CS221. Архитектура компьютера и операционные системы

Вариант 1

1.  [20 баллов] Создайте функцию SUM_DIG, которая подсчитывает сумму цифр составляющих число. В качестве параметра функции передаётся обрабатываемое число.  Создайте процедуру MAP, которая получает в качестве параметров через стек длину массива, адреса двух массивов одинаковой длины и функцию, которую она применяет к каждому элементу первого массива. Результат применения функции записывается в соответствующий элемент второго массива. В основной программе вызовите процедуру  MAP   для исходного массива {90, 120, 411, 172}, массива для результатов  и функции SUM_DIG. Массив для результатов такого же размера следует объявить в секции неинициализированных данных. После вызова процедуры следует распечатать на консоль массив результатов.
2. [20 баллов] Реализуйте на языке  микроассемблера MAL инструкцию DUP_XYZ Код для инструкции подберите самостоятельно. Для работы инструкции положить на стек три числа v₁, v₂, v_3. Инструкция должна менять содержимое стека следующим образом: значение v₁, должно замениться на сумму трех величин v₁+v₂+v₃, значение v2, должно замениться на разность трех величин v₁-v₂-v₃, значение v₃, должно замениться на v₁+v₂ - v₃ Т.е. если до инструкции стек имел вид ....s , v₁, v₂, v₃  (v₃- значение, лежащее на вершине стека) то после выполнения  DUP_XYZ стек должен иметь вид ...s, v₁+v₂+v₃, v₁-v₂-v₃, v₁+v₂ - v₃. 
3. [20 баллов] Написать программу на языке C, которая использует потоки и разделяемую память для подсчета частоты символов в заданной строке. Программа должна разбивать строку на несколько частей, каждая из которых обрабатывается отдельным потоком.

    

      – Создайте структуру, которая будет содержать:

        ▪ Указатель на строку.

        ▪ Два целых числа: индекс начала и индекс конца части строки, которую будет обрабатывать поток.

        ▪ Массив для хранения частоты символов.

      – Используйте shmget и shmat для создания и подключения к разделяемой памяти, где будет храниться общий массив частоты символов.

    

    

      – Используйте библиотеку pthread для создания нескольких потоков (например, 4 потока).

      – Каждый поток должен обрабатывать свою часть строки и обновлять общий массив частоты символов в разделяемой памяти.

      – Программа должна считывать строку из стандартного ввода.

    

      – Разделите строку на части, которые будут обрабатываться потоками.

      – Используйте мьютексы для синхронизации доступа к общему массиву частоты символов, чтобы избежать состояния гонки.

    

    

      – После завершения работы всех потоков, главный поток должен вывести частоту каждого символа.

Вариант 2

1. [20 баллов] Создайте функцию F, которая  вычисляет значение многочлена по формуле 3x⁴/8+x−12. В качестве параметра функции передаётся значение x.  Создайте процедуру MAP, которая получает в качестве параметров через стек длину массива, адреса двух массивов одинаковой длины и функцию, которую она применяет к каждому элементу первого массива. Результат применения функции записывается в соответствующий элемент второго массива. В основной программе вызовите процедуру  MAP   для исходного массива {3, 2, 1, 4}, массива для результатов  и функции F. Массив для результатов такого же размера следует объявить в секции неинициализированных данных. После вызова процедуры следует распечатать на консоль массив результатов.
2. [20 баллов] Реализуйте на языке  микроассемблера MAL инструкцию DUP_ZYX Код для инструкции подберите самостоятельно. Для работы инструкции положить на стек три числа v₁, v₂, v_3. Инструкция должна менять содержимое стека следующим образом: значение v₁, должно замениться на v₁+v₂-v₃, значение v2, должно замениться на разность трех величин v₁-v₂-v₃, значение v₃, должно замениться на на сумму трех величин v₁+v₂+v₃ Т.е. если до инструкции стек имел вид ....s , v₁, v₂, v₃  (v₃- значение, лежащее на вершине стека) то после выполнения  DUP_ZYX стек должен иметь вид ...s, v₁+v₂-v₃, v₁-v₂-v₃, v₁+v₂ +v₃. 
3. [20 баллов] Написать программу на языке C, которая использует потоки и разделяемую память для подсчета частоты элементов в заданном массиве целых чисел. Программа должна разбивать массив на несколько частей, каждая из которых обрабатывается отдельным потоком.

    

      – Создайте структуру, которая будет содержать:

        ▪ Указатель на массив.

        ▪ Два целых числа: индекс начала и индекс конца части массива, которую будет обрабатывать поток.

        ▪ Массив для хранения частоты элементов массива.

      – Используйте shmget и shmat для создания и подключения к разделяемой памяти, где будет храниться общий массив частоты элементов массива.

    

    

      – Используйте библиотеку pthread для создания нескольких потоков (например, 4 потока).

      – Каждый поток должен обрабатывать свою часть массива целых чисел и обновлять общий массив частоты элементов массива в разделяемой памяти.

      – Программа должна считывать массив из файла.

    

      – Разделите массив на части, которые будут обрабатываться потоками.

      – Используйте мьютексы для синхронизации доступа к общему массиву частоты символов, чтобы избежать состояния гонки.

    

    

      – После завершения работы всех потоков, главный поток должен вывести частоту каждого числа из исходного массива.