Контрольная работа "Архитектура вычислительных систем". Вариант №8

Работа зачтена.

Глава 1
8. Каковы области применения однокристальных ВС?
1.8. Карманный аудиоплейер для проигрывания звука, записанного в цифровом виде на компактный модуль flash памяти.
Глава 2
8. Каковы области применения однокристальных ВС?
Задача 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.
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 означет, что правило не изменяет значение клетки в соответствующей позиции на поле).
Правило подъема:
0 1
1 --> 0
0 0
Для заданных начальных значений клеточного массива размера 7x7, вычислите результат работы модели.
Исходные данные:
8 0000011
0000111
0001111
0000001
0000000
0000000
0000000
Задача 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).

00000000000000000000000000000000
00000000000000000000000000000000
00000000000001111000000000000000
00000000000001111000000000000000
00000000000001111000000000000000
00000000000001111000000000000000
00000000011111111111100000000000
00000000011111111111100000000000
00000000011111111111100000000000
00000000011111111111100000000000
00000000000001111000000000000000
00000000000001111000000000000000
00000000000001111000000000000000
00000000000000000000000000000000
00000000000000000000000000000000

Глава 3
8. Какие существуют способы предсказания ветвления и чем они отличаются?
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.
вариант A B C D
0 200 40 5 200
1 100 20 5 100
2 200 40 4 400
3 240 80 4 400
4 100 20 5 50
5 240 40 8 100
6 200 40 5 50
7 100 20 5 25
8 240 80 4 50
9 200 40 5 25

Глава 4. RISC-архитектуры
8. Какова структура АЛУ на микропроцессоре Alpha 21264 ev6 и с какими форматами данных оно работает?
Задача 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
0 10 6 10 6 4
1 32 8 16 8 4
2 8 8 8 8 8
3 32 16 16 16 5
4 16 8 8 8 16
5 32 6 10 6 4
6 16 8 10 8 6
7 8 6 16 6 8
8 10 6 10 6 8
9 32 8 16 8 8

Задача 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
0 152 12 6 6 10
1 132 32 4 4 10
2 320 64 8 8 8
3 256 56 3 3 10
4 192 64 4 4 8
5 132 32 4 4 5
6 72 8 2 2 4
7 152 12 6 6 5
8 160 32 4 4 8
9 320 64 8 8 4

Глава 5. ВС с крупноблочным параллелизмом.
8.1. Каковы характерные черты ВС с архитектурой NUMA?
8.2. Какие существуют виды кластеров?
Задача 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.
Варианты A B C D
0 8 256 7 8
1 16 256 7 8
2 32 512 7 4
3 64 512 25 8
4 128 1024 25 8
5 256 1024 25 8
6 8 128 50 4
7 16 256 50 8
8 32 512 50 8
9 64 128 7 4

Глава 6. Анализ и измерение производительности ВС
8. Какие имеются виды аналитических моделей с дискретным временем и в чем их особенности?
Задача 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.
Варианты A B
0 128 20
1 56 20
2 256 20
3 28 20
4 14 20
5 128 30
6 256 30
7 512 40
8 1024 40
9 2048 15

Задача 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 производительнсть самой ВС, на которой развернут портал?
Если число обрабатываемых сервером запросов меньше, чем число запросов, которые можно передать по каналу за одинаковое время, то узким местом будет производительность сервера. Если, эти числа одинаковые, что имеет очень низкую вероятность, то узкое место отсутствует. Если сервер может обработать больше, чем канал - передать, то узким местом является канал передачи данных. Первый случай возникает, если по каналу может передаваться более 86400 запросов в сутки. Третий случай имеет место, если это число меньше, чем 86400.

Глава 7. Технология распределенной обработки данных.
8. Какие бывают схемы построения распределенных систем?

Глава 8. Развитие архитектур, ориентированных на языковые средства и среду программирования.
8. Какие имеются примеры влияния программного обеспечения на архитектуры CISC и RISC микропроцессоров?