Контрольная работа по дисциплине: Архитектура вычислительных систем. Вариант 9

Глава 1. Способы организации и типы ВС
Вопросы
9. Какова область применения СуперЭВМ?

Задачи
1. Самостоятельно рассмотрите указанную область применения в плане предьявляемых ею требований к ВС.
1.9. Система трехмерной визуализации для так называемой "дополненной" реальности, позволяющей показывать проекции трехмерных объектов с визуализацией их параметров (с помощью цветового выделения, мерцания, дописывания текстовой и численной информации) и возможностью интерактивной навигации - перемещения точки обзора, угла обзора и смены масштаба.
Глава 2. Параллельная обработка информации.
Вопросы
9. Какие классы задач могли эффективно решаться на ВС ILLIAC IV и для каких задач она не подходила?

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
Пример.
Исходные данные - клеточный массив 4x4:
0001
0001
1001
0000
После первого шага правило подъема поднимает единицу во втором столбце, а правило сложения и переноса складывает две единицы последнего столбца и помещает единицу в третий столбец:
0001
1010
0000
0000
После второго шага два раза применяется правило подьема единицы и получается результат работы сумматора, так как больше применимых правил не будет:
1011
0000
0000
0000
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).
Пример.
Исходные данные - клеточный массив 4x4:
000000
000000
001100
001100
000000
000000
Результат применения правила оконтуривания:
000000
011110
011110
011110
011110
000000
Для заданных вариантами начальных значений клеточного массива, вычислите результат работы модели.
Глава 3. Конвейерная архитектура.

Вопросы

9. Каков механизм работы бимодального предсказания?
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.


Глава 4. RISC-архитектуры;

Вопросы
9. На какие группы можно разбить команды микропроцессора Alpha 21264 ev6?

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 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.



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?



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?



Глава 5. ВС с крупноблочным параллелизмом.
Вопросы
9.1. Какие в настоящее время существуют классы ВС с крупноблочным параллелизмом?

Выделяют следующие основные классы параллельных ВС:
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.
Глава 6. Анализ и измерение производительности ВС
Вопросы
9. Какие используются методики анализа производительности ВС и в чем их различия?
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.

Глава 7. Технология распределенной обработки данных.
Вопросы
9. Какие виды топологий бывают в однородных схемах?
Глава 8. Развитие архитектур, ориентированных на языковые средства и среду программирования.
Вопросы
9. Какие операции Lisp Machine реализованы как микрокоды и почему их невозможно реализовать как макрокоды?

Оценка: Зачет
Дата оценки: 16.05.2022

Помогу с вашим онлайн тестом, другой работой или дисциплиной.
E-mail: sneroy20@gmail.com
E-mail: ego178@mail.ru