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
Scrivi −53 come sequenza a 8 bit in complemento a due. Leggi la sequenza come numero binario senza segno: qual è il suo valore U in decimale?
N = −538 bit
U =
2.Sistemi di numerazioneDifficile
Imposta i bit sul risultato a 8 bit di 1101 0000 << 3. Qual è il valore R del risultato in decimale?
1101 0000<< 3
R =
3.Logica proposizionale e dimostrazioniMedia
q ∨ ¬q è una tautologia, una contraddizione o una contingenza? Clicca la tua risposta.
q ∨ ¬q
1tautologia
2contraddizione
3contingenza
4.Logica proposizionale e dimostrazioniDifficile
Quale enunciato è equivalente a ¬∃x (A(x) → B(x)), con la negazione spostata fino in fondo all’interno? Clicca su di esso.
¬∃x (A(x) → B(x))
1∀x (A(x) → ¬B(x))
2∃x (A(x) ∧ ¬B(x))
3∀x (¬A(x) → ¬B(x))
4∀x (A(x) ∧ ¬B(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(1, 2, 3, 4, 7, 11, 12, 13). Quanti letterali L contiene in totale (una variabile con apice conta come un letterale)?
F(A, B, C, D) = Σm(1, 2, 3, 4, 7, 11, 12, 13)
L =
6.Logica digitale: porte, mappe K e flip-flopDifficile
Un contatore binario regressivo a 3 bit parte da 6 (decimale, Q = 110). Quale valore Q (in decimale) mostra dopo 29 impulsi di clock?
Q0 = 629n = 3
Q =
7.Teoria dei numeri e aritmetica modulareMedia
Trova l’inverso di 14 modulo 17: il numero x con 0 < x < 17 e 14·x ≡ 1 (mod 17).
a = 14n = 17
14−1 mod 17 =
8.Teoria dei numeri e aritmetica modulareDifficile
Cifra il messaggio m = 603 con la chiave pubblica RSA (n, e) = (779, 11). Trova il testo cifrato c.
n = 779e = 11m = 603
c =
9.Algoritmi e complessitàMedia
È corretto dire che un algoritmo O(n²) è anche O(n³)?
ANo, perché l'O grande deve indicare sempre l'esatto tasso di crescita della funzione
BSì, ma solo se n è minore di 100
CNo, perché per n grande n³ è minore di n²
DSì, perché l'O grande è un limite superiore e n² non cresce più velocemente di n³
10.Algoritmi e complessitàDifficile
Quale affermazione sulla notazione o piccolo è corretta?
An = o(n), perché ogni funzione è o piccolo di se stessa
Bn = o(n²), ma n non è o(n)
Cn² = o(n)
D2n = o(n), perché 2n cresce lentamente
11.Strutture datiMedia
Come si trova la chiave minima in un albero binario di ricerca?
ASi guarda solo la radice
BSi seguono i figli sinistri dalla radice finché non c'è più un figlio sinistro
CSi seguono i figli destri dalla radice finché non c'è più un figlio destro
DSi visitano tutte le foglie e le si confronta
12.Strutture datiDifficile
Quanto tempo serve per cercare una chiave arbitraria in un min-heap binario di n elementi?
AO(1)
BO(n)
CO(log log n)
DO(log n)
13.Teoria dei grafiMedia
Quanti cicli hamiltoniani diversi H ha il grafo completo K6? I cicli che differiscono solo per il vertice iniziale o per il verso contano come lo stesso.
K6
H =
14.Teoria dei grafiDifficile
Usa l’algoritmo di Dijkstra per trovare la lunghezza d(F) del cammino minimo da A a F nel grafo pesato.
partenza: Aarrivo: F
d(F) =
15.Basi di dati e SQLMedia
Quale affermazione su HAVING è corretta?
APuò usare funzioni di aggregazione per filtrare i gruppi
BDeve precedere WHERE nell'istruzione SELECT
CNon può essere usata con GROUP BY
DOrdina i risultati
16.Basi di dati e SQLDifficile
Due transazioni leggono entrambe stock = 10, ciascuna sottrae 1 e scrive il risultato, ottenendo 9 invece di 8. Di quale anomalia si tratta?
AAnomalia di cancellazione
BAggiornamento perso (lost update)
CLettura fantasma
DLettura sporca
17.Reti di calcolatoriMedia
Che cosa caratterizza un attacco distributed denial-of-service (DDoS)?
AUn attaccante indovina la password di un utente
BMolte macchine compromesse inondano di traffico un bersaglio
CUn virus cancella i file su un singolo PC
DUn attaccante legge il traffico Wi-Fi non cifrato da un'auto vicina
18.Reti di calcolatoriDifficile
Un utente riesce a fare ping a 8.8.8.8 ma non ad aprire alcun sito web per nome. Dove si trova più probabilmente il problema?
ANel default gateway
BNella risoluzione dei nomi (DNS)
CNel cavo fisico
DNel driver della scheda di rete
19.Sottoreti IPv4Media
Una sottorete usa la maschera 255.255.255.128. Quanti indirizzi host utilizzabili H ha?
255.255.255.128
H =
20.Sottoreti IPv4Difficile
Un host ha l'indirizzo 10.20.120.25/28. Qual è l'ultimo numero (quarto ottetto) x dell'indirizzo di broadcast della sua sottorete?
10.20.120.25/28
x =
3Soluzioni
1.Sistemi di numerazione
Risposta: U = 203
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.
Inverti e aggiungi uno
53 = 0011 0101
invertito: 1100 1010
+1 → 1100 1011
Leggilo senza segno
1100 1011₂ = 256 − 53 = 203
Risposta
U = 203
2.Sistemi di numerazione
Risposta: R = 128
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.
Bit per bit
Scorrere a sinistra di 3 sposta ogni bit di 3 posizioni verso sinistra; i bit che escono dall’estremità sinistra sono persi ed entrano zeri a destra.
1101 0000 << 3
= 1000 0000
Valore del risultato
1000 0000₂ = 128
Risposta
R = 128
3.Logica proposizionale e dimostrazioni
Risposta: tautologia
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).
Tabella di verità riga per riga
q = 1: ¬q = 0, q ∨ ¬q = 1
q = 0: ¬q = 1, q ∨ ¬q = 1
Classifica
q ∨ ¬q: 1, 1
1 in ogni riga: una tautologia.
Risposta
tautologia
4.Logica proposizionale e dimostrazioni
Risposta: ∀x (A(x) ∧ ¬B(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.
Sposta la negazione verso l’interno
¬∃x (A(x) → B(x)) ≡ ∀x (A(x) ∧ ¬B(x))
Risposta
∀x (A(x) ∧ ¬B(x))
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 = 18
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.
B′CD
BC′D′
A′CD
A′B′D
A′B′C
ABC′
Forma SOP minima
F = B′CD + BC′D′ + A′CD + A′B′D + A′B′C + ABC′
L = 18
Risposta
L = 18
6.Logica digitale: porte, mappe K e flip-flop
Risposta: Q = 1
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.
Cicli completi
Ogni 8 impulsi riportano il contatore allo stesso stato.
29 = 3·8 + 5
Valore dopo gli impulsi rimanenti
Q = (6 − 5) mod 8 = 1
Q = 001₂
Risposta
Q = 1
7.Teoria dei numeri e aritmetica modulare
Risposta: 14−1 mod 17 = 11
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).
Algoritmo di Euclide esteso
Ogni resto r si scrive r ≡ t·14 (mod 17).
r = 17, t = 0
r = 14, q = 1, t = 1
r = 3, q = 4, t = −1
r = 2, q = 1, t = 5
r = 1, q = 2, t = −6
Inversa
1 ≡ −6·14 (mod 17)
x = 11
verifica: 14·11 = 154 = 9·17 + 1
Risposta
14−1 mod 17 = 11
8.Teoria dei numeri e aritmetica modulare
Risposta: c = 507
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
11 = 8 + 2 + 1
6031 ≡ 603 (mod 779)
6032 ≡ 595 (mod 779)
6034 ≡ 359 (mod 779)
6038 ≡ 346 (mod 779)
60311 ≡ 603·595·346 ≡ 507 (mod 779)
Testo cifrato
c = 507
Risposta
c = 507
9.Algoritmi e complessità
Risposta: D · Sì, perché l'O grande è un limite superiore e n² non cresce più velocemente di n³
Perché è questa la risposta
L'O grande è un limite superiore, quindi l'affermazione è vera ma non stretta; Θ(n²) indica il tasso di crescita esatto.
Risposta
D · Sì, perché l'O grande è un limite superiore e n² non cresce più velocemente di n³
10.Algoritmi e complessità
Risposta: B · n = o(n²), ma n non è o(n)
Perché è questa la risposta
f = o(g) significa che f(n) / g(n) tende a 0; n / n² tende a 0, ma n / n = 1 no.
Risposta
B · n = o(n²), ma n non è o(n)
11.Strutture dati
Risposta: B · Si seguono i figli sinistri dalla radice finché non c'è più un figlio sinistro
Perché è questa la risposta
Il nodo più a sinistra non ha chiavi minori nell'albero, quindi è il minimo; il costo è proporzionale all'altezza.
Risposta
B · Si seguono i figli sinistri dalla radice finché non c'è più un figlio sinistro
12.Strutture dati
Risposta: B · O(n)
Perché è questa la risposta
Un heap non fornisce alcuna regola su quale sottoalbero contenga una chiave, quindi nel caso peggiore bisogna controllare tutti i nodi; solo il minimo si trova rapidamente.
Risposta
B · O(n)
13.Teoria dei grafi
Risposta: H = 60
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.
Conta
H = (6 − 1)!/2 = 120/2 = 60
Risposta
H = 60
14.Teoria dei grafi
Risposta: d(F) = 12
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.
Dijkstra passo per passo
Ogni riga: il vertice fissato, la sua distanza definitiva e i vertici adiacenti la cui distanza migliora.
A (0): B: 5, C: 13
B (5): D: 6, E: 19
D (6): E: 17, F: 12
F (12)
C (13)
E (17)
Cammino minimo
A → B → D → F
d(F) = 12
Risposta
d(F) = 12
15.Basi di dati e SQL
Risposta: A · 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
A · Può usare funzioni di aggregazione per filtrare i gruppi
16.Basi di dati e SQL
Risposta: B · Aggiornamento perso (lost update)
Perché è questa la risposta
In un aggiornamento perso entrambe le transazioni partono dallo stesso vecchio valore e la seconda scrittura cancella la prima; il locking (SELECT ... FOR UPDATE) o gli aggiornamenti atomici lo impediscono.
Risposta
B · Aggiornamento perso (lost update)
17.Reti di calcolatori
Risposta: B · Molte macchine compromesse inondano di traffico un bersaglio
Perché è questa la risposta
In un attacco DDoS molte sorgenti sovraccaricano un server o un collegamento, così gli utenti legittimi non possono essere serviti. Le numerose sorgenti rendono difficile un semplice blocco.
Risposta
B · Molte macchine compromesse inondano di traffico un bersaglio
18.Reti di calcolatori
Risposta: B · Nella risoluzione dei nomi (DNS)
Perché è questa la risposta
Un ping riuscito verso un IP esterno dimostra che cablaggio, indirizzamento e instradamento funzionano. Il fallimento dei nomi indica un problema del server DNS o delle impostazioni del resolver.
Risposta
B · Nella risoluzione dei nomi (DNS)
19.Sottoreti IPv4
Risposta: H = 126
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
255.255.255.128 = /25
Host utilizzabili
27 − 2 = 126
Risposta
H = 126
20.Sottoreti IPv4
Risposta: x = 31
Sottoreti IPv4: un indirizzo ha 32 bit. Il prefisso /p indica quanti bit iniziali identificano la rete; i restanti 32 − p bit numerano gli host. Una sottorete ha 2³²⁻ᵖ indirizzi, ma il primo (indirizzo di rete) e l'ultimo (broadcast) non si possono assegnare agli host, quindi ci stanno 2³²⁻ᵖ − 2 host. Eccezioni: una /31 (collegamento punto-punto, RFC 3021) usa entrambi i suoi 2 indirizzi per gli host, e una /32 è un solo indirizzo (un singolo host o un’interfaccia di loopback).