaa mem[a] <- s MV s d move 00000100ssssdddd d <- s PUSH s push 00001000ssss0000 push (s) POP d pop 00001001dddd0000 d <- pop () SPRD d read SP 00001101ssss0000 d <- SP SPWR s write SP 00001110ssss0000 SP <- s
ADD s d add 01000000ssssdddd d <- d + s SUB s d subtract 01000001ssssdddd d <- d - s NOT r bitwise NOT 01000010rrrr0000 r <- ~r AND s d bitwise AND 01000011ssssdddd d <- d & s OR s d bitwise OR 01000100ssssdddd d <- d | s XOR s d bitwise XOR 01000101ssssdddd d <- d ^ s INC r increment 01001000rrrr0000 r <- r + 1 DEC r decrement 01001001rrrr0000 r <- r + 1 LSH r left shift 01001010rrrr0000 r <- r << 1 RSH r right shift 01001011rrrr0000 r <- r >> 1
assembly inst. name machine code action
INW d A input word 10000000dddd0000 IN_ADDR(16) d <- read[A]
INB d A input byte 10000001dddd0000 IN_ADDR(16) d <- read[A]
OUTW s A out word 10000010ssss0000 OUT_ADDR(16) out[A] <- s OUTB s A out byte 10000011ssss0000 OUT_ADDR(16) out[A] <- s
TSTI A test input 1000010000000000 IN_ADDR(16) if completed then Z <- 1 else Z <- 0
TSTO A test output 1000010100000000 OUT_ADDR(16) if completed then Z <- 1 else Z <- 0
BR A branch 1100000000000000 ADDR(16) PC <- A JMP F jump 11000001FFFFFFFF PC <- PC + F
JMPZ F jump if zero 11000010FFFFFFFF if (z == 1) PC <- PC + F JMPNZ F jump if not zero 11000011FFFFFFFF if (z == 0) PC <- PC + F JMPN F jump if negative 11000100FFFFFFFF if (N == 1) PC <- PC + F JMPNN F jump if not neg. 11000101FFFFFFFF if (N == 0) PC <- PC + F JMPC F jump if carry 11000110FFFFFFFF if (C == 1) PC <- PC + F JMPV F jump if overflow 11000111FFFFFFFF if (V == 1) PC <- PC + F CALL A subroutine call 1100100000000000 ADDR(16) push (PC); PC <- A RET return from sub. 1100100100000000 PC <- pop() HLT halt 1100111100000000 halt
LEGENDA:
- lettere minuscole = registri; lettere maiuscole = dati numerici - ‘r’ = registro letto e modificato
- ‘s’ = registro soltanto letto - ‘d’ = registro modificato
- ‘a’ = registro il cui contenuto è usato come indirizzo - FFFFFFFF = offset (in complemento a 2)
