Архитектрура вычислительных систем. Контрольная работа. Вариант № 6

Глава 1. Способы организации и типы ВС
Вопрос: Какие преимущества раздельного хранения данных и программ в гарвардской архитектуре?
Задача: Самостоятельно рассмотрите указанную область применения в плане предъявляемых ею требований к ВС. Предметная область: «Система моделирования на клеточном автомате для физических моделей диффузии в газах».

Глава 2. Параллельная обработка информации.
Вопрос: Какие классы ВС выделяются в классификации Флинна, в чем их особенности?
Задача 1: МЗП клеточно-автоматная модель простейшего сумматора
Задача 2: Клеточно-автоматная модель для оконтуривания растрового изображения

Глава 3. Конвейерная архитектура.
Вопрос: Когда возникают коллизии по данным и какие используются способы их устранения?
Задача: 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.
A (время исполнения любой инструкции) – 200 нс
B (продолжительность такта) – 40 нс
C (число стадий конвейера) – 5
D (число инструкций в программе) – 50

Глава 4. RISC-архитектуры;
Вопрос: Из каких блоков состоит RISC микропроцессор Alpha 21264 ev6, и каковы выполняемые ими функции?
Задача 1: Гипотетический RISC микропроцессор имеет регистровый файл 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.
A (количество глобальных регистров) – 16
B (количество регистров для входных параметров) – 8
C (количество регистров для локальных переменных) – 10
D (количество регистров для выходных параметров) – 8
E (количество окон) – 6
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?
A (количество регистров в регистровом файле) – 72
B (количество глобальных регистров) – 8
C (количество регистров для входных параметров) – 2
D (количество регистров для выходных параметров) – 2
E (количество окон) – 4
Задача 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?
A (количество регистров в регистровом файле) – 160
B (количество глобальных регистров) – 32
C (количество регистров для локальных переменных) – 8
D (количество окон) – 4

Глава 5. ВС с крупноблочным параллелизмом.
Вопрос: Какова структура и параметры ВС IBM SP2?
Задача: Имеется гипотетический кластер, 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.
A (количество счетных узлов кластера) – 8
B (оперативная память каждого узла) – 128 Мб
C (объем оперативной памяти, занимаемый ОС на каждом узле / количество переменных одинакового формата в каждой точке пространства) – 50 Мб / шт
D (размер переменной) – 4 байта

Глава 6. Анализ и измерение производительности ВС
Вопрос: Для каких целей используется имитационное моделирование?
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. Пропускную способность канала в 1КБит/сек считать равной 1000 Бит/сек.
A (пропускная способность канала) – 256 Кбит/сек
B (средний размер генерируемой страницы) –30 Кбайт
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 производительность самой ВС, на которой развернут портал?

Глава 7. Технология распределенной обработки данных.
Вопрос 1: Какие свойства распределенных систем достигаются аппаратными средствами, а какие - программными и почему?
Вопрос 2: Как реализуется взаимодействие между процессами в распределенной ОС?

Глава 8. Развитие архитектур, ориентированных на языковые средства и среду программирования.
Вопрос: Каким образом реализована поддержка исполнения Java программ в микроконтроллерах семейства Atmel AVR32?

2012, Остапкевич Михаил Борисович, зачет (без замечаний)