Harjoitukset
Tietokoneen toiminta, Kesä 2002, LH 6
Nämä tehtävät tehdään harjoituksissa 3.9.2002.
Tee tehtävät yksi kerrallaan haluamassasi järjestyksessä. Tarvittaessa
pyydä apua paikalla olevilta ohjaajilta. Halutessasi voit tehdä tehtäviä
pienessä ryhmässä, mutta kaikkien tulee silti kirjoittaa omat vastauksensa ja
tehdä omat ohjelmansa omalla koneellaan. Saatuasi valmiiksi jonkun tehtävän
(joukon tehtäviä), voit pyytää ohjaajaa tarkistamaan suorituksesi.
Ennen pois lähtöäsi varmista vielä, että ohjaajat ovat kirjanneet kaikki
tekemäsi tehtävät. Harjoitustehtäviä voi toki tehdä vielä kotonakin,
mutta kurssin läpipääsyyn ja arvosanaan vaikuttavat vain harjoitustilanteessa
kirjatut tehtävät. Kurssin suoritus edellyttää aktiivisuutta myös
harjoitustehtävien suhteen.
- [2 htp] Jump table. Pitkät valintalauseet (switch-lauseet) voivat
hidastaa ohjelman suoritusta huomattavasti, jos usein suoritettavassa
silmukassa joka kerta valitaan yksi kerrallaan oikea case-tapaus esimerkiksi
60 eri mahdollisuuden joukosta. Tähän menee keskimäärin 30 vertailua ja
kuhunkin vertailuun ainakin 2 konekäskyä!
Jos valinta-arvot ovat kokonaislukuarvoisia, nollasta alkavia ja
muodostavat (liki) yhtenäisen arvoalueen, niin usean if-then-else
-vertailun asemesta voidaan käyttää hyppytaulua (jump table). Hyppytaulun
avulla päästää oikeaan case-tapaukseen aina suoraan muutamalla
konekäskyllä. Hyppytaulu sisältää monta hyppykäskyä (yksi per
case-tapaus), joista valintamuuttujan perusteella valitaan indeksoitua
osoitusmoodia käyttäen oikea hyppykäsky. Esimerkiksi, jos rekisteri R3
sisältää valinta-arvon ja hyppytaulun osoite on JTBL, niin oikeaan
case-tapaukseen (siihen liittyvään hyppykäskyyn) päästään konekäskyn
"JUMP JTBL(R3)" avulla.
- Anna (Koksissa suorituskelpoinen) ttk-91 esimerkki hyppytaulun
käytöstä, kun case-tapauksia on 10.
- Miten em. valintalause toteutetaan, jos hyppytaulussa onkin
hyppykäskyjen asemesta ainoastaan case-tapausten osoitteet? Anna
toteutus samalle esimerkille kuin kohdassa (a).
- Milloin toteutustapa (a) on parempi kuin (b)? Miksi?
- Milloin toteutustapa (b) on parempi kuin (a)? Miksi?
- Jos kukin case-tapaus vaatii 10 konekäskyä ja case-tapauksia on 60,
niin kuinka paljon (%) hyppytaulun käyttö nopettaa valintalauseen
suoritusta (verrattuna usean peräkkäisen vertailun toteutukseen)?
Eroavatko em. toteutustavat (kohdat a ja b) tässä suhteessa?
-
- Java ohjelmia (tavukoodia) voidaan suorittaa (ainakin) neljällä eri
tavalla: tulkitsemalla, tavallisella käännöksellä, Just-In-time
-käännöksellä tai suoraan Java-suorittimella.
- Anna esimerkkejä tilanteesta, jolloin tulkitseminen olisi parempi
kuin muut vaihtoehdot. Perustele, miksi muut tavat olisivat huonompia.
- Anna vastaavat esimerkit ja perustelut tilanteista, jolloin muut e.m.
vaihtoehdoista olisivat parhaita vaihtoehtoja.
- Mikä olisi paras vaihtoehto (Java) ohjelmoinnin harjoitustyön
suorittamiseen? Miksi?
- Mitä prosesseja järjestelmässä tarvitaan ohjelman
suoritushetkellä, jos Java ohjelmaasi MyProg suoritetaan 1)
tulkitsemalla, 2) tavallisella käännöksellä, 3) Just-In-Time
-käännöksellä tai 4) suoraan Java-suorittimella?
- Java virtuaalikone. Tee seuraavat oletukset. X, Y ja Z ovat paikallisia
muuttujia numero 3, 4 ja 5. Tbl osoittaa 20 alkioiseen taulukkoon ja se
(Tbl) on talletettu paikalliseen muuttujaan numero 6.
- Anna konekäskyt, joilla X:n arvoa kasvatetaan 5:llä.
- Anna konekäskyt, joilla X:n arvoksi tulee Y+Z
- Anna konekäskyt, joilla Y:n arvoksi tulee Tbl[3]
- Javan suoritus. Missä olosuhteissa Javalla tehdyn ohjelman suoritus olisi
nopeampaa/hitaampaa kuin saman ohjelman C:llä tai C++:lla tehty toteutus?
Miksi?
- Itseään muuttava koodi. Joissakin suorittimissa, ttk-91 mukaanlukien,
voidaan muistipaikan arvoa tulkita sekä koodina että datana. Tämä
mahdollistaa itseään muuttavien ohjelmien toteuttamisen. Itseään
muuttavassa ohjelmassa muutetaan suoritettavia konekäskyjä ennen niiden
suoritusta. Joissakin tapauksissa tämä voi johtaa nopeampaan koodiin kuin
tavanomaisemmat ratkaisut. Esimerkiksi, jokin usein suoritettu valinta
voidaan jättää kokonaan pois, kun käskysarjan valinnan asemesta onkin jo
etukäteen muutettu suoritettavaa käskysarjaa halutun mukaiseksi. Yleisesti
ottaen itseään muuttava koodi johtaa aina monimutkaisempiin ohjelmiin,
joiden suoritusta on vaikea ymmärtää ja joissa olevien virheiden
korjaaminen voi olla erittäin vaikeata.
Tee itseään muuttava ttk-91 ohjelma, jossa on käskysarja, joka
- ennen muutosta laskisi yhteen muuttujien X ja Y arvon, mutta
- muutoksen jälkeen laskeekin muuttujien X ja Y tulon. ADD käsky on
siis muutettu MUL käskyksi.
Muutos voidaan tehdä esimerkiksi vaihtamalla koko käsky tai editoimalla
kyseistä käskyä. Kumpaa tapaa käytit? Osaatko tehdä sen sillä toisella
tavalla?
Vihje: käsky "A ADD R2, R3"
voidaan ladata R1:een tavallisella "LOAD R1, A"
käskyllä.
- [1 htp] Vastaa kurssikyselyyn.
Kiinnitä lisähuomiota kohtien 14 ja 19 vastauksiin.
Vastaa kurssikyselyn kohdassa 14 ("Miten kurssia voisi
kehittää?") myös lisäkysymyksiin:
- Montako tuntia olet käyttänyt tähän kurssiin yhteensä tähän
asti aikaa?
Luentojen seuraamiseen? Harjoituksiin? Itseopiskeluun?
- Kuinka suureen osaan luennoista osallistuit? (100%, 90%, ...)
- Oliko aikataulu nopea/sopiva/hidas?
- Käytitkö englanninkielisiä oppikirjoja? Kuinka paljon?
Vastaa kurssikyselyn kohdassa 19 ("Muita kommentteja ...")
myös lisäkysymyksiin:
- Mielipiteesi WebCT:n käytöstä yleensä?
- Mielipiteesi WebCT:n käytöstä sen eri osioiden osalta: luennot,
keskusteluryhmät, chat-keskustelut, kertauskysymykset, ylim.
tehtävät?
Teemu Kerola