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1 1. Resolver las siguientes conversiones razonando los pasos seguidos (total 3 a. Dado el número expresado en decimal, calcular su representación numérica en signo y magnitud, en complemento a 2 y en exceso (también denominada sesgada) utiliz ando 16 bits (1 punto). b. Calcular el valor decimal del número N = suponiendo que N está representado en Complemento a 1. Calcular el valor decimal suponiendo que N está representado en exceso (1 punto). c. Calcular el valor decimal del siguiente número: Sabiendo que está representado siguiendo la normalización IEEE 754 para la representación de datos de tipo real, en precisión simple (1 punto). SOLUCIÓN: a) Signo y magnitud: Comprobamos que el número es representable en signo y magnitud utilizando 16 bits. Rango de representación: [-(2 15-1), ] = [-32767, 32767] => está dentro del rango luego es representable. Transformamos a binario el valor absoluto del número, para lo cual nos podemos ayudar de su representación en hexadecimal 18525/16 => cociente 1157 resto / 16 => cociente 72 resto 5 72 / 16 => cociente 4 resto 8 Nos quedamos con el último cociente y los restos en orden inverso 18525) 10 = 485D) 16 = ) 2 En la representación en signo y magnitud, el bit más significativo representa el signo, tomando valor 1 para los números negativos y 0 para los positivos. En este caso Bit de signo=0 Con los otros 15 bits representaremos el valor absoluto del número, que como hemos calculado previamente es Magnitud= Por tanto, representación en signo y magnitud: Complemento a 2: Rango de representación: [-2 15 rango luego es representable., ] = [-32768, 32767] => está dentro del En la representación de enteros en complemento a 2, el signo se representa igual que en signo y magnitud. Si el número es positivo, el resto de los bits representan su valor absoluto en binario natural, y si es negativo su complemento a 2. En nuestro caso es positivo, por tanto la representación en complemento a 2 será igual que en signo y magnitud: representación en complemento a 2:

2 Representación en exceso: Rango de representación [-32768, 32767] => está dentro del rango luego es representable. El sesgo es 2 15, por tanto se representará el número =51293 Hallando el valor binario de nos quedaría representación en exceso: El mismo resultado se habría obtenido si simplemente invertimos el bit más significativo de la representación en complemento a 2. También podríamos haber efectuado la suma en binario, ya que tenemos calculada la representación del 18525, y la representación en binario de 2 15 es inmediata: b) Valor de N= suponiendo que N está representado en complemento a 1 El bit más significativo es 1, lo que nos indica que es la representación en complemento a 1 de un número negativo. Por tanto los 15 bits restantes representarán el complemento a 1 de su valor absoluto. El complemento a 1 es el resultante de cambiar los ceros por unos y viceversa del binario natural. Por tanto el binario natural que representa el valor absoluto de N será: Cuyo valor en decimal es: = 719 El valor del número N, puesto que es negativo, será -719 Valor de N= suponiendo que N está representado en exceso En este caso la ristra de unos y ceros representa el valor decimal de N más el sesgo, siendo el sesgo = 64816

3 Valor decimal de N = = c) Valor decimal de sabiendo que está representado según el estandar IEEE 754 en precisión simple Según el estándar IEEE 754: Bit más significativo = 1 => signo negativo 8 bits siguientes representan el exponente con un sesgo de = 127. e = ) 2 = 2 0 ) 10 = 1) 10 Puesto que el exponente se representa sesgado E=e-sesgo= 1-127= bits siguientes representan la mantisa normalizada m=0 M = 1,m = 1 Valor decimal= -M2 E =

4 2. Indicar cuáles de las siguientes afirmaciones son verdaderas y cuáles falsas justificando brevemente la respuesta. (2 1. Un computador dispone de una única unidad de entrada y una única unidad de salida (0,2 2. El ancho del bus de datos limita el tamaño de memoria direccionable (0,2 3. Dados: a. A microprocesador con frecuencia de reloj de 2400 MHz, b. B procesador con frecuencia de reloj de 2600 MHz. c. P programa escrito en lenguaje de alto nivel Es posible que en algún caso el rendimiento del microprocesador A en la ejecución de P sea superior al rendimiento del procesador B en la ejecución de P (0,2 4. Disponiendo de un número N de bits, existe al menos un número entero positivo que es representable utilizando la representación en complemento a 2 y no lo es utilizando la representación en complemento a 1 (0,2 5. Los niveles más altos de la jerarquía de memoria son aquellos cuya velocidad y capacidad son mayores, disminuyendo la velocidad a medida que se desciende en la jerarquía de memoria (0,2 6. Las mejoras introducidas mediante la segmentación de cauce (pipelining) son debidas exclusivamente a que el tiempo que se tarda en ejecutar una instrucción disminuye (0,2 7. Una interrupción supone la detención de la ejecución de un programa antes de que concluya para ejecutar otro programa prioritario que realizará el tratamiento de la interrupción (0,2 8. El contador de programa (PC) es un registro-contador que actúa como contador ascendente binario y que apunta en todo momento a la instrucción que está siendo ejecutada (0,2 9. El tiempo de acceso a memoria disminuye al aumentar el ancho del bus de direcciones (0,2 10. Existen sistemas de compresión que consiguen disminuir el tamaño que ocupan los datos sin que exista pérdida de información (0,2 SOLUCIÓN: 1. Falso, un computador puede disponer (y suele hacerlo) de varias unidades de entrada y de salida, es decir dispositivos por donde se introducen datos e instrucciones en la computadora y dispositivos por donde se obtienen los resultados de los programas ejecutados en la computadora. 2. Falso, el tamaño de memoria direccionable viene limitado por el ancho del bus de direcciones 3. Verdadero, puesto que el rendimiento de un procesador no viene determinado únicamente por su frecuencia de reloj, sino que influyen otros factores como el repertorio de instrucciones, longitud de palabra, etc. 4. Falso. En el caso de los números positivos, la representación en complemento a 2 y la representación en complemento a 1 coinciden. 5. Falso. Los niveles más altos de la jerarquía de memoria son aquellos con mayor velocidad pero menor capacidad. 6. Falso. Las mejoras se deben principalmente a que se ejecutan más instrucciones por unidad de tiempo. 7. Verdadero. Cuando se produce una interrupción se ejecuta un programa prioritario encargado de gestionar la interrupción, deteniéndose el programa que estaba en ejecución en el momento de producirse la interrupción. 8. Falso. El contador de programa apunta a la siguiente instrucción a ejecutar. 9. Falso. El ancho del bus de direcciones determina la cantidad de memoria direccionable. 10. Verdadero. Algunos métodos de compresión consiguen disminuir el tamaño que ocupan los datos sin que exista pérdida de información. Por ejemplo, la codificación por longitud de secuencias, codificación relativa o incremental, codificación dependiente de la frecuencia, etc.

5 3. Responder brevemente a cada una de las cuestiones siguientes (3 puntos en total): a) Un proceso en ejecución acaba su trabajo y termina Qué operaciones básicas son necesarias para limpiar y continuar con otro proceso? (Estados por los que pasa el proceso y explicación de lo que ocurre) (0,75 b) Explicar los conceptos de gestión de memoria por segmentación y paginación (sin memoria virtual). Cuál es la diferencia principal entre la gestión de memoria por partición estática y paginación (sin memoria virtual)? Y entre segmentación sin memoria virtual y segmentación con memoria virtual? (0,75 c) Describir brevemente el proceso de traducción de un lenguaje del programa fuente escrito en un lenguaje de alto nivel al programa objeto. Ocupan los comentarios espacio en el programa fuente? Y en el programa objeto? Qué parte del proceso de traducción se ocupa de los comentarios? Qué hace con ellos? (0,75 d) Describir brevemente qué tipos de usuarios debe soportar un sistema gestor de BD y cual es la relación de cada uno con la BD (operaciones típicas, visión de la BD, etc) (0,75 SOLUCIÓN: a) Cuando un proceso en ejecución acaba su tarea el sistema operativo entra en ejecución. El sistema operativo pasa al proceso del estado activo al estado concluido y lo desaloja de la memoria principal. En el estado concluido el proceso permanece el tiempo suficiente para que el SO recoja las estadísticas necesarias (p. Ej. Tiempo de CPU usado). El SO al mismo tiempo elige un proceso para ejecutar que se encuentre en el estado preparado para ejecutar y restaura el contexto del nuevo proceso en los registros de la CPU (contador de programa, puntero de pila, etc.). Por último ese proceso pasa al estado activo y el SO le deja la CPU. b) Segmentación sin memoria virtual: En ella el SO asigna zonas de memoria física de longitud variable a los procesos. Un programa en memoria principal se separa en tres partes: el segmento de datos, el segmento de código y el segmento de pila. Estos segmentos a su vez pueden subdividirse en más segmentos. En cualquier caso todo el programa se encuentra completamente en memoria para poder ejecutarlo y aunque sus tres segmentos no se encuentren uno inmediatamente a continuación del otro. Segmentación con memoria virtual: Con la memoria virtual sólo parte del proceso necesita estar en memoria en un momento dado. Sin memoria virtual todo el programa debe de estar en memoria para poder ejecutarse. La ventaja de la memoria virtual es que permite un mejor uso de la memoria principal al permitir un mayor número de procesos en memoria. c) Un programa fuente escrito en un lenguaje de alto nivel se transforma en el programa objeto a través de las siguientes fases: 1) Análisis Léxico: El texto del programa fuente se divide en cadenas de texto (o tokens) reconocidas en el vocabulario del lenguaje de alto nivel (identificadores, operadores de suma, de multiplicación, de asignación, etc). 2) Análisis Sintáctico: Se identifican las combinaciones de tokens reconocidas

6 por la sintaxis del lenguaje (especificada en una gramática) y se construye una representación en árbol de las sentencias que aparecen en el programa fuente. Se comprueba que todas las secuencias de tokens son correctas. 3) Análisis Semántico: Se analiza el árbol procedente del análisis sintáctico para comprobar principalmente la coherencia de tipos (en un determinado lenguaje un carácter no se puede asignar a un número real, por ejemplo). 4) Generación de código intermedio: Se transforman las sentencias procedentes del análisis sintáctico en una secuencia de operaciones más sencillas y que son una especie de ensamblador para una máquina virtual. 5) Optimización: Se reordenan o eliminan operaciones del código intermedio generado en busca de una mayor eficiencia en tiempo de ejecución o un menor tamaño en memoria del código objeto resultante (menor número de instrucciones). 6) Generación de código objeto: Se transforma el código intermedio optimizado en ensamblador o código máquina (en general, varias instrucciones de ensamblador por cada una de código intermedio). Los comentarios se escriben en el código fuente para clarificar determinadas decisiones de codificación y son eliminados en el análisis léxico. Por tanto, no ocupan espacio en el programa objeto y sí en el fuente (son caracteres que ocupan espacio en disco). d) Usuarios normales: Acceden a una o varias bases de datos a través de programas de aplicación. No realizan consultas directas a través del Lenguaje de Manipulación de Datos sino a través de una interfaz de usuario. En general sólo podrán ver una parte de la base de datos a través de una vista definida por el diseñador de la misma. Usuarios sofisticados: Un analista financiero por ejemplo, realiza consultas en el lenguaje de manipulación de datos del SGBD que no están preprogramadas en una aplicación. Programadores de aplicaciones: Los programadores de aplicaciones utilizan consultas en el lenguaje de manipulación de datos (DML) del SGBD embebidas en el código fuente de su programa. Un preprocesador transforma las sentencias del DML en llamadas a procedimientos o funciones del lenguaje de alto nivel empleado antes de compilarlo. Administradores de Bases de Datos (DBA): Un DBA es el encargado de establecer las estructuras de la base de datos (por ejemplo una tabla en SGBD relacionales) a través del lenguaje de definición de datos (DDL).

7 4. Se tiene una unidad de disco duro de brazo móvil de las siguientes características (2 puntos): 4 superficies 256 pistas por superficie La pista más externa tiene un radio de 5 cm y una densidad de grabación lineal de 6518,99 bits/cm. Velocidad de transferencia bits/s. Los sectores tienen 1024 bytes de información neta (para el usuario) y 256 bytes de direccionamiento e información auxiliar. Se pide: Calcular el número de sectores por pista y capacidad neta del disco (1 punto). Calcular la velocidad de rotación del disco (1 punto). Nota: Recordar que una pista es una circunferencia SOLUCIONES: a) La pista es una circunferencia y nos dan la densidad de grabación lineal en bits/cm de la pista más externa. Calculando la longitud de la circunferencia (2*pi*radio) en la pista más externa en cm y multiplicando el resultado por la densidad lineal tendremos cuantos bits hay por pista: Número bytes/pista = 2*pi*5 cm*6518,99 bits/cm = bytes/pista El número de sectores/pista será el resultado de calcular el número de bytes por pista entre el número de bytes que hay en un sector. Los bytes en un sector son tanto la información neta, como la información auxiliar, así que el número de sectores por pista resulta (todas las pistas tienen el mismo número de sectores): Número sectores/pista = (Número bytes/pista) / (Número bytes/sector) = 25600/( ) = 20 sectores/pista b) Se pide vueltas/segundo (=pistas/segundo) del disco. Suponiendo que la cabeza lectora sólo lee de la pista en una única superficie a la vez. Dados los bits por segundo que es capaz de leer el disco y los bits por vuelta que es capaz de leer (bits/pista) tendremos cuantas vueltas por segundo da: revoluciones/segundo = revoluciones/bit * bits/segundo = [1/(25600*8)] pistas/bit * bits/seg= 50 rps = 3000 rpm Notar que la velocidad lineal de un punto sobre la pista más externa (cm/segundo) no es lo que se pide, aunque existe una relación entre la velocidad lineal y la velocidad de rotación (angular).

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