Контрольная работа по дисциплине: Архитектура вычислительных систем. Вариант №02

Глава 1. Способы организации и типы ВС
Вопросы
2. Какие имеются базовые виды архитектур ВС.?
Задачи
1. Самостоятельно рассмотрите указанную область применения в плане предъявляемых ею требований к ВС.
1.2. Система резервирования билетов в крупной аэро - компании, имеющей удаленные друг от друга пункты продажи.

Глава 2. Параллельная обработка информации.
Вопросы
2.1. Какие есть способы введения параллелизма в архитектуру ВС.?
2.2. Какие классы задач могут эффективно решаться с помощью ассоциативных ВС.?
Задачи
1. МЗП клеточно-автоматная модель простейшего сумматора состоит из клеточного объекта - поля значений и двух правил: правило сложения и переноса и правило подъема. Клеточный объект в данном случае - это двумерный массив, элементами которого может быть 0 или 1. Строки клеточного объекта содержат двоичные представления чисел, которые сумматор должен сложить. Правила определяют, каким образом будут вычисляться новые значения ячеек клеточного массива. Каждое правило имеет правую и левую части. Правая часть означает условие применимости, а левая - новое значение после срабатывания правила. Вычисление на поле значений происходит в дискретном времени (по шагам) до того момента, когда значения перестанут изменяться, т.е. будет получен результат. На каждом шаге правила пытаются примениться к каждому участку поля значений. Если обнаружено совпадение некоторого фрагмента поля значений и левой части правила, то правило считается применимым. На первой фазе каждого шага отыскиваются все участки поля значения, где применимо одно из правил. На второй фазе каждого шага все применимые правила срабатывают. Т.е. смена значений на поле на новые значения происходит одновременно. Нижняя строка в клеточном массиве должна быть заполнена нулями, иначе правило подъема не сможет поднять единицы с этого ряда.
Для заданных начальных значений клеточного массива размера 7x7, вычислите результат работы модели.
Исходные данные:
0000111
0000111
0000011
0000001
0000000
0000000
0000000

2. Клеточно-автоматная модель для оконтуривания растрового изображения основана на следующем правиле, описанным как функция от параметров-клеток своей части и применяемого к клеточному массиву. Так как мы не оговорили, как применять правила на границе клеточного массива, когда левая часть правила выходит за его пределы, будем использовать клеточный массив, в котором все крайние клетки и их соседи равны 0. Левая часть правила такова, что оно применимо ко всем клеткам клеточного массива.
Правило оконтуривания:
ijk xxx
lmn -> xfx
opq xxx
где в левой части правила указаны девять переменных, принимающих значения из соответствующей клетки клеточного массива, а x - не изменяет значение клетки в соответствующей позиции на поле, а f вычисляется по формуле:
f = (m != i) или (m != j) или(m != k) или (m != l) или(m != m) или (m != n) или(m != o) или (m != p) или(m!= q)
Клеточное поле данной задачи в исходном виде содержит коды пикселов растрового изображения (0 - черный, 1 - белый). Правило оконтуривания применяется к каждой клетке клеточного поля. Оно записывает в центральную клетку 1, если эта клетка - часть контура, или 0, если нет. К контуру она относится, если значение центральной клетки (той, для которой вычисляется новое значение) не равно значению хотя бы одной из оставшихся восьми клеток (клеток вокруг центральной клетки, или клеток окрестности).
Для заданных вариантами начальных значений клеточного массива, вычислите результат работы модели.
00000000000000000000000000000000
00000000000000000000000000000000
00000000000000000000000000000000
00000000000011111111000000000000
00000000000111111111100000000000
00000000001111111111110000000000
00000000011111100111111000000000
00000000011111000011111100000000
00000000111110000000111110000000
00000001111100000000011111000000
00000011111000000000001111100000
00000111111111111111111111100000
00000111111111111111111111100000
00000000000000000000000000000000
00000000000000000000000000000000

Глава 3. Конвейерная архитектура.
Вопросы
2. Какие факторы определяют выбор времени, которое отводится для одного такта микропроцессора?
Задача.
1. ВС с неконвейерной архитектурой и временем исполнения любой инструкции A нс была заменена на ВС с идентичной системой команд, но с конвейерной архитектурой. Продолжительность такта - B нс, число стадий конвейера равно С. Вычислите полученное ускорение (отношение времени работы программы на старой ВС ко времени ее работы на новой ВС), учитывая стадию загрузки конвейера и считая, что при выполнении не возникло ни одной коллизии. Число инструкций в программе равно D.
Исходные данные:
A=200 нс
B=40 нс
C=4
D=400

Глава 4. RISC-архитектуры;
Вопросы
2.Как организован регистровый файл на Atmel ATmega16?
Задачи
1. Гипотетический RISC микропроцессор имеет регистровый файл с A глобальными регистрами, и Е окон из B регистров для входных параметров, C регистров для локальных переменных и D регистров для выходных параметров. Определите:
1) общее число регистров микропроцессора;
2) размер регистрового окна, видимого подпрограмме;
3) размер регистров в области пересечения двух окон.
Исходные данные:
A=8
B=8
C=8
D=8
E=8
2. Гипотетический RISC микропроцессор имеет регистровый файл, в котором всего A регистров, из которых B - глобальные. В каждом из E окон есть C регистров для входных параметров и D регистров для выходных параметров. Сколько регистров для локальных переменных есть в окне?
Исходные данные:
A=320
B=64
C=8
D=8
E=8
3. Гипотетический RISC микропроцессор имеет регистровый файл, в котором всего A регистров, из которых B - глобальные. В каждом из D окон есть C регистров для локальных переменных. Сколько всего в каждом окне есть регистров для входных и выходных параметров?
Исходные данные:
A=192
B=64
C=16
D=4

Глава 5. ВС с крупноблочным параллелизмом.
Вопросы
2. Какова структура и параметры ВС. HP 9000 V?
Задачи
1. Имеется гипотетический кластер, имеющий в своем составе A счетных узлов. Каждый узел имеет оперативную память объема B Мб. Операционная система занимает C Мб оперативной памяти на каждом узле. Пользователь хочет запустить процесс физического моделирования на всех узлах кластера. Модель содержит двумерный массив для хранения значений переменных в равномерно расположенных (на равномерной сетке) точках пространства. В каждой точке для модели требуется иметь C переменных одинакового формата. Размер переменной D байт. Модель такова, что размер массива по вертикали всегда равен размеру по горизонтали. Массив разрезается на равные части и распределяется между узлами кластера. Крайние столбцы части массива (расположенные у линии разреза) дублируются в соседнем узле. Нулевой столбец части массива в первом узле и последний столбец части массива в последнем узле — не дублируются. Оцените в соответствии с данными Вашего варианта, каков максимальный размер массива (число ячеек по вертикали или горизонтали) может быть использован для моделирования на кластере? Размером моделирующей программы и всех остальных ее данных принять равной 1 Мб.
Исходные данные:
A=32
B=512
C=7
D=4

Глава 6. Анализ и измерение производительности ВС
Вопросы
2. Какие существуют классы метрик производительности?
Задачи
1. Разработчик решил установить Web портал на машину, подключенную к сети Internet по каналу передачи данных с пропускной способностью A КБит/сек. Средний размер генерируемой по запросу пользователя страницы - B КБайт. Размер пакета данных с запросом принять равным 1 КБайт. Дайте оптимистическую оценку числа запросов, которые может обслужить портал за одни сутки. (см. гл. 6, разд. 4, параграф о вычислении граничных значений) Пропускную способность канала в 1КБит/сек считать равной 1000 Бит/сек.
Исходные данные:
A=256
B=20
2. Сервер для Web портала из предыдущей задачи в среднем тратит на обработку каждого запроса одну секунду. Что в таком случае будет ограничивать оптимистическую оценку числа запросов - пропускная способность канала передачи данных или производительность самой ВС, на которой развернут портал?

Глава 7. Технология распределенной обработки данных.
Вопросы
2. Какие имеются типы узлов в распределенной системе на базе ОС Amoeba?

Глава 8. Развитие архитектур, ориентированных на языковые средства и среду программирования.
Вопросы
2. На какие группы можно разбить макрокоманды Lisp Machine?

Работа успешно зачтена!
Объем работы - 32 стр.
Преподаватель: Остапкевич М. Б.