Параллельное программирование

Упражнение 1:

Номер 1

Рассмотрите основные требования, предъявляемые к ВС в составе АСУ коллективного пользования и способы их удовлетворения. Как удовлетворяются требования высокой производительности?

Ответ:

(1) организацией мультипрограммной и мультипроцессорной обработки информации

(2) с помощью организации распределенной обработки информации в вычислительном комплексе на базе локальной сети развиваемой комплектации

(3) с помощью разрабатываемых и проектируемых многопроцессорных вычислительных систем (суперЭВМ)

Номер 2

Рассмотрите основные требования, предъявляемые к ВС в составе АСУ коллективного пользования и способы их удовлетворения. Как удовлетворяются требования высокой надежности?

Ответ:

(1) с помощью средств организации контролируемого устойчивого вычислительного процесса, средств реконфигурации и самонастройки вычислительного комплекса в условиях отказов, средств скользящего резервирования

(2) с помощью совместной реализации принципов централизованного и децентрализованного управления, а также средств реконфигурации комплекса в условиях отказов

(3) с помощью выделения управляющего головного процессора, производящего контроль состояния вычислительных средств, управление очередью заданий, выполняющего функции супервизора и восстанавливающего невыполненные задания в случае отказов

Номер 3

Рассмотрите основные требования, предъявляемые к ВС в составе АСУ коллективного пользования и способы их удовлетворения. Как удовлетворяются требования минимальной стоимости?

Ответ:

(1) на основе построения вычислительного комплекса на базе распространенных и дешевых сетевых технологий, не требующих специальных дополнительных технических разработок

(2) на основе вложения средств в разработку мультимикропроцессорных суперЭВМ, сулящих эффективную окупаемость в будущей широкой сфере применений

(3) на основе комплектации специализированной микропроцессорной системы, использующей последние достижения в области разработки элементно-конструкторской базы

Упражнение 2:

Номер 1

Обсудите проблему обеспечения высокой устойчивости вычислительного процесса в многопроцессорной информационной или управляющей системе коллективного пользования. Какие средства поддерживают устойчивый вычислительный процесс?

Ответ:

(1) система реконфигурации, позволяющая сохранять функции головного процессора при отказе любого процессора

(2) общая очередь заданий и ведение текущего списка выполняемых каждым процессором заданий, с возможностью возвращения заданий с отказавшего процессора в общую очередь

(3) приоритетное выполнение заявок в режиме мультипрограммирования

(4) программные методы контроля правильности вычислений

Номер 2

Обсудите проблему обеспечения высокой устойчивости вычислительного процесса в многопроцессорной информационной или управляющей системе коллективного пользования. Какие методы управления (диспетчирования) реализованы в многопроцессорной информационной или управляющей системе коллективного доступа?

Ответ:

(1) централизованное управление с помощью супервизора сочетается с децентрализованным управлением загрузкой процессоров

(2) обеспечивается режим мультипрограммирования, позволяющий соблюдать приоритет при выполнении динамически формируемой общей очереди заданий

(3) управление в системе производится супервизором, формирующим очередь заданий для виртуального вычислительного ресурса

Номер 3

Обсудите проблему обеспечения высокой устойчивости вычислительного процесса в многопроцессорной информационной или управляющей системе коллективного пользования. Что понимают под реконфигурацией ВС?

Ответ:

(1) поочередное выполнение процессорами функций головного

(2) функции головного, реализующего супервизор и контроль состояния системы, выполняет процессор с минимальным номером из числа исправных, остальные процессоры выполняют функции ведомых

(3) для централизованного управления системой в ней существует головной процессор. Каждый процессор готов взять на себя функции головного, если ему не поступил ни один сигнал исправности от процессоров с меньшими номерами

Упражнение 3:

Номер 1

Исследуйте возможность системы реконфигурации поддерживать функции головного процессора, реализующего централизованное управление. Как производится реконфигурация системы?

Ответ:

(1) все процессоры периодически обмениваются сигналами исправности. Исправный процессор с минимальным номером берет на себя функции неисправного головного, считывая супервизор и другие элементы ОС

(2) отказавший процессор выводится из конфигурации, производится перенумерация процессоров, процессор 1 становится головным

(3) отказавший процессор выводится из конфигурации, если он выполнял функции головного, выполняется резервирование

Номер 2

Исследуйте возможность системы реконфигурации поддерживать функции головного процессора, реализующего централизованное управление. С помощью каких элементов ОС производится реконфигурация?

Ответ:

(1) с помощью двух вариантов программы реконфигурации: для головного процессора и для ведомых

(2) на головном процессоре выполняется программа реконфигурации 1, которая на основе временных отметок ведомых процессоров и после посылки им своей отметки, делает вывод об отказах этих процессоров и возвращает не выполненные ими задания из списка выполняемых заданий в очередь заданий. На ведомых процессорах выполняется программа реконфигурации 2, которая отправляет свою временную отметку всем процессорам, а в случае отсутствия такой отметки от головного процессора готовит прием функций головного, если номер процессора минимален среди номеров исправных процессоров

(3) с помощью программы реконфигурации, реализованной на головном процессоре, производится периодическая перенумерация исправных процессоров и возложение или подтверждение функций головного на процессор с минимальным номером

Номер 3

Исследуйте возможность системы реконфигурации поддерживать функции головного процессора, реализующего централизованное управление. Когда включаются программы реконфигурации?

Ответ:

(1) на головном процессоре программа реконфигурации включается после цикла работы супервизора в каждом такте, на ведомом процессоре – по прерыванию в начале цикла (такта) работы системы

(2) программы реконфигурации двух типов включаются по прерыванию в начале такта работы системы

(3) программы реконфигурации включаются через каждое экспериментально подобранное число тактов системы

Упражнение 4:

Номер 1

Исследуйте работу диспетчера. В каком режиме работает диспетчер?

Ответ:

(1) диспетчер включается в трех случаях: по признакам "конец задания", "процессор свободен" и по прерыванию в начале каждого такта системы

(2) диспетчер включается в соответствии с тремя входами: для принятия решения при окончании выполнения задания; для принятия решения после прерывания на обмен; для обеспечения тактированной работы при поддержке приоритетного обслуживания заданий, при запуске программы реконфигурации, при приеме новых заданий

(3) диспетчер имеет три входа для выполнения реконфигурации и мультипрограммного режима

Номер 2

Исследуйте работу диспетчера. Как диспетчер реализует децентрализованное управление вычислительной системой?

Ответ:

(1) запуск диспетчера на каждом процессоре обеспечивает его автономную загрузку работами

(2) по признаку "конец задания" диспетчер пытается загрузить процессор заданием из очереди. По признаку "процессор свободен" производится попытка смены выполняемых заданий более приоритетными, поступившими в очередь в результате прерывания. По прерыванию в начале такта запускается программа реконфигурации и производится анализ возможности восстановления ранее выполнявшихся прерванных заданий с меньшим приоритетом, чем только что выполненное

(3) по признаку "конец задания" диспетчер пытается восстановить выполнение ранее прерванных заданий, если их приоритет выше приоритета задания из "головы" очереди. По признаку "процессор свободен" производится попытка смены выполняемых заданий более приоритетными, поступившими в очередь в результате прерывания. По прерыванию в начале такта запускается программа реконфигурации и производится анализ возможности восстановления ранее выполнявшихся прерванных заданий с меньшим приоритетом, чем только что выполненное

Номер 3

Исследуйте работу диспетчера. Как производится синхронизация обращения многих процессоров к очереди заданий?

Ответ:

(1) с помощью блокировки обращения к очереди, сформированной тем процессором, которому удалось это обращение выполнить, при циклической попытке обращения других процессоров

(2) с помощью циклического обращения к очереди заданий, в которой задания пока отсутствуют

(3) с помощью дублирования заданий в списке выполняемых заданий

Упражнение 5:

Номер 1

(Задача требует творческого и критического подхода к предлагаемым решениям). Рассмотрите реакцию системы управления на возникшие ситуации. Во время работы системы отказал процессор

Ответ:

(1) процессоры начнут обнаруживать отсутствие временных отметок отказавшего процессора через 1-2 такта. Головной процессор восстановит выполняемые задания в очереди и произведет перенумерацию процессоров системы. Ведомые процессоры продолжат свою работу. Если сигнал не поступает от головного процессора, процессор с меньшим номером примет функции головного

(2) головной процессор восстановит не выполненные работы в очереди заданий, а затем первый обратится к этой очереди

(3) процессор с меньшим номером возьмет на себя функции головного, а тот прервет выполнение своих заданий и начнет выполнять (сначала) задания отказавшего процессора

Номер 2

(Задача требует творческого и критического подхода к предлагаемым решениям). Рассмотрите реакцию системы управления на возникшие ситуации. По прерыванию от системы обмена супервизор сформировал в очереди заданий новые высокоприоритетные задания

Ответ:

(1) все процессоры производят прерывание с выработкой сигнала "процессор свободен" и обращаются к очереди, пытаясь выбрать задания с большим приоритетом по сравнению с приоритетом прерванных заданий

(2) процессоры получают сигнал "процессор свободен" от супервизора и продолжают выполнять задания до окончания такта. Затем выполнение заданий прерывается, и процессоры обращаются к очереди для выбора заданий с большим приоритетом

(3) dсе процессоры заканчивают выполнение своих заданий, затем обращаются к очереди за заданиями высокого приоритета

Номер 3

(Задача требует творческого и критического подхода к предлагаемым решениям). Рассмотрите реакцию системы управления на возникшие ситуации. Как система реагирует на незаконченный ввод задания?

Ответ:

(1) по прошествии контрольного времени включается блок семантического контроля, определяющего корректность запроса

(2) если ввод задания прекратился до формирования признака "конец задания", по прошествии контрольного времени текст задания уничтожается

(3) по прошествии контрольного времени формируется повторный запрос пользователя

Упражнение 6:

Номер 1

Рассмотрите управляющие и информационные системы, в которых обслуживание запросов целесообразно производить по предлагаемой схеме. Система материально-технического обслуживания ЖКХ (жилищно-коммунального хозяйства)

Ответ:

(1) материально-техническое обслуживание производится на основе многоканального доступа с учетом приоритета запросов. Решаются известные оптимизационные задачи складирования и перевозок. Большой объем работ требует применения компьютеров, объединенных в локальную вычислительную сеть переменной комплектации для распределенных вычислений и обеспечения высокой надежности. Присутствуют фоновые, периодически решаемые задачи. Система постоянно нуждается в расширении

(2) традиционные современные методы обслуживания системы еще долго будут удовлетворять существующим требованиям, и рассмотрение указанной проблемы не актуально

(3) применение персональных компьютеров в системе ЖКХ, при их высокой надежности и низкой цене не требует их комплексирования в составе локальной вычислительной сети, что значительно сокращает стоимость обслуживания и эксплуатации

Номер 2

Рассмотрите управляющие и информационные системы, в которых обслуживание запросов целесообразно производить по предлагаемой схеме. Вычислительный центр Grid-технологий с переменным составом выделяемых средств

Ответ:

(1) работа центра по обслуживанию запросов в Интернет соответствует многоканальному и многоприоритетному доступу. Для решения задач высокой сложности целесообразно организовать распределенную обработку информации на основе подкомплексов РС локальной вычислительной сети, с выделением головного процессора. Реконфигурация актуальна как на этапе формирования подкомплекса, так и на этапе решения задачи – для обеспечения высокой надежности

(2) применение концепции локальных вычислительных сетей для реализации Grid-технологий неактуально. Идеи этой технологии основаны на рациональном использовании всего совокупного оборудования, с учетом даже временных поясов

(3) Grid-технология выдвигает новые требования к управлению совокупным вычислительным ресурсом планеты. Современные практические подходы неуместны

Номер 3

Рассмотрите управляющие и информационные системы, в которых обслуживание запросов целесообразно производить по предлагаемой схеме. Территориально распределенная система транспортного обслуживания

Ответ:

(1) транспортное обслуживание производится на основе многоканального доступа с учетом приоритета запросов. Решаются известные оптимизационные задачи наличия видов и количества транспорта на базах и расстояний. Большой объем работ требует применения компьютеров, объединенных в локальную вычислительную сеть переменной комплектации для распределенных вычислений и обеспечения высокой надежности. Присутствуют фоновые, периодически решаемые задачи

(2) применение персональных компьютеров в системе транспортного обслуживания, при их высокой надежности и низкой цене, не требует их комплексирования в составе локальной вычислительной сети, что значительно сокращает стоимость обслуживания и эксплуатации

(3) все запросы в транспортной системе имеют одинаковый приоритет, разделяясь только по типам. Состав вычислительных средств постоянен. Низкие требования к надежности, обусловленные возможным вмешательством оператора, снижают актуальность задачи реконфигурации комплекса. Предлагаемая структура содержит значительные излишества

Номер 4

Рассмотрите управляющие и информационные системы, в которых обслуживание запросов целесообразно производить по предлагаемой схеме. Торговая сеть

Ответ:

(1) в торговой сети актуальны два вида обслуживания по предлагаемой схеме. Каждое торговое предприятие нуждается в материально-техническом обслуживании, которое производится на основе многоканального доступа к системе, осуществляющей такое обслуживание, с учетом приоритета запросов. Решаются известные оптимизационные задачи складирования и перевозок. Большой объем работ требует применения компьютеров, объединенных в локальную вычислительную сеть переменной комплектации для распределенных вычислений и обеспечения высокой надежности. Поток запросов покупателей являются основой построения системы предлагаемой структуры на каждом торговом предприятии

(2) включение торгового предприятия в сеть материально-технического обеспечения упрощает подход к построению собственной системы обслуживания покупателей, низводя ее на уровень справочной системы

(3) разработка системы управления по предлагаемой схеме необходима на каждом крупном торговом предприятии. Она концентрирует в себе мониторинг, реализацию методов логистики, разработку оптимальной стратегии запросов к системе материально-технического обеспечения, исходя из спроса, текущего наличия, возможностей хранения и доставки, а также предоставление услуг покупателям

Параллельное программирование - тест 9