UNIVERSITETET I OSLO

Transkript

1 UNIVERSITETET I OSLO Det matematisk-naturvitenskapelige fakultet Eksamen i INF103 Fra brukergrensesnitt til maskinvare Eksamensdag: 15. desember 2001 Tid for eksamen: Oppgavesettet er på 8 sider. Vedlegg: Ingen Tillatte hjelpemidler: Alle Kontroller at oppgavesettet er komplett før du begynner å besvare spørsmålene. Dette oppgavesettet består av 6 oppgaver som kan løses uavhengig av hverandre. Dersom du synes noe i oppgaveteksten er uklart, må du gjøre dine egne forutsetninger; sørg bare for at disse er tydelig angitt. Lykke til! Innhold 1 Boolsk algebra (vekt 16%) side 1 2 Oversettelse (vekt 17%) side 2 3 Socket-programmering (vekt 17%) side 3 4 Flervalgsoppgave (vekt 17%) side 3 5 Programmet time (vekt 17%) side 6 6 Operativsystemer (vekt 16%) side 7 Oppgave 1 Boolsk algebra (vekt 16%) 1a Du skal designe en digital krets som har tre input-signaler a 0, a 1 og a 2 og to output-signaler F 1 og F 2 slik det er vist i figur 1 på neste side. F 1 skal være 1 når nøyaktig ett av input-signalene er 1, og F 2 skal være 1 når nøyaktig to av input-signalene er 1. Sett opp sannhetsverditabell for kretsen og implementer den med logiske porter. (Fortsettes på side 2.)

2 Eksamen i INF103, 15. desember 2001 Side 2 a 0 a 1 a 2 F 1 F 2 Figur 1: Krets til oppgave 1a a 0 a 1 a 2 a 3 G a 4 a 5 Figur 2: Krets til oppgave 1b short maxa (short a[], short n) { short max = a[0], i; for (i = 1; i < n; ++i) { if (a[i] > max) max = a[i]; } } return max; Figur 3: C-funksjonen maxa 1b Vis hvordan du ved hjelp av to stykker av kretsen i oppgave 1a og ekstra porter kan designe en krets som sjekker om nøyaktig to av i alt seks input-signaler er 1 slik det er vist i figur 2. Utgangssignalet G skal være 1 når nøyaktig to input-signaler er 1 og 0 ellers. Oppgave 2 Oversettelse (vekt 17%) I figur 3 er vist funksjonen maxa som finner største verdi i en vektor med n elementer. Oversett denne funksjonen til assemblerkode for LC2. Inn-parametre skal ligge i R0 (adressen til a) og R1 (n) og resultatverdien skal legges i R0. (Fortsettes på side 3.)

3 Eksamen i INF103, 15. desember 2001 Side 3 Oppgave 3 Socket-programmering (vekt 17%) Anta at en dagligvarekjede ønsker å ha felles priser over hele landet på alle varer. For å håndtere dette må hovedkontoret til enhver tid ha anledning til å overføre nye prislister til hvert kassa-apparat i alle butikkene rundt om. I denne oppgaven skal vi ta for oss én måte å gjøre dette på. I hvert enkelt kassa-apparat skal det kjøre en tjener som ligger og lytter på portnummer Maskinen på hovedkontoret skal kunne koble seg opp mot denne tjeneren ved hjelp av TCP, og overføre en fil som inneholder hele den nye prislisten. Oppgaven til tjeneren skal være å ta imot den nye prislisten, og legge den ut på en fil. Prislisten inneholder kun ASCII-tegn og kan være av vilkårlig lengde, men ingen av linjene i prislisten er på mer enn 120 tegn. I tillegg til selve prislisten skal tjeneren få vite fra klienten hvilket tidspunktet prislisten skal tas i bruk, og navnet på den filen prislisten skal legges på. Tjeneren informerer kassa-apparatet om den nye prislisten ved å bruke funksjonen void newpricelist(char filename[], char time[]); hvor tidspunktet angis som 12 tegn (de to første angir sekund, deretter to til minutt, deretter to til dato, to til måned og fire til årstall). Denne funksjonen skal du ikke programmere du skal anta at den allerede finnes. 3a Definér en applikasjonsprotokoll som kan benyttes til kommunikasjon mellom klienten på hovedkontoret og tjeneren som er skissert ovenfor. 3b Programmér tjeneren i eksemplet over slik at den benytter applikasjonsprotokollen din fra oppgave 3a (du skal altså ikke programmere klienten). Oppgave 4 Flervalgsoppgave (vekt 17%) I hver av deloppgavene er det 5 påstander hvorav kun én er korrekt. Svaret skal bestå av tallet som står til venstre for det riktige alternativet eller den riktige påstanden. 4a Uttrykket wy z + w x yz + wyz + xyz kan forenkles til (Fortsettes på side 4.)

4 Eksamen i INF103, 15. desember 2001 Side 4 1. w + z 2. wxyz + x z 3. wz + yz 4. y 5. x 4b Med en 20-bits adresse kan man adressere lokasjoner lokasjoner lokasjoner lokasjoner lokasjoner 4c En av forskjellene mellom en RISC-prosessor og en CISC-prosessor er at 1. CISC-prosessoren har færre instruksjoner enn RISC-prosessoren 2. RISC-prosessoren har variabel instruksjonslengde mens CISCprosessorer har fast instruksjonslengde 3. RISC-prosessorer kan ha pipelining, mens CISC-prosessorer ikke kan ha pipelining fordi instruksjonslengden kan variere 4. RISC-prosessorer aksesserer ekstern hukommelse via egne instruksjoner, mens en CISC-prosessor tillater referanser til ekstern hukommelse som en del av de fleste instruksjoner 5. RISC-prosessorer har færre interne registre enn en CISCprosessor 4d Hvis man skriver til en bestemt lokasjon i cache som inneholder data fra en annen lokasjon kalles dette 1. Write hit 2. Segmentation fault 3. Write miss 4. Read miss 5. Page fault (Fortsettes på side 5.)

5 Eksamen i INF103, 15. desember 2001 Side 5 4e Virtuell hukommelse brukes til å 4f 1. øke størrelsen på cache ved å bruke deler av harddisken i tillegg 2. øke hastigheten på cache ved å bruke harddisken istedenfor 3. øke hastigheten på cache ved å bruke CD-ROM istedenfor 4. avbilde logiske adresser på fysiske adresser 5. avbilde fysiske adresser til lokasjoner i cache Gitt følgende bit-mønster som er en LC-2 instruksjon: Dette er det samme som instruksjonen 4g 1. ADD R5, R4, R3 2. AND R5, R4, R3 3. LDR R1, R3, #0 4. NOT R1, R1 5. STR R1, R1, #15 Gitt en 16-bits prosessor som har indeksert adressering. Anta videre at adressefeltet i en instruksjon som bruker indeksert adressering inneholder verdien 0x2B mens indeksregisteret inneholder 0x5. Instruksjonen skal lese inn en verdi fra hukommelsen. Hvilken verdi blir lest inn gitt utsnittet fra hukommelsen vist i figur 4? Adresse 0x30 0x31 0x32 0x33 0x34 Innhold 0x001B 0x910C 0x67F0 0x000E 0x12A0 Figur 4: Et utsnitt av hukommelsen brukt i oppgave 4g 1. 0x001B 2. 0x910C 3. 0x67F0 4. 0x000E 5. Instruksjonen leser utenfor området vist i figur 4 (Fortsettes på side 6.)

6 Eksamen i INF103, 15. desember 2001 Side 6 4h Gitt en enkel 1-bits ALU vist i figur 5, hvor kontrollsignalene B_Invert = 1 og Operation = 01. Hvilken funksjon utfører ALUen, dvs hvilken funksjon er utsignalet Result? (I alternativene nedenfor betyr + aritmetisk pluss og ikke logisk OR). B invert CarryIn Operation a 0 b 0 1 Result CarryOut Figur 5: En ALU brukt i oppgave 4h 1. Result = a AND b 2. Result = a OR b 3. Result = a + b + CarryIn 4. Result = a + b + CarryIn 5. Result = a AND b Oppgave 5 Programmet time (vekt 17%) I Unix finnes et standardprogram som heter time og som brukes til å måle hvor lang tid det tar å utføre et program. Når vi for eksempel gir kommandoen time cc maxa.c -o maxa skjer det samme som om vi skriver cc maxa.c -o maxa (Fortsettes på side 7.)

7 Eksamen i INF103, 15. desember 2001 Side 7 men etterpå skriver time en kort oversikt over hvor lang tid det tok å utføre kommandoen: real user sys 1s 7s 2s De tre tidene er real er «ekte tid», altså den tiden som vises på armbåndsuret. user er hvor lang prosesseringstid brukerens prosess har brukt. sys er hvor lang prosesseringstid operativsystemet har brukt på å utføre brukerens systemkall. Skriv programmet time i C uten å benytte C-funksjonen system. Programmet skal opprette en barneprosess som skal utføre den oppgitte kommandoen (som vi for enkelhets skyld antar alltid er oppgitt med fullt filnavn, altså som /opt/sunwspro/bin/cc eller tilsvarende). Foreldreprosessen skal vente til barneprosessen er ferdig; da skal den skrive ut tidsforbruket. Hint Til å måle tiden kan du bruke følgende funksjoner: t = time(null) gir antall sekunder siden 1. januar 1970; dette kan brukes til å finne «ekte tid». struct tms ts; times(&ts); user_t = (ts.tms_utime+ts.tms_cutime)/clk_tck; sys_t = (ts.tms_stime+ts.tms_cstime)/clk_tck; gir prosesseringstid for henholdsvis brukerens prosess og operativsystemet. Oppgave 6 Operativsystemer (vekt 16%) Du skal i denne oppgaven foreslå operativsystem-mekanismer for underholdningsmaskiner som skal kunne håndtere filmer og musikk. Operativsystemet skal kunne virke i forskjellige omgivelser. Det skal være egnet i en liten walkman som bare håndterer én bruker og én lydstrøm av gangen, og i større omgivelser hvor det er flere brukere som sitter i forskjellige rom av huset og lytter til forskjellig musikk eller ser forskjellige filmer. Operativsystemet skal støtte disse prosesstypene: Prosesser som styrer brukergrensesnittet til en bruker. (Fortsettes på side 8.)

8 Eksamen i INF103, 15. desember 2001 Side 8 Prosesser som driver avspilling fra disk av en film eller en musikkfil. Prosesser som driver med opptak til disk av en film fra TV eller et kamera. Prosesser som driver med lydopptak til disk fra radio eller mikrofon. Prosesser som driver med nedlasting til disk av lydfiler og filmfiler fra nettet. Antallet prosesser av hver type skal ikke være begrenset av operativsystemet. 6a Hvilken metode for CPU dispatching ville du ha valgt til dette operativsystemet? Begrunn svaret. 6b Hvilke hensyn er det naturlig å ta under høynivåskedulering i et slikt system? Begrunn svaret. 6c Hvilken metode for utlegg av filer på disk ville du ha benyttet her? Begrunn svaret. 6d Hvilken metode ville du ha valgt for håndtering av ledig diskplass i dette systemet? Begrunn svaret.