Контрольная работа По дисциплине: Архитектура вычислительных систем. Вариант 05.

1. Способы организации и типы ВС

1.1 Из каких блоков состоит центральный процессор в архитектуре фон Неймана и какие они выполняют функции?
1.2 Самостоятельно рассмотрите указанную область применения в плане предъявляемых ею требований к ВС.
Карманный шагомер, ведущий статистику, сколько его владелец сделал шагов за час, день, неделю и месяц, на основе данных, получаемых от акселерометра.

2. Параллельная обработка информации

2.1 Какие существуют классификации ВС с параллельной архитектурой?
2.2 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.
Вычислить результат работы модели.
Исходные данные - клеточный массив 7x7:
0001011
0001011
0001011
0000001
0000000
0000000
0000000

2.3 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.

3. Конвейерная архитектура

3.1 Какие существуют программные и аппаратные способы для устранения структурной коллизии?
3.2 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.
Исходные данные:
вариант A B C D
5 240 40 8 100

4. RISC-архитектуры

4.1 Как устроен регистровый файл RISC микропроцессоров?

4.2 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 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:
вариант A B C D E
5 32 6 10 6 4

4.3 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:

вариант A B C D E
5 132 32 4 4 5

4.4 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:

вариант A B C D
5 192 64 8 8

5. ВС с крупноблочным параллелизмом

5.1 Почему программирование на ВС с архитектурой MPP более трудоемко, чем с SMP?

5.2 Имеется гипотетический кластер (см. гл. 5., раздел 7), 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:
Варианты A B C D
5 256 1024 25 8

6. Анализ и измерение производительности ВС
6.1 Какой набор тестов входит в SPEC CINT2006?

6.2 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:
Варианты A B
5 128 30

6.3 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 производительнсть самой ВС, на которой развернут портал?

7. Технология распределенной обработки данных

7.1. Какими ключевыми свойствами обладают распределенные системы?
7.2. Какие задачи решаются миграцией процессов и каков механизм ее работы?

8. Развитие архитектур, ориентированных на языковые средства и среду программирования

8.1 На какие уровни можно разбить программное обеспечение PIM?

Уважаемый слушатель, дистанционного обучения,
Оценена Ваша работа по предмету: Архитектура вычислительных систем
Вид работы: Контрольная работа
Оценка: Отлично
Дата оценки: 12.12.2015
Рецензия:Уважаемый С*