Архитектура вычислительных систем. Контрольная работа. Вариант №1.

Глава 1. Способы организации и типы ВС
Вопросы
1.1. Какие бывают виды внешних устройств ВС?
1.2.Какие требования к ВС предъявляют задачи обработки и хранения данных?
Задачи
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. 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.
0000000
0000000
0010001
0010111
0010001
0000000
0000000
2. Для заданных вариантами начальных значений клеточного массива, вычислите результат работы модели.
00000000000000000000000000000000
00000000000000000000000000000000
00000000000000000000000000000000
00000000111111111111111100000000
00000011111111111111111111000000
00000011111111111111111111000000
00000011111111111111111111000000
00000011111111000011111111000000
00000011111111000011111111000000
00000011111111000011111111000000
00000011111111000011111111000000
00000011111111000011111111000000
00000000000000000000000000000000
00000000000000000000000000000000
00000000000000000000000000000000

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?
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 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.

Вариант A B C D E
1  32  8  16  8  4

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?

Вариант A B C D E
1  132  32  4  4  10

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?

Вариант A B C D
1  320  64  8  8

Глава 5. ВС с крупноблочным параллелизмом.

Вопросы

1. В чем заключаются достоинства и ограничения ВС с архитектурой SMP?

Задачи

1. 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.

Вариант A B C D
1 16 256 7 8

Глава 6. Анализ и измерение производительности ВС

Вопросы

1. Для каких целей может потребоваться знание производительности ВС?

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.

Вариант A B
1 56 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

1. Каково устройство распределенной файловой системы в ОС Sprite?

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

Вопросы

1. Каково машинное представление кода программ у Lisp Machine?

ноябрь 2018, зачтено