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1 Università degli Studi di Udine Corsi di laurea in Ingegneria Elettronica Architettura dei calcolatori (ex Fondamenti di Informatica II) 22 gennaio 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 un floppy disk contenente i sorgenti dei programmi corretti e le stampe dei relativi file. 2) Non è consentito l uso di libri, appunti, calcolatrici programmabili, telefoni cellulari. 3) Rispondere sinteticamente negli spazi di fianco o seguenti le domande, oppure sul retro del foglio. 1. (3 punti) Convertire in base 4 il numero riportando tutti i passaggi effettuati x (3 punti) Sia dato il messaggio M(x) = Se ne calcoli il CRC utilizzando come polinomio generatore G(x) =. Illustrare tutti i passaggi effettuati. M x 2 n : =... (il quoziente viene ignorato) CRC = (3 punti) A cosa servono i codici a prefisso? A codificare informazioni utilizzando un numero variabile di bit. Sono tipicamente utilizzati nelle tecniche di compressione per associare ai dati più frequenti codifiche con un minore numero di bit rispetto ai dati meno frequenti.

2 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); 4. (10 punti) La tecnica del mosaico, spesso utilizzata per rendere irriconoscibili alcuni particolari di un immagine, consiste nel suddividere l immagine in aree quadrate (le tessere del mosaico) e sostituire ai valori originali RGB dei pixel di ogni area le rispettive medie dei valori RGB dell area stessa. Si scriva un programma in linguaggio C che riceva sulla riga di comando il nome di un file di ingresso, il nome di un file di uscita e un numero intero, rappresentante la dimensione in pixel delle tessere del mosaico. Il programma deve scrivere nel file di uscita l immagine del file di ingresso modificata secondo la tecnica sopra descritta. Esempi: Immagine originale Immagine modificata con dimensione tessere di 10 pixel Immagine modificata con dimensione tessere di 30 pixel #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <string.h> #include "bmp.h" void Mosaico (BITMAP bmp, int k); int main (int argc, char *argv[]) FILE *fpin, *fpout; BITMAP bmp; if (argc!= 4) printf ("USO: mosaico <bmp in> <bmp out> " "<dimensione tessere (pixel)>\n"); if ((fpin = fopen (argv[1], "rb")) == NULL) printf ("Error opening input file\n"); if ((fpout = fopen (argv[2], "wb")) == NULL)

3 printf ("Error opening output file\n"); bmp = ReadBitmap (fpin); Mosaico (bmp, atoi (argv[3])); /* write the file */ WriteBitmap (bmp, fpout); ReleaseBitmapData (&bmp); fclose (fpin); fclose (fpout); return EXIT_SUCCESS; void Mosaico (BITMAP bmp, int k) int row, col, i, j, cnt; int rsomma, gsomma, bsomma, rmedia, bmedia, gmedia; row = 0; col = 0; while (row < bmp.height) while (col < bmp.width) cnt = 0; rsomma = gsomma = bsomma = 0; for (i = 0; i < k && row + i < bmp.height; i++) for (j = 0; j < k && col + j < bmp.width; j++) rsomma += PIXEL(bmp, row + i, col + j).red; gsomma += PIXEL(bmp, row + i, col + j).green; bsomma += PIXEL(bmp, row + i, col + j).blue; cnt++; rmedia = rsomma / (double) cnt; gmedia = gsomma / (double) cnt; bmedia = bsomma / (double) cnt; for (i = 0; i < k && row + i < bmp.height; i++) for (j = 0; j < k && col + j < bmp.width; j++) PIXEL(bmp, row + i, col + j).red = rmedia; PIXEL(bmp, row + i, col + j).green = gmedia; PIXEL(bmp, row + i, col + j).blue = bmedia; col += k; row += k; col = 0; return;

4 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: assembly inst. name machine code action assembly inst. name machine code action LDWI d X load word dddd0000 DATA(16) d <- X LDWA d A load word dddd0000 ADDR(16) d <- mem[a] LDWR d a load word ddddaaaa d <- mem[a] LDBI d X load byte dddd0000 DATA(8) d <- X LDBA d A load byte dddd0000 ADDR(16) d <- mem[a] LDBR d a load byte ddddaaaa d <- mem[a] STWA s A store word ssss0000 ADDR(16) mem[a] <- s STWR s a store word ssssaaaa mem[a] <- s STBA s A store byte ssss0000 ADDR(16) mem[a] <- s STBR s a store byte ssssaaaa mem[a] <- s MV s d move ssssdddd d <- s PUSH s push ssss0000 push (s) POP d pop dddd0000 d <- pop () SPRD d read SP 00001ssss0000 d <- SP SPWR s write SP ssss0000 SP <- s ADD s d add ssssdddd d <- d + s SUB s d subtract ssssdddd d <- d - s NOT r bitwise NOT rrrr0000 r <- ~r AND s d bitwise AND ssssdddd d <- d & s OR s d bitwise OR ssssdddd d <- d s XOR s d bitwise XOR 01000ssssdddd d <- d ^ s INC r increment rrrr0000 r <- r + 1 DEC r decrement rrrr0000 r <- r + 1 LSH r left shift 01000rrrr0000 r <- r << 1 RSH r right shift 01001rrrr0000 r <- r >> 1 INW d A input word dddd0000 IN_ADDR(16) d <- read[a] INB d A input byte dddd0000 IN_ADDR(16) d <- read[a] OUTW s A out word ssss0000 OUT_ADDR(16) out[a] <- s OUTB s A out byte ssss0000 OUT_ADDR(16) out[a] <- s TSTI A test input IN_ADDR(16) if completed then Z <- 1 else Z <- 0 TSTO A test output OUT_ADDR(16) if completed then Z <- 1 else Z <- 0 BR A branch ADDR(16) PC <- A JMP F jump FFFFFFFF PC <- PC + F JMPZ F jump if zero FFFFFFFF if (z == 1) PC <- PC + F JMPNZ F jump if not zero FFFFFFFF if (z == 0) PC <- PC + F JMPN F jump if negative FFFFFFFF if (N == 1) PC <- PC + F JMPNN F jump if not neg FFFFFFFF if (N == 0) PC <- PC + F JMPC F jump if carry FFFFFFFF if (C == 1) PC <- PC + F JMPV F jump if overflow FFFFFFFF if (V == 1) PC <- PC + F CALL A subroutine call ADDR(16) push (PC); PC <- A RET return from sub PC <- pop() HLT halt 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) 5. (10 punti) Si traduca in linguaggio assembler e in linguaggio macchina il seguente frammento di codice, con le seguenti assunzioni: l indirizzo della stringa s sia già stato memorizzato nel registro R10; la variabile ch venga memorizzata nel registro R11; la funzione toupper, della libreria standard del linguaggio C, sia disponibile all indirizzo di memoria 00AA e preveda il passaggio dell argomento nel registro R1 e la restituzione del risultato nel registro R0. while ((ch = *s)!= '\0') *s = toupper (ch); s++; LOOP: LDBR R11 R10 ; while ((ch = *s)!= '\0') JMPZ CONTINUE ; MV R11 R1 ; *s = toupper (ch); CALL TOUPPER STBR R0 R10 INC R10 ; s++; JMP LOOP ; CONTINUE:... BA LOOP: LDBR R11 R10 ; while ((ch = *s)!= '\0') 31 0C JMPZ CONTINUE ; C2 B1 MV R11 R1 ; *s = toupper (ch); CALL TOUPPER C8 AA 00 0A STBR R0 R10 33 A0 INC R10 ; s++; 48 F0 JMP LOOOP ; C1 00 CONTINUE:... CF

5 6. (3 punti) Come è noto, in un sistema di memoria virtuale basato su paginazione ad ogni pagina è associata una entry nella page table. Quali informazioni contiene? bit di presenza (in memoria centrale) se è presente, l'indirizzo della pagina di memoria, altrimenti, l'indirizzo all'interno del page file informazioni di protezione (ereditate dal segmento di cui attualmente fa parte) informazioni relative all'utilizzo e alla modifica del contenuto