Organización del Computador: datalab

Nota: esta es una traducción libre y concisa de las instrucciones originales (en inglés) de los autores del lab. Dichas instrucciones se pueden encontrar en el archivo README.orig.

Tarea

El archivo bits.c tiene un total de trece funciones que se deben implementar. Cada una de estas funciones implementa una cierta operación sobre enteros o números en punto flotante. Es el único archivo que se debe modificar.

Las funciones aparecen en el archivo en orden de dificultad creciente. Se incluye, para cada función en el archivo bits.c, una cabecera con los siguientes apartados:

• Legal ops: la lista de operadores permitidos
• Max ops: el número máximo de operaciones
• Rating: cantidad de puntos que la función contribuye al total de puntos del lab.

Restricciones

El archivo bits.c incluye al principio una explicación detallada de la totalidad de las reglas (o restricciones) de programación. A modo de resumen:

• se permite usar variables locales sin restricción (pero no variables globales). Esto quiere decir que no es necesario intentar “comprimir” la mayor cantidad de operaciones en una sola línea. La asignación no contabiliza como “operación” para max ops. Por ejemplo, a continuación se listan dos soluciones igualmente válidas para el mismo problema, calcular 2^x + 4:

  // Versión 1.
  // Max ops: 2.
  int pow2plus4(int x) {
      return (1 << x) + 4;
  }
  
  // Versión 2.
  // Max ops: 2.
  int pow2plus4(int x) {
      int potencia = (1 << x);
      int suma = potencia + 4;
      return suma;
  }

  (En esta caso particular la primera versión es apropiada, pero para ejercicios de mayor puntaje se recomienda el uso de variables locales para mejorar la legibilidad.)

• de necesitar el uso de constantes numéricas, solo se las permite en el rango de valores de 0 a 255 (inclusive)

No se permite:

• estructuras de control: if, while, for, etc.
• definir, o usar, macros
• definir, o realizar llamadas a, funciones
• el uso de conversiones explícitas entre tipos (casts)
• uso de variables de tipo distinto a int (o unsigned para las funciones de punto flotante)
• cualquier operador no incluido en la lista de Legal ops de la función.

Restricciones relajadas para float

Sí se permite el uso de estructuras de control para las tres funciones de tipo float (las tres últimas del archivo). Las constantes numéricas no pueden ser de tipo float.

Pruebas automáticas

Se incluye en el archivo tests.c un número de pruebas para cada función. Las mismas se pueden correr usando make test:

$ make test
...
Total points: ../33

Comprobación de restricciones

Se incluye en el lab un programa llamado dlc que puede usarse para verificar que la implementación de una función cumple con las restricciones de programación. En otras palabras, dlc comprobará que solo se hace uso de operadores permitidos, y que no se excede el máximo permitido:

$ ./dlc bits.c
dlc:bits.c:181:bitAnd: Illegal operator (||)

Se puede combinar dlc con test usando make grade:

$ make grade
1. Running './dlc -z' to identify coding rules violations.
2. Compiling and running './btest -g' to determine correctness score.
3. Running './dlc -Z' to identify operator count violations.
4. Compiling and running './btest -g -r 2' to determine performance score.
5. Running './dlc -e' to get operator count of each function.

Score = ../59 [../33 Corr + ../26 Perf] (.. total operators)

Herramientas adicionales

Se incluyen dos programas adicionales, ishow y fshow que muestran la representación de enteros y números en punto flotante, respectivamente. Es particularmente útil para estos últimos pues se muestra la representación en bits, así como el exponente, etc.

$ make
...
$ ./ishow 0x27
Hex = 0x00000027,	Signed = 39,	Unsigned = 39

$ ./ishow 27
Hex = 0x0000001b,	Signed = 27,	Unsigned = 27

$ ./fshow 0x15213243
Floating point value 3.255334057e-26
Bit Representation 0x15213243, sign = 0, exponent = 0x2a, fraction = 0x213243
Normalized.  +1.2593463659 X 2^(-85)

$ ./fshow 15213243
Floating point value 2.131829405e-38
Bit Representation 0x00e822bb, sign = 0, exponent = 0x01, fraction = 0x6822bb
Normalized.  +1.8135598898 X 2^(-126)