Conta le variabili distinte: la tabella di verità ha 2ⁿ righe, e la prima ha tutti i valori a 1.
Assegna a ogni sottoformula una colonna propria e compila le colonne dall’interno verso l’esterno.
Applica la regola di ogni connettivo: → vale 0 solo per 1 → 0, ↔ vale 1 quando i due lati coincidono.
Per le equivalenze, confronta riga per riga le colonne finali; per un argomento, guarda solo le righe in cui ogni premessa vale 1.
Per negare un enunciato quantificato, sposta ¬ verso l’interno, scambia ∀ e ∃ e nega la formula interna.
Logica digitale: porte, mappe K e flip-flop
Porte di base
A·B, A + B, A′, (A·B)′, (A + B)′, A ⊕ B
Regole booleane
X + X′ = 1, X·X′ = 0, X + XY = X, XY + XY′ = X
De Morgan
(X·Y)′ = X′ + Y′, (X + Y)′ = X′·Y′
Ordine della mappa di Karnaugh
00, 01, 11, 10 (Gray code)
Gruppo di 2ᵏ celle
perde k variabili
Multiplexer 4 a 1
F = A′B′I0 + A′BI1 + AB′I2 + ABI3
Flip-flop
D: Q⁺ = D, T: Q⁺ = T ⊕ Q, JK: Q⁺ = JQ′ + K′Q
Contatori
n bit: 2ⁿ stati; mod N: n minimo con 2ⁿ ≥ N; fout = fclk/N
Contatore asincrono (ripple)
fmax = 1/(n·tpd)
Contatori ad anello e Johnson
n e 2n stati
Metodo
Per un circuito, procedi dagli ingressi all’uscita una porta alla volta e scrivi il valore su ogni filo, oppure scrivi la sua espressione e compila la tabella di verità.
Per la semplificazione, riporta gli 1 (e le condizioni di indifferenza come X) in una mappa di Karnaugh con righe e colonne in codice Gray: 00, 01, 11, 10.
Copri gli 1 con il minor numero possibile di gruppi, i più grandi possibile, di 1, 2, 4, 8 o 16 celle, richiudendoli sui bordi; ogni gruppo è un termine prodotto formato dalle variabili che restano costanti. Raggruppa gli 0 per la forma POS.
Per flip-flop e contatori, leggi gli ingressi a ogni fronte attivo del clock, scrivi lo stato dopo ogni fronte e ricorda che un contatore a n bit ricomincia da capo dopo 2ⁿ stati.
Teoria dei numeri e aritmetica modulare
Divisione con resto
a = q·n + r, 0 ≤ r < n
Euclide
gcd(a, b) = gcd(b, a mod b)
Minimo comune multiplo
lcm(a, b) = a·b/gcd(a, b)
Inversa
a·a⁻¹ ≡ 1 (mod n), gcd(a, n) = 1
Congruenza lineare
a·x ≡ b → x ≡ a⁻¹·b (mod n)
Funzione φ di Eulero
φ(n) = n·∏(1 − 1/p), φ(pᵏ) = pᵏ − pᵏ⁻¹
Fermat
aᵖ⁻¹ ≡ 1 (mod p)
RSA
n = pq, φ = (p − 1)(q − 1), d = e⁻¹ mod φ, c = mᵉ mod n, m = cᵈ mod n
Metodo
Riduci prima ogni numero modulo n; i resti sono compresi tra 0 e n − 1.
Per un MCD, dividi ripetutamente con l’algoritmo di Euclide; l’ultimo resto diverso da zero è il MCD.
Per un inverso, esegui l’algoritmo esteso e tieni il coefficiente di a; aggiungi n se è negativo.
Risolvi a·x ≡ b moltiplicando per a⁻¹; combina due congruenze scrivendo x = r₁ + m₁k.
Per le potenze, scrivi l’esponente in binario ed eleva al quadrato ripetutamente; in RSA, d = e⁻¹ mod φ(n) con φ(n) = (p − 1)(q − 1).
Teoria dei grafi
Lemma delle strette di mano
Σ deg(v) = 2|E|
Grafi completi
|E(Kn)| = n(n − 1)/2, |E(Km,n)| = m·n
Grafo regolare
|E| = n·k/2
Albero e foresta
|E| = n − 1, |E| = n − c
Foglie di un albero
L = 2 + Σ (deg(v) − 2) over deg(v) ≥ 3
Eulero
circuito: tutti i gradi pari; cammino: esattamente 2 gradi dispari
Cicli hamiltoniani in Kn
(n − 1)!/2
Aggiornamento di Dijkstra
d(v) = min(d(v), d(u) + w(u, v))
Cammini di lunghezza L
(Mᴸ)ij
Metodo
Scrivi il grado di ogni vertice; la somma dei gradi è il doppio del numero di lati.
Nelle domande su Eulero, verifica che il grafo sia connesso e conta i vertici di grado dispari.
Per gli alberi, usa n − 1 lati e il lemma delle strette di mano.
Per Dijkstra, tieni una tabella delle distanze provvisorie e a ogni passo fissa il vertice non ancora fissato con la distanza minima.
Per un albero di copertura minimo, ordina i lati per peso e salta ogni lato che chiude un ciclo (Kruskal), oppure fai crescere un solo albero a partire da un vertice iniziale (Prim).
Sottoreti IPv4
Host per sottorete
2(32 − prefix) − 2 (/31: 2, /32: 1)
Dimensione del blocco
256 − (mask octet)
Indirizzo di rete
IP AND maschera
Indirizzo di broadcast
IP OR (NOT maschera): tutti i bit di host a 1
Sottoreti da n bit presi in prestito
2n
2Esercizi
1.Sistemi di numerazioneMedia
Imposta i bit in modo che memorizzino −99 in complemento a due a 8 bit. Letto come numero senza segno, qual è il valore U dello schema?
N = −998 bit
U =
2.Sistemi di numerazioneDifficile
Qual è l'intero più negativo N memorizzabile in complemento a due a 10 bit?
10 bit
N =
3.Logica proposizionale e dimostrazioniMedia
Quale formula è logicamente equivalente a ¬(q → r)? Clicca su di essa.
¬(q → r)
1¬q → ¬r
2¬q ∧ r
3¬q ∨ ¬r
4q ∧ ¬r
4.Logica proposizionale e dimostrazioniDifficile
Quale enunciato è equivalente a ¬∀x ∀y (R(x, y) → R(y, x)), con la negazione spostata fino in fondo all’interno? Clicca su di esso.
¬∀x ∀y (R(x, y) → R(y, x))
1∃x ∃y (R(x, y) ∧ ¬R(y, x))
2∃x ∃y (¬R(x, y) ∧ ¬R(y, x))
3∃x ∃y (R(x, y) → ¬R(y, x))
4∀x ∀y (R(x, y) ∧ ¬R(y, x))
5.Logica digitale: porte, mappe K e flip-flopMedia
Usa la mappa di Karnaugh per trovare la forma minima a somma di prodotti (SOP) di F(A, B, C, D) = Σm(0, 9, 13, 14). Quanti letterali L contiene in totale (una variabile con apice conta come un letterale)?
F(A, B, C, D) = Σm(0, 9, 13, 14)
L =
6.Logica digitale: porte, mappe K e flip-flopDifficile
Un contatore ad anello è formato da 5 flip-flop D con l’ultima uscita riportata sul primo ingresso, e parte con un solo 1. Quanti stati diversi N attraversa?
n = 5
N =
7.Teoria dei numeri e aritmetica modulareMedia
Trova il più piccolo intero positivo x con x ≡ 1 (mod 8) e x ≡ 0 (mod 11).
x ≡ 1 (mod 8)x ≡ 0 (mod 11)
x =
8.Teoria dei numeri e aritmetica modulareDifficile
Cifra il messaggio m = 332 con la chiave pubblica RSA (n, e) = (407, 23). Trova il testo cifrato c.
n = 407e = 23m = 332
c =
9.Algoritmi e complessitàMedia
Qual è la soluzione della ricorrenza T(n) = T(n − 1) + O(n)?
AO(n²)
BO(n)
CO(2ⁿ)
DO(n log n)
10.Algoritmi e complessitàDifficile
Come rileva l'algoritmo di Bellman–Ford un ciclo di peso negativo raggiungibile dalla sorgente?
AEsegue due volte l'algoritmo di Dijkstra e confronta i due risultati delle distanze
BDopo V − 1 turni controlla se qualche arco può ancora essere rilassato
CControlla se qualche arco ha peso negativo
DConta i cicli con una visita in profondità
11.Strutture datiMedia
Quale struttura dati usa un programma in esecuzione per tenere traccia delle chiamate di funzione attive e delle loro variabili locali?
AUn albero binario di ricerca di frame
BLa coda della memoria heap
CUna tabella hash di funzioni
DLo stack delle chiamate
12.Strutture datiDifficile
Quale proprietà mantiene ogni B-albero perfettamente bilanciato?
ALe chiavi sono memorizzate solo nella radice
BOgni nodo memorizza una sola chiave
COgni nodo ha esattamente due figli
DTutte le foglie sono alla stessa profondità
13.Teoria dei grafiMedia
Un grafo connesso ha 14 vertici e 15 lati. Quanti lati k vanno tolti per ottenere un albero di copertura?
|V| = 14|E| = 15
k =
14.Teoria dei grafiDifficile
Trova il peso totale W di un albero di copertura minimo del grafo pesato.
|V| = 6|E| = 8
W =
15.Basi di dati e SQLMedia
Quale affermazione su HAVING è corretta?
AOrdina i risultati
BPuò usare funzioni di aggregazione per filtrare i gruppi
CDeve precedere WHERE nell'istruzione SELECT
DNon può essere usata con GROUP BY
16.Basi di dati e SQLDifficile
Per un join di uguaglianza tra due tabelle grandi senza indici utili, quale algoritmo di join sceglie spesso un ottimizzatore?
ABitmap join sulla chiave primaria
BCross join
CNested loop join con ricerche nell'indice
DHash join
17.Reti di calcolatoriMedia
Un segnale percorre 2000 km in fibra a circa 2 × 10⁸ m/s. Qual è il ritardo di propagazione?
A10 ms
B100 ms
C0,1 ms
D1 ms
18.Reti di calcolatoriDifficile
Qual è la maximum transmission unit (MTU) del payload Ethernet standard?
A1500 byte
B65535 byte
C64 byte
D9000 byte in ogni rete
19.Sottoreti IPv4Media
Una sottorete usa la maschera 255.255.248.0. Quanti indirizzi host utilizzabili H ha?
255.255.248.0
H =
20.Sottoreti IPv4Difficile
Un host ha l’indirizzo 172.20.48.1/20. Qual è il terzo ottetto x dell’indirizzo di broadcast della sua sottorete?
172.20.48.1/20
x =
3Soluzioni
1.Sistemi di numerazione
Risposta: U = 157
Impostare i bit: ogni bit vale una potenza di due (128, 64, …, 1). Una cifra esadecimale è esattamente quattro bit, e nel complemento a due a 8 bit il bit più a sinistra vale −128. Le operazioni bit a bit lavorano su ogni posizione di bit separatamente.
Inverti e aggiungi uno
99 = 0110 0011
invertito: 1001 1100
+1 → 1001 1101
Leggilo senza segno
1001 1101₂ = 256 − 99 = 157
Risposta
U = 157
2.Sistemi di numerazione
Risposta: N = −512
Sistemi di numerazione posizionali: ogni cifra vale il suo valore per una potenza della base. In binario le posizioni valgono 1, 2, 4, 8, 16, …; in esadecimale 1, 16, 256, …, con A–F per 10–15. Nel complemento a due a 8 bit il bit più a sinistra vale −128 invece di +128: così si memorizzano i numeri negativi.
Valore più negativo
−29 = −512
Risposta
N = −512
3.Logica proposizionale e dimostrazioni
Risposta: q ∧ ¬r
Equivalenza logica: due formule sono equivalenti (≡) quando hanno lo stesso valore in ogni riga della tabella di verità. Una tautologia vale 1 in ogni riga, una contraddizione vale 0 in ogni riga, e una contingenza non è né l’una né l’altra. Leggi utili: De Morgan, ¬(a ∧ b) ≡ ¬a ∨ ¬b e ¬(a ∨ b) ≡ ¬a ∧ ¬b; a → b ≡ ¬a ∨ b ≡ ¬b → ¬a (contronominale); ¬(a → b) ≡ a ∧ ¬b; e le leggi distributive, a ∨ (b ∧ c) ≡ (a ∨ b) ∧ (a ∨ c).
La legge
¬(a → b) ≡ ¬(¬a ∨ b) ≡ a ∧ ¬b: l’unica riga in cui un’implicazione fallisce.
¬(q → r) ≡ q ∧ ¬r
Verifica con la tabella di verità
q = 1, r = 1: 0 | 1 0 0 0
q = 1, r = 0: 1 | 1 0 1 1
q = 0, r = 1: 0 | 0 1 1 0
q = 0, r = 0: 0 | 1 0 1 0
Risposta
q ∧ ¬r
Le colonne dopo la barra sono le opzioni nell’ordine mostrato.
4.Logica proposizionale e dimostrazioni
Risposta: ∃x ∃y (R(x, y) ∧ ¬R(y, x))
Quantificatori e argomenti: ¬∀x P(x) ≡ ∃x ¬P(x) e ¬∃x P(x) ≡ ∀x ¬P(x). Sposta una negazione verso l’interno, scambia ogni quantificatore che attraversa e nega la formula interna con le leggi proposizionali, come ¬(a → b) ≡ a ∧ ¬b. Un argomento è valido quando la conclusione vale 1 in ogni riga in cui tutte le premesse valgono 1. Una sola riga con premesse vere e conclusione falsa è un controesempio e mostra che l’argomento non è valido.
Le altre opzioni lasciano invariato un quantificatore, cambiano l’ordine dei quantificatori oppure negano in modo errato la formula interna.
5.Logica digitale: porte, mappe K e flip-flop
Risposta: L = 11
Mappe di Karnaugh: le celle sono ordinate in codice Gray (00, 01, 11, 10), quindi le celle vicine, comprese quelle attraverso i bordi, differiscono per esattamente una variabile. Raggruppa gli 1 in rettangoli di 1, 2, 4, 8 o 16 celle, i più grandi e il meno numerosi possibile, finché ogni 1 non è coperto. Ogni gruppo è un termine prodotto: le variabili che restano costanti al suo interno. Un gruppo di 2ᵏ celle perde k variabili. Le condizioni di indifferenza (X) possono servire a ingrandire i gruppi ma non devono mai essere coperte. Raggruppando invece gli 0 si ottiene la forma POS minima.
Raggruppa gli 1
Ogni gruppo è un rettangolo di 2ᵏ celle; le celle di bordo sono vicine alle celle del bordo opposto.
AC′D
A′B′C′D′
ABCD′
Forma SOP minima
F = AC′D + A′B′C′D′ + ABCD′
L = 11
Risposta
L = 11
6.Logica digitale: porte, mappe K e flip-flop
Risposta: N = 5
Flip-flop e contatori: un flip-flop cambia solo sul fronte attivo del clock. D copia il suo ingresso (Q⁺ = D); T commuta quando T = 1; JK mantiene per 00, azzera per 01, imposta a 1 per 10 e commuta per 11. Un contatore binario a n bit ha 2ⁿ stati e conta modulo 2ⁿ; un contatore modulo N conta 0, 1, …, N − 1 e torna a 0, e richiede il minimo n con 2ⁿ ≥ N flip-flop. Ogni stadio di un contatore asincrono (ripple) dimezza la frequenza, quindi l’ultima uscita di un contatore modulo N ha frequenza fclk/N. Un contatore Johnson di n flip-flop ha 2n stati, un contatore ad anello n.
Sequenza per 5 flip-flop
10000 → 01000 → 00100 → 00010 → 00001
Numero di stati
N = 5
Risposta
N = 5
7.Teoria dei numeri e aritmetica modulare
Risposta: x = 33
Inversi e congruenze: a ha un inverso modulo n esattamente quando MCD(a, n) = 1. L’algoritmo di Euclide esteso scrive 1 = s·n + t·a, e allora a⁻¹ ≡ t (mod n). Una congruenza a·x ≡ b (mod n) con MCD(a, n) = 1 ha la soluzione x ≡ a⁻¹·b. Due congruenze x ≡ r₁ (mod m₁) e x ≡ r₂ (mod m₂) con moduli coprimi hanno una soluzione modulo m₁·m₂ (teorema cinese del resto). La φ di Eulero φ(n) conta i numeri da 1 a n coprimi con n: φ(n) = n·∏(1 − 1/p).
Prima congruenza
x = 1 + 8k
Seconda congruenza
1 + 8k ≡ 0 (mod 11) → 8k ≡ 10 (mod 11)
k ≡ 7·10 ≡ 4 (mod 11)
Risultato
x = 1 + 8·4 = 33
x = 33
verifica: 33 mod 8 = 1, 33 mod 11 = 0
Risposta
x = 33
8.Teoria dei numeri e aritmetica modulare
Risposta: c = 184
Potenze modulari e RSA: calcola aᵏ mod n con il quadrato ripetuto: scrivi k in binario, eleva al quadrato, riduci a ogni passaggio e moltiplica le potenze il cui bit è 1. Fermat: aᵖ⁻¹ ≡ 1 (mod p) per un primo p che non divide a, quindi l’esponente si può ridurre modulo p − 1. RSA: scegli i primi p e q, n = p·q e φ(n) = (p − 1)(q − 1); l’esponente pubblico e è coprimo con φ(n), e l’esponente privato è d = e⁻¹ mod φ(n). Cifra con c = mᵉ mod n e decifra con m = cᵈ mod n.
Quadrato ripetuto
23 = 16 + 4 + 2 + 1
3321 ≡ 332 (mod 407)
3322 ≡ 334 (mod 407)
3324 ≡ 38 (mod 407)
3328 ≡ 223 (mod 407)
33216 ≡ 75 (mod 407)
33223 ≡ 332·334·38·75 ≡ 184 (mod 407)
Testo cifrato
c = 184
Risposta
c = 184
9.Algoritmi e complessità
Risposta: A · O(n²)
Perché è questa la risposta
Il lavoro somma a circa n² / 2; è la ricorrenza del selection sort o del quicksort con il pivot peggiore.
Risposta
A · O(n²)
10.Algoritmi e complessità
Risposta: B · Dopo V − 1 turni controlla se qualche arco può ancora essere rilassato
Perché è questa la risposta
Tutte le vere distanze minime si trovano entro V − 1 turni; se un arco può ancora essere migliorato, deve esistere un ciclo negativo.
Risposta
B · Dopo V − 1 turni controlla se qualche arco può ancora essere rilassato
11.Strutture dati
Risposta: D · Lo stack delle chiamate
Perché è questa la risposta
Ogni chiamata inserisce un record di attivazione (stack frame) e ogni ritorno lo estrae, ed è per questo che la chiamata più recente termina per prima.
Risposta
D · Lo stack delle chiamate
12.Strutture dati
Risposta: D · Tutte le foglie sono alla stessa profondità
Perché è questa la risposta
I nodi pieni si dividono verso l'alto e l'albero diventa più alto solo quando si divide la radice, quindi tutte le foglie restano sempre allo stesso livello.
Risposta
D · Tutte le foglie sono alla stessa profondità
13.Teoria dei grafi
Risposta: k = 2
Eulero, Hamilton e alberi: un grafo connesso ha un circuito euleriano (ogni lato una volta, di nuovo al punto di partenza) quando ogni vertice ha grado pari, e un cammino euleriano che non è un circuito quando esattamente due vertici hanno grado dispari; il cammino va allora da un vertice dispari all’altro. Un ciclo hamiltoniano visita ogni vertice una volta; Kn ne ha (n − 1)!/2. Un albero con n vertici ha n − 1 lati, e un grafo connesso con m lati mantiene un albero di copertura dopo aver tolto m − n + 1 lati.
Lati di un albero di copertura
14 − 1 = 13
Lati da togliere
k = 15 − 13 = 2
Risposta
k = 2
14.Teoria dei grafi
Risposta: W = 57
Cammini minimi e alberi di copertura: l’algoritmo di Dijkstra fissa un vertice per passo: il vertice non fissato con la distanza provvisoria minima. La sua distanza è allora definitiva, e ogni vertice adiacente v riceve d(v) = min(d(v), d(u) + w(u, v)). L’algoritmo di Kruskal costruisce un albero di copertura minimo prendendo i lati dal più leggero al più pesante e saltando ogni lato che chiuderebbe un ciclo; l’algoritmo di Prim fa crescere un solo albero da un vertice iniziale aggiungendo sempre il lato più leggero che ne esce. Un albero di copertura di n vertici ha n − 1 lati.
Algoritmo di Kruskal
BC (3): prendi
AB (10): prendi
BE (11): prendi
CE (13): salta, chiude un ciclo
AC (14): salta, chiude un ciclo
BD (15): prendi
EF (18): prendi
Peso totale
W = 3 + 10 + 11 + 15 + 18 = 57
Risposta
W = 57
15.Basi di dati e SQL
Risposta: B · Può usare funzioni di aggregazione per filtrare i gruppi
Perché è questa la risposta
HAVING filtra i gruppi dopo l'aggregazione e può fare riferimento ad aggregati; WHERE non può.
Risposta
B · Può usare funzioni di aggregazione per filtrare i gruppi
16.Basi di dati e SQL
Risposta: D · Hash join
Perché è questa la risposta
Un hash join costruisce una tabella hash su un input e la interroga con l'altro, il che funziona bene per grandi equi-join senza indici.
Risposta
D · Hash join
17.Reti di calcolatori
Risposta: A · 10 ms
Perché è questa la risposta
2 × 10⁶ m / 2 × 10⁸ m/s = 0,01 s = 10 ms. Il ritardo di propagazione dipende dalla distanza e dal mezzo, non dalla dimensione del pacchetto.
Risposta
A · 10 ms
18.Reti di calcolatori
Risposta: A · 1500 byte
Perché è questa la risposta
L'Ethernet standard trasporta fino a 1500 byte di payload; i pacchetti IP più grandi devono essere frammentati o usare la Path MTU Discovery.
Risposta
A · 1500 byte
19.Sottoreti IPv4
Risposta: H = 2046
IPv4 subnetting: an address has 32 bits. The prefix /p says how many leading bits identify the network; the remaining 32 − p bits number the hosts. A subnet has 2³²⁻ᵖ addresses, but the first (network address) and last (broadcast address) cannot be given to hosts, so 2³²⁻ᵖ − 2 hosts fit. Exceptions: a /31 (point-to-point link, RFC 3021) uses both of its 2 addresses for hosts, and a /32 is one single address (a single host or a loopback).
Lunghezza del prefisso
255.255.248.0 = /21
Host utilizzabili
211 − 2 = 2046
Risposta
H = 2046
20.Sottoreti IPv4
Risposta: x = 63
IPv4 subnetting: an address has 32 bits. The prefix /p says how many leading bits identify the network; the remaining 32 − p bits number the hosts. A subnet has 2³²⁻ᵖ addresses, but the first (network address) and last (broadcast address) cannot be given to hosts, so 2³²⁻ᵖ − 2 hosts fit. Exceptions: a /31 (point-to-point link, RFC 3021) uses both of its 2 addresses for hosts, and a /32 is one single address (a single host or a loopback).