Tietokoneen toiminta - Kevät 2004

Harjoitus 6, viikko 19, 3.5.-7.5.

HUOM: Kurssin kurssikuulustelu on: Ti 11.5.2004 klo 16.00 Päärakennus Sali 1

Varaudu esittämään kaikki koksiin liittyvät tehtävät mikrotietokoneella harjoitustilaisuudessa. Tallenna siksi ratkaisusi joko levykkeelle tai fs-verkkolevylle. Ota mukaan myös tuloste ratkaisuistasi.

• Tehtävä 1: Tiedon esitysmuodoista
  Ennakkoon palautettava tehtävä ! Tehtävästä saa yhden koepistettä vastaavan pisteen.
  1. Mitä desimaalilukua 32-bittinen IEEE:n standardin mukainen liukulukuesitys 0xC1600000 tarkoittaa? (Muistathan, että 0x etuliite kertoo, että kyseessä on heksadesimaaliesitys.)
  2. Anna konkreettinen liukulukuesimerkki tilanteesta, jossa X+Y=X, kun Y>0. Kerro ainakin X:n ja Y:n arvot sekä bittiesityksenä että numeerisena.
  3. Oletetaan, että muistipaikkaan 0x124 (tavuosoite) on tallennettu 0x12345 nelitavuisena kokonaislukuna. Anna muistipaikan 0x124 sisältö
     1. Little Endian tallennusmuodossa
     2. Big Endian tallennusmuodossa

  Perustele vastauksesi kussakin kohdassa lyhyesti.

  Laadi selvityksesi tavallisena tekstitiedostona, jossa ei ole mitään erityisiä muotoiluja. Älä siis turhaan käytä tekstinkäsittelyohjelman muotoiluja.

  Palauta laatimasi tekstitiedosto www-sivun http://db.cs.helsinki.fi/~tuohinie/tito/ kautta.

  Palautus pitää tehdä viimeistään 24 tuntia ennen ryhmän alkua. Myöhemmin palautus ei ole mahdollista eikä myöhästyneitä palautusyrityksiä oteta huomioon.

  ---

   

• Tehtävä 2: [ HUOM: 2:n tehtävän arvoinen] Hyppytaulu - 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.

  1. Anna (Koksissa suorituskelpoinen) ttk-91 esimerkki hyppytaulun käytöstä, kun case-tapauksia on 10.
  2. Miten em. valintalause toteutetaan, jos hyppytaulussa onkin hyppykäskyjen asemesta ainoastaan case-tapausten osoitteet? Anna toteutus samalle esimerkille kuin kohdassa (a).
  3. Milloin toteutustapa (a) on parempi kuin (b)? Miksi?
  4. Milloin toteutustapa (b) on parempi kuin (a)? Miksi?
  5. 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?

   

• Tehtävä 3: Java-ohjelmien suoritusvaihtoehdot

  Java-ohjelmia (tavukoodia) voidaan suorittaa (ainakin) neljällä eri tavalla: tulkitsemalla, tavallisella käännöksellä, Just-In-time -käännöksellä tai suoraan Java-suorittimella.

  1. Anna esimerkkejä tilanteesta, jolloin tulkitseminen olisi parempi kuin muut vaihtoehdot. Perustele, miksi muut tavat olisivat huonompia.
  2. Anna vastaavat esimerkit ja perustelut tilanteista, jolloin muut e.m. vaihtoehdoista olisivat parhaita vaihtoehtoja.
  3. Mikä olisi paras vaihtoehto (Java) ohjelmoinnin harjoitustyön suorittamiseen? Miksi?
  4. 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?

   

• Tehtävä 4: Funktio

  Harjoitusten 2 ennakkoon palautettavana tehtävänä oli laatia ohjelma, joka laski yhden Fibonacci-luvun. Muokataan tästä hiukan monipuolisempi ttk-91:n ohjelma. Ohjelman pitää voida tuotaa useita Fibonacci-lukuja yhdellä suorituskerralla. Siirretään myös yhden Fibonacci-luvun laskeminen omaan funktioon.

  1. Tee funktio Fibonacci, jota voidaan käyttää lausekkeessa x=Fibonacci(y). Fibonacci-lukujonossa seuraava luku on kahden edellisen summa.
  2. Tee pääohjelma, joka lukee käyttäjältä lukuja yksi kerrallaan ja tulostaa niihin liittyvän Fibonacci-luvun. Lukuja tulostetaan vain positiivisille kokonaisluvuille. Negatiivinen luku tai nolla päättää ohjelman suorituksen.

  Käytä kurssilla opetettua systemaattista tapaa parametrien ja paluuarvon välittämisessä pääohjelman ja funktion (eli aliohjelman) välillä.

   

• Tehtävä 5: Kurssikysely

  Vastaa kurssikyselyyn. Kiinnitä lisähuomiota kohtien 14 ja 19 vastauksiin.

  Vastaa kurssikyselyn kohdassa 14 ("Miten kurssia voisi kehittää?") myös lisäkysymyksiin:  

  1. Montako tuntia olet käyttänyt tähän kurssiin yhteensä tähän asti aikaa?
     Luentojen seuraamiseen? Harjoituksiin? Itseopiskeluun?
  2. Kuinka suureen osaan luennoista osallistuit? (100%, 90%, ...)
  3. Jos osallistuit lähes kaikkiin luentoihin, niin opitko perusasiat luennoilla vai pitikö niitä vielä kovasti opiskella kirjoista?
  4. Käytitkö englanninkielisiä oppikirjoja? Kuinka paljon?

  ---

  Tiina.Niklander@cs.helsinki.fi