Архитектура параллельных вычислительных систем

Упражнение 1:

Номер 1

Каковы предпосылки разработки мультипроцессора в составе внешних устройств персонального компьютера или рабочей станции сети?

Ответ:

(1) превращение ПК в систему сверхвысокой производительности

(2) расширение диапазона эффективного решения задач: оптимизационных, транспортных, нейросетевых и др

(3) низкая стоимость разработки на микропроцессорной технологии, достаточность поддержки решения единственной задачи, возможность нетрудоемкой "врезки" в существующие операционные системы

Номер 2

Каковы принципы организации распределенной памяти с единым адресным пространством в мультипроцессорной системе?

Ответ:

(1) единое адресное пространство делится на области; каждая область отображает адресное пространство соответствующего процессора. Если один процессор использует адрес памяти другого процессора, то автоматически инициируется обмен, который нет необходимости предусматривать программно

(2) все адресное пространство делится на области, соответствующие отдельным процессорам. Однако если один процессор обратился по адресу памяти другого процессора, то обмен производится с помощью специальной процедуры ОС

(3) единое адресное пространство означает одинаковую для всех процессоров адресацию распределенной памяти

Номер 3

Каковы основные современные принципы конструирования мультимикропроцессорных систем?

Ответ:

(1) отделение проблемы разработки микропроцессоров от проблемы разработки средств их комплексирования

(2) оптимальное сочетание кластерной структуры (с общей оперативной памятью кластера), с межкластерным обменом многошинной архитектуры

(3) масспроцессорные системы с "быстрыми" линиями связи специальной топологии

Упражнение 2:

Номер 1

С помощью каких средств процедуры механизма семафоров могут быть спущены с уровня программно реализации в составе ОС на уровень системы команд?

Ответ:

(1) с помощью механизма закрытия адресов

(2) с помощью аппаратной реализации механизма синхронизации обращения к общим данным

(3) с помощью микропрограммной реализации команд синхронизации в процессоре RISC-архитектуры

Номер 2

Как реализуется спекулятивный режим выполнения операций при использовании памяти предикатов?

Ответ:

(1) если текст команды сопровождается ссылкой на имя предиката, то в зависимости от его значения команда выполняется или пропускается

(2) команда, при которой указано имя предиката, выполняется. Однако результат не направляется в память, пока не найдено единичное значение предиката. При нулевом значении результат пропадает

(3) запускаются две ветви программы (формируется второй конвейер), выполняемые в спекулятивном режиме – в режиме, не разрушающем информацию. После расчета значения предиката признаются правильными результаты выполнения одной из ветвей

Номер 3

Как на уровне команд производится синхронизация процессоров при обращении к общим данным?

Ответ:

(1) с помощью команды "Закрыть Адрес", запрещающей считывание по адресу до выполнения записи по нему

(2) с помощью команды "СИНХ", позволяющей одновременное продолжение выполнения программы с одной и той же команды для всех процессоров

(3) с помощью совместного применения команд "СИНХ" и "Закрыть Адрес"

Упражнение 3:

Номер 1

Составьте матрицу следования для информационного графа. Каким значением времени ограничена минимальная длина расписания при распределении работ между тремя процессорами?

Ответ:

(1) 7 единиц времени

(2) 8 единиц времени

(3) 9 единиц времени

Номер 2

Составьте матрицу следования для информационного графа. Каким значением времени ограничена минимальная длина расписания при распределении работ между тремя процессорами?

Ответ:

(1) 9 единиц времени

(2) 8 единиц времени

(3) 7 единиц времени

Номер 3

Составьте матрицу следования для информационного графа. Каким значением времени ограничена минимальная длина расписания при распределении работ между тремя процессорами?

Ответ:

(1) 6 единиц времени

(2) 7 единиц времени

(3) 9 единиц времени

Упражнение 4:

Номер 1

По программам в трехадресной системе команд составить матрицу следования работ и восстановить вид информационного графа. Считать время сложения (вычитания) одной условной единицей, умножение производится за две условные единицы, деление – за четыре. Какова длина критического пути в графе?
        1 + a b c
2 - d e f
3 × c g h
4 + a f c
5 : d e h

Ответ:

(1) 7 единиц времени

(2) 6 единиц времени

(3) 5 единиц времени

Номер 2

По программам в трехадресной системе команд составить матрицу следования работ и восстановить вид информационного графа. Считать время сложения (вычитания) одной условной единицей, умножение производится за две условные единицы, деление – за четыре. Какова длина критического пути в графе?
        1 × a b c
2 - c d a
3 : e f c
4 - a b f
5 + e c e

Ответ:

(1) 8 единиц времени

(2) 7 единиц времени

(3) 6 единиц времени

Номер 3

По программам в трехадресной системе команд составить матрицу следования работ и восстановить вид информационного графа. Считать время сложения (вычитания) одной условной единицей, умножение производится за две условные единицы, деление – за четыре. Какова длина критического пути в графе?
        1 + a b c
2 + d e f
3 : f c h
4 × a f c
5 - h l h

Ответ:

(1) 7 единиц времени

(2) 6 единиц времени

(3) 5 единиц времени

Упражнение 5:

Номер 1

Составьте план сложения способом "пирамиды" всех n элементов массива с помощью заданного количества m процессоров. Требуется ли синхронизация процессоров, чтобы не использовать еще не полученные данные? m = 9,  n = 4

Ответ:

(1) да, третьему и четвертому процессорам во втором цикле

(2) нет

(3) да, четвертому процессору во втором цикле

Номер 2

Составьте план сложения способом "пирамиды" всех т элементов массива с помощью заданного количества п процессоров. Требуется ли синхронизация процессоров, чтобы не использовать еще не полученные данные? m = 8,  n = 5

Ответ:

(1) да, пятому процессору в первом цикле, второму во втором цикле

(2) нет

(3) да, пятому процессору в первом цикле

Номер 3

Составьте план сложения способом "пирамиды" всех 5 элементов массива с помощью заданного количества 8 процессоров. Требуется ли синхронизация процессоров, чтобы не использовать еще не полученные данные?

Ответ:

(1) да, третьему и четвертому процессорам в первом цикле, пятый – восьмой процессоры простаивают

(2) нет

(3) да, пятому процессору в первом цикле

Упражнение 6:

Номер 1

Перечислите преимущества и недостатки общих и распределенных однородных и неоднородных решающих полей в многопроцессорных вычислительных системах.

Ответ:

(1) общие однородные и неоднородные решающие поля образуют общий виртуальный вычислительный ресурс процессоров, обеспечивая полную полезную нагрузку и высокую надежность. Однако высокие требования к связям и к оперативности взаимодействия составляют трудности реализации

(2) распределенный вычислительный ресурс в составе многофункциональных (неоднородных) решающих полей в составе АЛУ процессоров представляет значительно меньше технологических трудностей, реализуемость на современном уровне, хотя выдвигает проблемы плотной рабочей нагрузки

(3) общее решающее поле требует разработки аппаратных средств динамического распределения работ – отдельных команд или их комбинаций. Распределенный вычислительный ресурс позволяет вынести решение проблемы оптимальной загрузки исполнительных устройств на уровень оптимизирующей трансляции

Номер 2

Как производится загрузка исполнительных устройств распределенного вычислительного ресурса в процессоре "Эльбрус-2"?

Ответ:

(1) безадресная система команд позволяет параллельно использовать несколько подстеков

(2) безадресные команды аппаратно переводятся в трехадресные (с использованием адресов регистровой памяти); с помощью анализа совпадения адресов решается вопрос о назначении команд для параллельного выполнения

(3) программа транслируется в трехадресные команды, которые автоматически распределяются между исполнительными устройствами

Номер 3

Как производится загрузка исполнительных устройств распределенного вычислительного ресурса в процессорах VLIW- и EPIC-архитектуры?

Ответ:

(1) оптимизирующий транслятор записывает командные слова в форме, предусматривающей загрузку исполнительных устройств в каждом машинном такте

(2) исполнительные устройства загружаются автоматически по транслированной программе "в линеечку"

(3) командные слова формируются в виде, предполагающем плотную загрузку исполнительных устройств. В процессе выполнения команд автоматически осуществляются задержки исполнительных устройств в ожидании готовности исходных данных

Архитектура параллельных вычислительных систем - тест 2