Контрольная работа по дисциплине: Архитектура вычислительных систем. Вариант 3

Контрольная работа состоит из восьми вопросов (по одному или два на главу) и заданий (по ‒ 0, 1 или несколько для каждой главы). Ответы на вопросы основаны на непосредственном понимании темы в объемах конспектов лекций, а решение задач потребует умения применить полученные знания.
Для каждой главы выбирается вопрос и вариант задачи по последней цифре пароля.


Глава 1. Способы организации и типы ВС
Вопрос:
3. Почему моделирование является одной из важнейших составляющих при проведении современных научных исследований или научно-технических разработок?

Задача:
1.3. Информационно-вычислительная система для медицинского учреждения с базой данных по пациентам и экспертной системой по диагностированию заболеваний.


Глава 2. Параллельная обработка информации
Вопрос:
3. Какие существуют уровни параллелизма и чем они отличаются?

Задача:
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.

Исходные данные:
Вариант: 3
Задача 1:
0000000
0000111
0000011
0000001
0001100
0001100
0000000

Задача 2:
00000000000000000000000000000000
00000000000000000000000000000000
00000000000000000000000000000000
00000001111111111111111110000000
00000001000000000000000010000000
00000001000000000000000010000000
00000001000000000000000010000000
00000001000000000000000010000000
00000001000000000000000010000000
00000001000000000000000010000000
00000001000000000000000010000000
00000001111111111111111110000000
00000000000000000000000000000000
00000000000000000000000000000000
00000000000000000000000000000000


Глава 3. Конвейерная архитектура
Вопрос:
3. Какие причины могут вызывать остановку конвейера?

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. Разбор работы конвейера в таком режиме см. в гл. 3., раздел 1.

Исходные данные:
Вариант: 3
A: 240
B: 80
C: 4
D: 400


Глава 4. RISC-архитектуры
Вопрос:
3. Каковы особенности RISC микропроцессоров?

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.

Исходные данные:
Вариант: 3
A: 32
B: 16
C: 16
D: 16
E: 5

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?

Исходные данные:
Вариант: 3
A: 256
B: 56
C: 3
D: 3
E: 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?

Исходные данные:
Вариант: 3
A: 72
B: 8
C: 4
D: 4


Глава 5. ВС с крупноблочным параллелизмом
Вопрос:
3. Каковы характерные черты ВС с архитектурой MPP?

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.

Исходные данные:
Вариант: 3
A: 64
B: 512
C: 25
D: 8


Глава 6. Анализ и измерение производительности ВС
Вопрос:
3. Какие тесты применяются для оценки производительности суперЭВМ?

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.

Исходные данные:
Вариант: 3
A: 28
B: 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 производительнсть самой ВС, на которой развернут портал?


Глава 7. Технология распределенной обработки данных
Вопросы:
3.1. В чем суть микроядерной архитектуры и какие функции реализует микроядро ОС Amoeba?

3.2. Какие уровни выделены в модели взаимодействия открытых систем OSI/ISO и каковы функции уровней?


Глава 8. Развитие архитектур, ориентированных на языковые средства и среду программирования
Вопрос:
3. Какие особенности архитектуры имелись у машин пятого поколения?

Зачет без замечаний!
Год сдачи: 2024 г.
Преподаватель: Остапкевич М.Б.