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 −71 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 = −718 bit
U =
2.Sistemi di numerazioneDifficile
Imposta i bit sul risultato a 8 bit di 1101 1010 >> 2. Qual è il valore R del risultato in decimale?
1101 1010>> 2
R =
3.Logica proposizionale e dimostrazioniMedia
Vuoi dimostrare (r ∧ q) → ¬p per contrapposizione. Quale implicazione dimostri al suo posto? Clicca su di essa.
(r ∧ q) → ¬p
1¬p → (r ∧ q)
2¬¬p → ¬(r ∧ q)
3¬(r ∧ q) → ¬¬p
4(r ∧ q) ∧ ¬¬p
4.Logica proposizionale e dimostrazioniDifficile
Quale enunciato è equivalente a ¬∀x (F(x) ∨ G(x)), con la negazione spostata fino in fondo all’interno? Clicca su di esso.
¬∀x (F(x) ∨ G(x))
1∀x (¬F(x) ∧ ¬G(x))
2∃x (¬F(x) ∧ ¬G(x))
3∃x (¬F(x) ∨ ¬G(x))
4∀x (¬F(x) ∨ ¬G(x))
5.Logica digitale: porte, mappe K e flip-flopMedia
Un multiplexer 4 a 1 ha gli ingressi di selezione S₁ = A e S₀ = B, e gli ingressi dati collegati a I₀ = C, I₁ = C′, I₂ = 1, I₃ = 1. Per quante delle 8 combinazioni di A, B e C l’uscita è F = 1? Trova N.
I₀ = CI₁ = C′I₂ = 1I₃ = 1
N =
6.Logica digitale: porte, mappe K e flip-flopDifficile
Un contatore asincrono (ripple) a 3 bit è costruito con flip-flop ciascuno con un ritardo di propagazione di 8 ns. Tutte le uscite devono essersi stabilizzate prima del fronte di clock successivo. Trova la frequenza di clock massima fmax.
n = 3tpd = 8 ns
fmax = MHz
7.Teoria dei numeri e aritmetica modulareMedia
Risolvi 23x ≡ 34 (mod 35). Dai la soluzione x con 0 < x < 35.
23x ≡ 34 (mod 35)
x =
8.Teoria dei numeri e aritmetica modulareDifficile
Usa il quadrato ripetuto per trovare 1464 mod 27.
a = 14k = 64n = 27
1464 mod 27 =
9.Algoritmi e complessitàMedia
Qual è la complessità temporale dell'algoritmo standard di programmazione dinamica per la sottosequenza comune più lunga di stringhe di lunghezze m e n?
AO(mn log n)
BO(mn)
CO(m + n)
DO(2m+n)
10.Algoritmi e complessitàDifficile
Qual è la complessità temporale della costruzione di un heap binario da n elementi non ordinati con il metodo bottom-up?
AO(log n)
BO(n)
CO(n log n)
DO(n²)
11.Strutture datiMedia
Qual è il valore dell'espressione postfissa 3 4 + 2 * ?
A14
B10
C24
D11
12.Strutture datiDifficile
Perché un server potrebbe scegliere a caso la propria funzione hash da una famiglia universale?
APer eliminare la necessità di ridimensionare la tabella
BPer garantire che due chiavi non collidano mai, qualunque chiave invii un attaccante
CPer rendere molto improbabile che un attaccante scelga molte chiavi che collidono tutte
DPer rendere ordinata la tabella hash
13.Teoria dei grafiMedia
Un grafo connesso ha 16 vertici e 24 lati. Quanti lati k vanno tolti per ottenere un albero di copertura?
|V| = 16|E| = 24
k =
14.Teoria dei grafiDifficile
Usa l’algoritmo di Dijkstra per trovare la lunghezza d(E) del cammino minimo da A a E nel grafo pesato.
partenza: Aarrivo: E
d(E) =
15.Basi di dati e SQLMedia
Quale istruzione rimuove tutte le righe di una tabella, ne mantiene la struttura e non ammette una clausola WHERE?
AALTER TABLE
BDELETE FROM con una clausola WHERE
CDROP TABLE
DTRUNCATE TABLE
16.Basi di dati e SQLDifficile
La tabella employee(emp_id, dept_id, dept_name) ha la chiave emp_id, e vale dept_id → dept_name. Quale affermazione è corretta?
AÈ in 2NF ma non in 3NF
BNon è in 1NF
CNon è in 2NF
DÈ in BCNF e quindi anche in 3NF
17.Reti di calcolatoriMedia
HTTP è stateless. Come fanno di solito i siti web a mantenere un utente autenticato tra una richiesta e l'altra?
AAssegnando a ogni utente un indirizzo IP fisso
BMemorizzando la password nell'URL
CCon cookie che contengono un identificatore di sessione o un token
DTenendo aperta la connessione TCP per giorni
18.Reti di calcolatoriDifficile
Un PC raggiunge le stampanti della propria sottorete ma nulla al di fuori. Indirizzo IP e maschera sono corretti. Qual è il guasto più probabile?
AUn indirizzo MAC duplicato su Internet
BLa finestra TCP è troppo piccola
CUn default gateway mancante o errato
DUn'impostazione errata del server DNS
19.Sottoreti IPv4Media
La rete 192.168.10.0/24 va divisa in almeno 6 sottoreti uguali. Prendendo in prestito il minor numero possibile di bit, quanti host utilizzabili H ha ogni sottorete?
192.168.10.0/246 subnets
H =
20.Sottoreti IPv4Difficile
Un host ha l'indirizzo 10.20.6.172/29. Qual è il quarto ottetto x del suo indirizzo di rete?
10.20.6.172/29
x =
3Soluzioni
1.Sistemi di numerazione
Risposta: U = 185
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
71 = 0100 0111
invertito: 1011 1000
+1 → 1011 1001
Leggilo senza segno
1011 1001₂ = 256 − 71 = 185
Risposta
U = 185
2.Sistemi di numerazione
Risposta: R = 54
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 destra di 2 sposta ogni bit di 2 posizioni verso destra; i bit che escono dall’estremità destra sono persi ed entrano zeri a sinistra.
1101 1010 >> 2
= 0011 0110
Valore del risultato
0011 0110₂ = 54
Risposta
R = 54
3.Logica proposizionale e dimostrazioni
Risposta: ¬¬p → ¬(r ∧ q)
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).
Parti dell’implicazione
a = r ∧ q, b = ¬p
Contronominale
¬b → ¬a = ¬¬p → ¬(r ∧ q)
Risposta
¬¬p → ¬(r ∧ q)
La contronominale è equivalente all’enunciato originale, quindi dimostrarla dimostra l’enunciato.
4.Logica proposizionale e dimostrazioni
Risposta: ∃x (¬F(x) ∧ ¬G(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 (F(x) ∨ G(x)) ≡ ∃x (¬F(x) ∧ ¬G(x))
Risposta
∃x (¬F(x) ∧ ¬G(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: N = 6
Multiplexer: un multiplexer 2ⁿ a 1 trasferisce all’uscita uno dei suoi ingressi dati; le linee di selezione, lette come numero binario, scelgono quale. Per un MUX 4 a 1 con selezioni S₁S₀ = AB, F = A′B′·I₀ + A′B·I₁ + AB′·I₂ + AB·I₃. Collegando gli ingressi dati a 0, 1, C o C′ il MUX realizza qualsiasi funzione di A, B e C, un modo comune di costruire una logica con un solo chip.
Espressione dell’uscita
F = A′B′C + A′BC′ + AB′ + AB
Righe con F = 1
ABC = 001, 010, 100, 101, 110, 111
N = 6
Risposta
N = 6
6.Logica digitale: porte, mappe K e flip-flop
Risposta: fmax = 41,67 MHz
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.
Tempo di assestamento nel caso peggiore
T = 3·8 ns = 24 ns
Frequenza massima
fmax = 1/24 ns = 41,67 MHz
Risposta
fmax = 41,67 MHz
7.Teoria dei numeri e aritmetica modulare
Risposta: x = 3
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).
Inverso di 23
r = 35, t = 0
r = 23, q = 1, t = 1
r = 12, q = 1, t = −1
r = 11, q = 1, t = 2
r = 1, q = 11, t = −3
23−1 ≡ 32 (mod 35)
Risolvi
x ≡ 32·34 = 1088 ≡ 3 (mod 35)
verifica: 23·3 = 69 ≡ 34 (mod 35)
Risposta
x = 3
8.Teoria dei numeri e aritmetica modulare
Risposta: 1464 mod 27 = 13
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.
Esponente binario
64 = 10000002 = 64
Quadrato ripetuto
141 ≡ 14 (mod 27)
142 ≡ 7 (mod 27)
144 ≡ 22 (mod 27)
148 ≡ 25 (mod 27)
1416 ≡ 4 (mod 27)
1432 ≡ 16 (mod 27)
1464 ≡ 13 (mod 27)
Moltiplica le potenze necessarie
1464 ≡ 13 ≡ 13 (mod 27)
Risposta
1464 mod 27 = 13
9.Algoritmi e complessità
Risposta: B · O(mn)
Perché è questa la risposta
La tabella ha (m + 1)(n + 1) celle e ciascuna si calcola in O(1) dalle vicine.
Risposta
B · O(mn)
10.Algoritmi e complessità
Risposta: B · O(n)
Perché è questa la risposta
Sommando i costi di discesa (sift-down) su tutti i livelli si ottiene una serie convergente, quindi heapify viene eseguito in tempo lineare.
Risposta
B · O(n)
11.Strutture dati
Risposta: A · 14
Perché è questa la risposta
Push di 3 e 4, + dà 7; push di 2, * dà 7 × 2 = 14.
Risposta
A · 14
12.Strutture dati
Risposta: C · Per rendere molto improbabile che un attaccante scelga molte chiavi che collidono tutte
Perché è questa la risposta
Con l'hashing universale il numero atteso di collisioni è piccolo per qualsiasi insieme di chiavi, perché l'attaccante non sa quale funzione è stata scelta.
Risposta
C · Per rendere molto improbabile che un attaccante scelga molte chiavi che collidono tutte
13.Teoria dei grafi
Risposta: k = 9
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
16 − 1 = 15
Lati da togliere
k = 24 − 15 = 9
Risposta
k = 9
14.Teoria dei grafi
Risposta: d(E) = 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: 6, C: 6
B (6): D: 12, E: 14
C (6): E: 12
D (12): F: 16
E (12)
F (16)
Cammino minimo
A → C → E
d(E) = 12
Risposta
d(E) = 12
15.Basi di dati e SQL
Risposta: D · TRUNCATE TABLE
Perché è questa la risposta
TRUNCATE svuota rapidamente una tabella e ne mantiene la definizione; DELETE può rimuovere righe selezionate e DROP rimuove la tabella stessa.
Risposta
D · TRUNCATE TABLE
16.Basi di dati e SQL
Risposta: A · È in 2NF ma non in 3NF
Perché è questa la risposta
La chiave ha una sola colonna, quindi la 2NF è soddisfatta, ma emp_id → dept_id → dept_name è una dipendenza transitiva, che viola la 3NF.
Risposta
A · È in 2NF ma non in 3NF
17.Reti di calcolatori
Risposta: C · Con cookie che contengono un identificatore di sessione o un token
Perché è questa la risposta
Il server imposta un cookie contenente un ID di sessione o un token, e il browser lo restituisce a ogni richiesta così che il server possa riconoscere l'utente.
Risposta
C · Con cookie che contengono un identificatore di sessione o un token
18.Reti di calcolatori
Risposta: C · Un default gateway mancante o errato
Perché è questa la risposta
Gli host inviano al default gateway i pacchetti destinati fuori dalla sottorete. Se è errato o mancante, il traffico locale funziona ancora ma nulla all'esterno è raggiungibile, nemmeno tramite indirizzo IP.
Risposta
C · Un default gateway mancante o errato
19.Sottoreti IPv4
Risposta: H = 30
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).
Bit da prendere in prestito
23 = 8 ≥ 6 → b = 3, /27
Host per sottorete
25 − 2 = 30
Risposta
H = 30
20.Sottoreti IPv4
Risposta: x = 168
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).