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

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1 Università degli Studi di Udine Architettura dei calcolatori / Fondamenti di Informatica II (prof. Montessoro) 22 gennaio 2018 Prova scritta per studenti di Ing. Elettronica e Ing. Gestionale immatricolati negli anni accademici e precedenti DURATA DELLA PROVA: 2 ORE 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 complemento a 2 su 8 bit , in complemento a 2 su 8 bit non possibile -128 in binario puro su 8 bit non possibile -255 in binario puro su 8 bit non possibile -1 in complemento a 2 su 64 bit , FFFFFFFFFFFFFFFF 2. (2 punti) Indicare le associazioni ritenute corrette codici polinomiali [ ] compressione [ ] controllo errori [ ] correzione errori singolo bit di parità [ ] compressione [ ] controllo errori [ ] correzione errori RLE [ ] compressione [ ] controllo errori [ ] correzione errori LZW [ ] compressione [ ] controllo errori [ ] correzione errori codici polinomiali [ ] compressione [X] controllo errori [ ] correzione errori singolo bit di parità [ ] compressione [X] controllo errori [ ] correzione errori RLE [X] compressione [ ] controllo errori [ ] correzione errori LZW [X] compressione [ ] controllo errori [ ] correzione errori

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 transizione tra due immagini detto tendina orizzontale ( wipe, in inglese) consiste in una linea verticale che si sposta dall'estremità sinistra a quella destra dello schermo rivelando la nuova 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 wipe_0.bmp, wipe_1.bmp, wipe_2.bmp,... wipe_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 la porzione visibile della prima immagine diminuirà di 1/N e quella visibile 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. wipe_0.bmp wipe_1.bmp wipe_2.bmp wipe_3.bmp Suggerimenti: si usi la funzione sprintf per generare i nomi dei file di uscita; si scriva una generica funzione che componga due immagini in parti proporzionali ad un valore passato come argomento.

3 #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <string.h> #include <math.h> #include "bmp.h" #define OUT_FILE_BASE_NAME "wipe_" #define OUT_FILE_EXT ".bmp" void wipe_mix (BITMAP img1, BITMAP img2, BITMAP imgout, double p); int main (int argc, char *argv[]) FILE *fp1, *fp2, *fpout; char filename[64]; int n, i; BITMAP img1, img2, imgout; if (argc!= 4) printf ("ARGOMENTI: <file in1> <file in2> <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); wipe_mix (img1, img2, imgout, i / (double) n); WriteBitmap (imgout, fpout); fclose (fpout); ReleaseBitmapData (&img1); ReleaseBitmapData (&img2); ReleaseBitmapData (&imgout); return EXIT_SUCCESS;

4 void wipe_mix (BITMAP img1, BITMAP img2, BITMAP imgout, double p) int r, c, threshold; threshold = p * imgout.width; for (r = 0; r < imgout.height; r++) for (c = 0; c < imgout.width; c++) if (c < threshold) PIXEL (imgout, r, c) = PIXEL (img1, r, c); else PIXEL (imgout, r, c) = PIXEL (img2, r, c); 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 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) 4. (4 punti) Facendo uso delle indicazioni presenti nei commenti, si completi il seguente programma in linguaggio assembly, che scambia il contenuto delle variabili X e Y X: word 0AAAA Y: word 0BBBB START: ; R1 <- valore della variabile X ; R2 <- valore della variabile Y ; variabile X <- valore di R2 ; variabile Y <- valore di R1 HLT X: word 0AAAA Y: word 0BBBB START: LDWA R1 X ; R1 <- valore della variabile X LDWA R2 Y ; R2 <- valore della variabile Y STWA R2 X ; variabile X <- valore di R2 STWA R1 Y ; variabile Y <- valore di R1 HLT

5 5. (4 punti) Si traduca in linguaggio macchina il programma dell esercizio precedente, assumendo che sia allocato in memoria a partire dall indirizzo AA X: word 0AAAA AA BB Y: word 0BBBB BB 10 START: LDWA R1 X ; R1 <- valore della variabile X LDWA R2 Y ; R2 <- valore della variabile Y STWA R2 X ; variabile X <- valore di R STWA R1 Y ; variabile Y <- valore di R HLT CF 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. (3 punti) Si descriva brevemente il funzionamento di un sistema operativo time-sharing (per la soluzione si vedano il libro di testo, gli appunti e i lucidi delle lezioni)