Università degli Studi di Udine
Corsi di laurea in Ingegneria Elettronica e Ingegneria Gestionale Architettura dei calcolatori / Fondamenti di Informatica II 15 febbraio 2016 - 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 memoria 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. (5 punti) La ALU di un processore a 12 bit ha eseguito l’operazione: DA8 + BC9 = 971
a) Scrivere i valori (decimali) che sono stati sommati e il valore (decimale) che è stato ottenuto, riportando tutti i passaggi effettuati
b) Scrivere che valore avrà assunto il flag OVERFLOW al termine dell’operazione e come tale valore è stato calcolato ______________________________________________________
c) Quindi, il risultato dell’operazione è corretto? ___________________
2. (3 punti) Un codice prevede di inserire due bit di parità per ogni byte: uno pari reativo ai primi quattro bit del byte e l’altro relativo agli altri quattro bit. Si veda l’ esempio nel riquadro a lato.
Che valore ha la distanza di Hamming di tale codice? ____________________
Quanti bit errati può rilevare? ________________________
Quanti bit errati può correggere? ___________________________
Si consideri la libreria in linguaggio C per manipolare file bitmap vista a lezione, così definita:
typedef unsigned char byte;
typedef unsigned short int word;
typedef unsigned long int dword;
#define BMPFILETYPE 0x4D42 typedef struct tagCOLORTRIPLE {
byte blue;
byte green;
byte red;
} COLORTRIPLE;
typedef struct tagFILEHEADER {
word ImageFileType;
dword FileSize;
word Reserved1;
word Reserved2;
dword ImageDataOffset;
} FILEHEADER;
typedef struct tagBMPHEADER {
dword HeaderSize;
dword ImageWidth;
dword ImageHeight;
word NumberOfImagePlanes;
word BitsPerPixel;
dword CompressionMethod;
dword SizeOfBitmap;
dword HorizonalResolution;
dword VerticalResolution;
dword NumberOfColorsUsed;
dword
NumberOfSignificantColors;
} BMPHEADER;
typedef struct tagBITMAP {
dword width;
dword height;
COLORTRIPLE *pixel;
FILEHEADER fileheader;
BMPHEADER bmpheader;
} BITMAP;
#define PIXEL(image, row, column) \ image.pixel [(row( * image.width +
(column)]
BITMAP ReadBitmap (FILE *fp);
void WriteBitmap (BITMAP bitmap, FILE *fp);
BITMAP CreateEmptyBitmap
(dword height, dword width);
void ReleaseBitmapData (BITMAP *bitmap);
3. (12 punti) Si scriva un programma in linguaggio C che riceva sulla riga di comando il nome di un file bitmap di ingresso e di uno di uscita e scriva nel file di uscita l’immagine del file di ingresso trasformata come nell’esempio del riquadro.
byte parità
0000 0000 0 0
0111 0101 1 0
0000 0001 0 1
1111 1101 0 1
1111 1111 0 0
Come si può osservare, l’immagine risultante è racchiusa in una cornice ellittica nera (dello spessore di N pixel, con N=10 nell’esempio) e la parte esterna a tale cornice è bianca.
Si ricorda che, detti a e b i due semiassi dell’ellisse e x e y le coordinate cartesiane con origine nel centro dell’ellisse, i punti interni all’ellisse soddisfano la proprietà (x/a)
2+ (x/b)
2≤ 1. I pixel da annerire per disegnare la cornice sono quindi quelli interni all’ellisse che ha semiassi pari a metà dei lati dell’immagine ma non interni a quella che ha per semiassi i medesimi valori diminuiti di N.
(svolgere sul retro)
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:
4. (4 punti) Facendo uso delle indicazioni presenti nei commenti, si completi il programma in linguaggio assembly riportato a lato, che scambia il contenuto delle variabili X e Y
5. (3 punti) Si completi la traduzione in linguaggio macchina della funzione STRLEN riportata nel seguito
00 | STRLEN: LDWI R0 0 10 |
00 | 00 |
A1 | LOOP: LDWR R10 R1 30 |
__ | JMPZ END __ |
10 | INC R1 48 |
00 | INC R0 48 |
__ | JMP LOOP __ |
00 | END: RET C9 |
6. (3 punti) Si illustri lo schema di traduzione di indirizzi virtuali in indirizzi fisici in un sistema basato su paginazione (svolgere sul retro)
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)
