-128 in modulo e segno su 8 bit non possibile in complemento a 2 su 8 bit , in binario puro su 8 bit non possibile

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1 Università degli Studi di Udine Corsi di laurea in Ingegneria Elettronica Architettura dei calcolatori / Fondamenti di Informatica II 22 febbraio 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. (3 punti) Eseguire le seguenti conversioni (scrivendo il risultato sia in binario che in esadecimale), indicando eventualmente se non sono possibili in modulo e segno su 8 bit non possibile -128 in complemento a 2 su 8 bit , in binario puro su 8 bit non possibile -255 in binario puro su 16 bit non possibile 255 in binario puro su 16 bit , 00FF -1 in complemento a 2 su 64 bit , FFFFFFFFFFFFFFFF 2. (2 punti) Indicare le associazioni corrette. [ ] codifica entropica controllo degli errori [ ] codifica entropica controllo e correzione degli errori [ ] RLE compressione senza perdita [ ] CRC codici a prefisso [ ] matrice di quantizzazione compressione con perdita [ ] codifica entropica controllo degli errori [ ] codifica entropica controllo e correzione degli errori [ X] RLE compressione senza perdita [ ] CRC codici a prefisso [ X] matrice di quantizzazione compressione con perdita

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); 3. (12 punti) Nei montaggi video, l effetto di dissolvenza (anche detto crossfade ) consiste nel passare gradualmente da un immagine ad un altra. Ogni pixel durante la transizione tra le due immagini assume un valore ottenuto dalla media pesata dei valori dei due corrispondenti pixel delle immagini originali. Naturalmente, il peso varia da 100%:0% a 0%:100% passando dalla prima alla seconda immagine. Si scriva un programma che generi i fotogrammi intermedi di una tale transizione. Il programma deve ricevere sulla riga di comando, nell ordine, i seguenti parametri: nome del file contenente la prima immagine nome del file contenente la seconda immagine (di dimensioni identiche alla prima) numero N di fotogrammi da generare Il programma deve generare N+1 file bitmap di uscita, di nome crossfade_0.bmp, crossfade_1.bmp, crossfade_2.bmp,... crossfade_n.bmp (dove N sarà il numero inserito sulla riga di comando), contenenti ciascuno una delle immagini intermedie. Poiché la transizione risulta divisa in N intervalli, ad ogni passo il peso della prima immagine diminuirà di 1/N e quello della seconda aumenterà di 1/N. Il primo file generato (crossfade_0.bmp) conterrà la transizione con pesi 100%:0%, e sarà quindi uguale alla prima immagine, mentre l ultimo file generato conterrà la transizione con pesi 0%:100%, e sarà quindi uguale alla seconda immagine. La figura riporta un esempio di transizione con N = 3. crossfade_0.bmp crossfade_1.bmp crossfade_2.bmp crossfade_3.bmp Suggerimenti: si usi la funzione sprintf per generare i nomi dei file di uscita; si scriva una generica funzione che misceli due immagini in parti proporzionali ad un valore passato come argomento. #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <string.h> #include <math.h> #include "bmp.h" #define OUT_FILE_BASE_NAME "crossfade_" #define OUT_FILE_EXT ".bmp" void mix (BITMAP img1, BITMAP img2, BITMAP imgout, double p); int main (int argc, char *argv[]) FILE *fp1, *fp2, *fpout;

3 char filename[64]; int n, i; BITMAP img1, img2, imgout; if (argc!= 4) printf ("ARGOMENTI: <file in> <file out> <N>\n"); if ((fp1 = fopen (argv[1], "rb")) == NULL) printf ("Error opening input file 1\n"); if ((fp2 = fopen (argv[2], "rb")) == NULL) printf ("Error opening input file 2\n"); n = atoi (argv[3]); img1 = ReadBitmap (fp1); fclose (fp1); img2 = ReadBitmap (fp2); fclose (fp2); if (img1.height!= img2.height img1.width!= img2.width) printf ("Images have different sizes\n"); imgout = CreateEmptyBitmap (img1.height, img1.width); for (i = 0; i <= n; i++) sprintf (filename, "%s%d%s", OUT_FILE_BASE_NAME, i, OUT_FILE_EXT); if ((fpout = fopen (filename, "wb")) == NULL) printf ("Error opening output file %s\n", filename); mix (img1, img2, imgout, i / (double) n); WriteBitmap (imgout, fpout); fclose (fpout); ReleaseBitmapData (&img1); ReleaseBitmapData (&img2); ReleaseBitmapData (&imgout); return EXIT_SUCCESS; void mix (BITMAP img1, BITMAP img2, BITMAP imgout, double p) int r, c; for (r = 0; r < imgout.height; r++) for (c = 0; c < imgout.width; c++) PIXEL (imgout, r, c).red = PIXEL (img1, r, c).red * (1-p) + PIXEL (img2, r, c).red * p; PIXEL (imgout, r, c).green = PIXEL (img1, r, c).green * (1-p) + PIXEL (img2, r, c).green * p; PIXEL (imgout, r, c).blue = PIXEL (img1, r, c).blue * (1-p) + PIXEL (img2, r, c).blue * p;

4 return; 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 ssss0000 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 ssssdddd d <- d ^ s INC r increment rrrr0000 r <- r + 1 DEC r decrement rrrr0000 r <- r + 1 LSH r left shift rrrr0000 r <- r << 1 RSH r right shift rrrr0000 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 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) 4. (5 punti) La funzione char *strstr(const char *S1, const char *S2) della libreria standard del linguaggio C cerca la stringa S2 in S1 e restituisce l indirizzo dell inizio della prima occorrenza di S2. Se S2 non è presente in S1 restituisce NULL (ovvero un puntatore di valore zero). Si assuma di avere già a disposizione la funzione STRNCMP che confronta due stringhe, i cui indirizzi sono contenuti nei registri R1 e R2, per una lunghezza massima di caratteri pari al valore contenuto nel registro R3. Se le due stringhe sono uguali almeno per i primi R3 caratteri la funzione restituisce zero, e un valore diverso da zero altrimenti. Si assuma infine che sia anche già disponibile la funzione STRLEN, che restituisce in R0 la lunghezza della stringa il cui indirizzo è passato nel registro R1. Nel seguito è riportata una implementazione della funzione STRTR in linguaggio assembler, in cui l indirizzo di S1 è passato nel registri R1 e quello di S2 in R2. La si completi. STRSTR: ; salva nello stack l indirizzo della stringa S1 ; salva nello stack l indirizzo della stringa S2 MV R2 R1 ; prepara la chiamata a STRLEN CALL STRLEN ; calcola la lunghezza della stringa S2 MV R0 R3 ; copia la lunghezza della stringa S2 in R3 ; ripristina l indirizzo della stringa S2 in R2 ; ripristina l indirizzo della stringa S1 in R1 L_STRSTR: CALL STRNCMP ; confronta S1, a partire da R1, con S2 per una ; lunghezza massima pari alla lunghezza di S2 (in R3) MV R0 R10 ; copia il risultato in R10 ; se ha restituito zero, STRNCMP ha trovato S2 in S1 INC R1 ; avanza con il puntatore in S1 ; leggi il carattere puntato da R1 ; se siamo alla fine di S1 salta all uscita JMP L_STRSTR ; ripeti la ricerca della sottostringa partendo da R1 FINE_STR: XOR R0 R0 ; azzera R0 TROVATA: MV R1 R0 ; copia l indirizzo in R0 STRSTR: PUSH R1 ; salva nello stack l indirizzo della stringa S1 PUSH R2 ; salva nello stack l indirizzo della stringa S2 MV R2 R1 ; prepara la chiamata a STRLEN CALL STRLEN ; calcola la lunghezza della stringa S2 MV R0 R3 ; copia la lunghezza della stringa S2 in R3

5 POP R2 ; ripristina l indirizzo della stringa S2 in R2 POP R1 ; ripristina l indirizzo della stringa S1 in R1 L_STRSTR: CALL STRNCMP ; confronta S1, a partire da R1, con S2 per una ; lunghezza massima pari alla lunghezza di S2 (in R3) MV R0 R10 ; copia il risultato in R10 JMPZ TROVATA ; se ha restituito zero, STRNCMP ha trovato S2 in S1 INC R1 ; avanza con il puntatore in S1 LDBR R12 R1 ; leggi il carattere puntato da R1 JMPZ FINE_STR ; se siamo alla fine di S1 salta all uscita JMP L_STRSTR ; ripeti la ricerca della sottostringa partendo da R1 FINE_STR: XOR R0 R0 ; azzera R0 TROVATA: MV R1 R0 ; copia l indirizzo in R0 5. (4 punti) Quanto vale il registro R0 al termine dell esecuzione del programma in linguaggio macchina riportato a fianco? Si scriva la traduzione in linguaggio assembler delle istruzioni. R0 = START: FA C3 HLT CF R0 vale 8. START: LDWI R LDWI R LOOP: INC R0 48 DEC R1 49 FA JMPNZ LOOP C3 HLT CF

6 6. (2 punti) Quali di queste informazioni sono contentue nella page table? [ ] pagina accessibile solo in lettura [ ] pagina presente/non presente in memoria centrale/nel page file [ ] indirizzo della pagina in memoria centrale o nel page file [ ] indirizzo della segment table [ ] indirizzo del primo segmento della pagina [ ] indirizzo della linea in memoria centrale [ ] indirizzo della linea in memoria cache [ X] pagina accessibile solo in lettura [ X] pagina presente/non presente in memoria centrale/nel page file [ X] indirizzo della pagina in memoria centrale o nel page file [ ] indirizzo della segment table [ ] indirizzo del primo segmento della pagina [ ] indirizzo della linea in memoria centrale [ ] indirizzo della linea in memoria cache 7. (2 punti) Il seguente diagramma deve rappresentare gli stati in cui si può trovare un processo in un sistema multitasking basato su time sharing e le relative transizioni da uno stato all altro. Lo si completi aggiungendo anche tutti gli archi e le etichette necessarie. (per la soluzione si vedano il libro di testo, gli appunti e i lucidi delle lezioni)