Архитектура вычислительных систем. Контрольная работа. 4-й семестр. 1-й вариант

Глава 1. Способы организации и типы ВС
1.1. Какие бывают виды внешних устройств ВС?
1.2.Какие требования к ВС предъявляют задачи обработки и хранения данных?
Задачи
1. Самостоятельно рассмотрите указанную область применения в плане предьявляемых ею требований к ВС.
1.1. Система управления автомобильным движением, служащая для управления группой светофоров на перекрестках некоторого района города и позволяющая в реальном времени менять интервалы переключения светофоров в зависимости от данных о числе проходящих по разным направлениям машин, которые поступают от датчиков.
Глава 2. Параллельная обработка информации.
Вопросы
1. Какие в настоящее время существуют классы ВС с мелкозернистым параллелизмом?
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 значенния 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 подьема не сможет поднять единицы с этого ряда.
Правило сложения и переноса:
x1 x0
01 -> 10
00 xx
(x в левой части означает, что значение клетки на поле может быть любым, x в правой части означает, что правило не изменяет значение клетки в соответствующей позиции на поле)
Правило подъема:
0 1
1 --> 0
0 0
Для заданных вариантами начальных значений клеточного массива размера 7x7, вычислите результат работы модели. Для проверки правильности вычислений можно пользоваться тем фактом, что сумма чисел во всех строках поля значений одинакова после всех шагов. Если она изменилась, то на соответствующем шаге была допущена ошибка. После правильного исполнения всех шагов верхняя строка будет содержать двоичное представление суммы чисел, а все остальные строки будут заполнены нулями.
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 сооветствующей клетки клеточно 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.
вариант Задача 1 Задача 2

Глава 3. Конвейерная архитектура.
Вопросы
1. Какие конвейеризация имеет достоинства и недостатки?
Задачи
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. Разбор работы конвейера в таком режиме см. в гл. 3., раздел 1.
вариант A B C D
1 100 20 5 100

Глава 4. RISC-архитектуры;
Вопросы
1.1. Какие узкие места были выявлены в архитектуре CISC?
1.2. Какие свойства RISC систем могут быть непосредственно реализованы в CISC процессорах?
Задачи
1. Гипотетический RISC микропроцессор имеет регистровый файл (см. гл. 4., раздел 2) с A глобальными регистрами, и Е окон из B регистров для входных параметров, C регистров для локальных

Сдавалась в 2015 г.
Оценка: зачёт