Архитектура параллельных вычислительных систем

Упражнение 1:

Номер 1

Составьте схему программы умножения n чисел массива методом "пирамиды". Сколько тактов, без формирования цикла, потребуется на ее выполнение после начального считывания данных? n = 5

Ответ:

(1) 3 такта

(2) 2 такта

(3) 4 такта

Номер 2

Составьте схему программы умножения n чисел массива методом "пирамиды". Сколько тактов, без формирования цикла, потребуется на ее выполнение после начального считывания данных? n = 6

Ответ:

(1) 3 такта

(2) 2 такта

(3) 4 такта

Номер 3

Составьте схему программы умножения n чисел массива методом "пирамиды". Сколько тактов, без формирования цикла, потребуется на ее выполнение после начального считывания данных? n = 7

Ответ:

(1) 3 такта

(2) 4 такта

(3) 5 такта

Упражнение 2:

Номер 1

Определите количество скоммутированных операций для нахождения скалярного произведения массивов длины n, если решающее поле содержит  4 ПЭ. Считывание и организацию цикла не рассматривать. За сколько тактов выполнятся операции? n = 8

Ответ:

(1) 15 операций, 4 такта

(2) 16 операций, 5 тактов

(3) 14 операций, 4 такта

Номер 2

Определите количество скоммутированных операций для нахождения скалярного произведения массивов длины n, если решающее поле содержит  4 ПЭ. Считывание и организацию цикла не рассматривать. За сколько тактов выполнятся операции? n = 10

Ответ:

(1) 19 операций, 5 тактов

(2) 20 операций, 5 тактов

(3) 18 операций, 4 такта

Номер 3

Определите количество скоммутированных операций для нахождения скалярного произведения массивов длины n, если решающее поле содержит  4 ПЭ. Считывание и организацию цикла не рассматривать. За сколько тактов выполнятся операции? n = 12

Ответ:

(1) 20 операций, 5 тактов

(2) 23 операции, 5 тактов

(3) 22 операции, 6 тактов

Упражнение 3:

Номер 1

Определите общее число закоммутированных операций при умножении квадратных матриц размера n. За сколько тактов рассчитывается один элемент? n = 7

Ответ:

(1) для счета одного элемента матрицы - результата закоммутируется выполнение 13 операций. Организуется двойной цикл их выполнения 49 раз. Для счета одного элемента требуется 4 такта

(2) 14 операций, 4 такта

(3) 15 операций, 5 тактов

Номер 2

Определите общее число закоммутированных операций при умножении квадратных матриц размера n. За сколько тактов рассчитывается один элемент? n = 8

Ответ:

(1) 15 операций, 4 такта

(2) 16 операций, 5 тактов

(3) 15 операций, 5 тактов

Номер 3

Определите общее число закоммутированных операций при умножении квадратных матриц размера n. За сколько тактов рассчитывается один элемент? n = 9, используется 4 ПЭ

Ответ:

(1) 17 операций, 5 тактов

(2) 17 операций, 4 такта

(3) 16 операций, 5 тактов

Упражнение 4:

Номер 1

Какие операторы из приведенных последовательностей могут быть выполнены одновременно?
    1.      a := x²+ c
2.	b := ay
3.	a : y²

Ответ:

(1) операторы 2 и 3, после переименования а в третьем операторе

(2) операторы 1 и 2

(3) структура строго последовательная

Номер 2

Какие операторы из приведенных последовательностей могут быть выполнены одновременно?
    1.      a := x²
2.	b := y²
3.	a : a+b

Ответ:

(1) операторы 1 и 2

(2) операторы 1 и 3

(3) структура строго последовательная

Номер 3

Какие операторы из приведенных последовательностей могут быть выполнены одновременно?
    1.      a := x²
2.	b := a+b
3.	a : =a×c

Ответ:

(1) операторы 2 и 3, после изменения имени присваивания а в третьем операторе

(2) операторы 1 и 2

(3) операторы 1 и 3

Упражнение 5:

Номер 1

С увеличением списка свободных регистров и со снижением количества случаев их повторного использования возрастают ли возможности распараллеливания?

Ответ:

(1) возрастают, т. к. в исследуемом буфере команд уменьшается число неблагополучных совпадений адресов, препятствующих возможности одновременного выполнения команд

(2) размер списка свободных регистров не влияет на возможности распараллеливания, т.к. переименование переменных может быть произведено дополнительно, на основе принятых языковых ограничений

(3) список свободных регистров, как множество использованных имен переменных, должен быть достаточен для нужной глубины анализа команд, одновременно находящихся в буфере. То есть, список свободных регистров должен быть согласован с размером буфера команд

(4) минимизация количества используемых имен непосредственно влияет на минимальный объем используемой памяти

Номер 2

Почему асинхронные структуры ВС, подобные ПВС, требуют преобладания непрерываемых участков программы? Какими способами удается избежать лишних ветвлений?

Ответ:

(1) непредсказуемость условного перехода приводит к прерыванию процесса коммутации до расчета значения булевой переменной, определяющей ветвь. Арифметические операторы, содержащие условия, могут вычисляться (внутри себя) параллельно, внутри непрерываемого участка программы

(2) условный переход требует опережающей коммутации двух ветвей в спекулятивном режиме до появления значения связанной с ним булевой переменной

(3) при коммутации не следует обращать внимание на условные и безусловные переходы

Номер 3

Процессор, выполняя программу коммутации, встречает цикл. Воспроизводит он этот цикл, многократно повторяя анализ его тела, или ограничивается однократным анализом?

Ответ:

(1) универсальный способ коммутации циклов предполагает их "раскрутку". Должно быть максимально устранено использование одних и тех же имен переменных во всех итерациях

(2) процессор производит однократный анализ тела цикла

(3) процессор производит двукратный анализ тела цикла, выявляя характер изменения требуемого ресурса для всех выполнений

Упражнение 6:

Номер 1

Рассмотрите принципы параллельных вычислений, лежащие в основе асинхронной вычислительной системы. В чем заключается компромисс между "Фон-Неймановской" и "не-Фон-Неймановской" архитектурами, осуществленный в ПВС?

Ответ:

(1) традиционная программа, использующая счетчик команд, распределяет задания между исполнительными устройствами и устанавливает связи между ними для согласованного выполнения. Исполнительные устройства работают по принципу data flow, выполняя те задания, для которых поступила исходная информация, и направляя результаты для дальнейшего использования в соответствии с установленными связями

(2) в результате динамического распараллеливания процессорные элементы выполняют назначенные им работы, синхронизируясь по общим данным

(3) асинхронная ВС отображает компромисс между параллельным выполнением команд и последовательным обменом по общей шине для совместного использования данных

Номер 2

Рассмотрите принципы параллельных вычислений, лежащие в основе асинхронной вычислительной системы. Каким образом в асинхронной ВС осуществляется ветвление?

Ответ:

(1) используется традиционный условный переход. Однако его вес снижается за счет использования команды if-then-else в составе арифметических операторов. Возможно применение механизма предикатов

(2) ветвление осуществляется с помощью запуска второго конвейера коммутации

(3) условный переход прерывает процесс коммутации до выявления направления ветвления

Номер 3

Рассмотрите принципы параллельных вычислений, лежащие в основе асинхронной вычислительной системы. Каким образом в асинхронной ВС удается избежать жесткого порядка обращения к памяти данных на фоне асинхронных вычислений?

Ответ:

(1) заявки к памяти выполняются в порядке их формирования исполнительными устройствами и поступления в очередь

(2) заявки к памяти планируются процессором коммутации в соответствии с порядком обработки данных и выполняются параллельно в расслоенной памяти, но последовательно к каждому модулю

(3) процессором коммутации устанавливается частичная упорядоченность заявок к памяти. Она соблюдается процессором памяти. Записываемый код поступает в текст соответствующей заявки, т.е. тоже подвергается контролю со стороны процессора памяти

Номер 4

Рассмотрите принципы параллельных вычислений, лежащие в основе асинхронной вычислительной системы. Как обеспечивается виртуальный вычислительный ресурс при много процессорной комплектации системы?

Ответ:

(1) адресное пространство вычислительного ресурса распределяется между реализуемыми программами коммутации

(2) адресный генератор динамически распределяет адреса буферов исполнительных устройств, реализуя "веерное" обслуживание

(3) вычислительный ресурс жестко закреплен за исполнительными устройствами

Архитектура параллельных вычислительных систем - тест 11