系统结构--猜题

复习

简答题

1. 并行性的定义及其等级划分

   • 并行性: 指在同一时刻或同一时间间隔内完成两种或两种以上性质相同或不同的工作. 只要在时间上重叠, 均存在并行性.
   • 等级: 从执行角度看, 从低到高可划分为指令内并行, 指令间并行, 任务或过程级并行, 作业级或程序级并行. 从数据角度看, 可以划分为字串位串, 字串位并, 字并位串, 字并位并
   • 提高系统并行性的措施: 1. 时间重叠 2. 资源重复 3. 资源共享

2. 什么叫多处理机系统, 其根本特征是是什么

   • 多处理机系统是指满足以下条件的系统:
     
     1. 包含两个或两个以上功能大致相同的处理器
     2. 所有处理器共享一个内存
     3. 所有处理器共享io通道,控制器和外围设备
     4. 整个系统由统一的操作系统控制, 在处理器和程序之间实现作业,任务,程序段, 数组和数组元素等各级的全面并行
   • 根本特征: 全面并行
   • 决定因素: 统一操作系统
   • 优点:很高的性价比, 很高的可靠性, 很高的处理速度和很好的模块化

3. Amdahl定律的定义

   • 定义: 系统中某部件因采用某种更快执行方法后,
     整个系统性能的提高与这种执行方式的使用频率或占总时间的比例有关
   • $加速比 = \frac{采用改进措施后的性能}{未采用改进措施前的性能} = \frac{未采用改进措施前执行某任务的时间}{采用改进措施执行某任务的时间}$
     $$T_n = T_0\left[(1-F_e)+\frac{F_e}{S_e}\right]$$
     
     • 加速比 $S_n = \frac{T_0}{T_n}$

4. 什么叫系列机

   • 指先设计好一种系统结构, 然后按照这种系统结构设计它的系统软件. 按照器件状况和硬件技术研究这种系统软件的实现方法. 并按照速度,价格等不同要求提供不同配置的各档机器

5. 什么叫软件兼容

   • 指同一个软件(目标程序)可以不加修改地运行于同一系统结构的不同机器上,而且所得到的结果一致.
   • 向上兼容: 低档机器的目标程序不加修改就可以运行于高档机器
   • 向下兼容: 高档机器的目标程序不加修改就可以运行于低档机器

6. 存储器的结构,外部存储器的特点,怎么解决频带问题

   • 存储器结构: CPU->通用寄存器->cache>->主存->辅存(磁盘,光盘)->大容量存储器
   • 特点: 容量大, 价格低, 但是存储速度慢
   • 解决带宽问题:
     
     • 多个存储器并行工作
     • 设置各种缓冲存储器
     • 采用存储系统

应用题

1. Amdahl定理
2. 流水线(画图+计算指标(吞吐率+加速比+效率)
   

   

3. ICN单击互连(Cube+Exchange+Shuffle)
4. 哈夫曼(编码优化+计算平均码长)
5. 替换算法(LRU|OPT|FIFO)

论述题

简述SIMD技术原理，并至少举两个例子谈谈如何提高计算速度

• 原理: 在同一控制部件管理下有多个处理单元PU,所有PU都接受从控制部件传送来的同一条指令, 但操作对象是不同的数据.共享存储器子系统可以有多个模块.
• MMX技术, SSE技术

代码题

编写完整的OPENMP程序，实现初始化的数组A和数组B，其中A,B各有10000多个元素，要实现A=A+B，凡是要求数组A和数组B下标为偶数的元素实现相加

#include<stdio.h>
#include<omp.h>
int main(){
    int a[10000],b[10000];
    int i;
    for(i=0; i<10; i++){
        a[i] = i;
        b[i] = i;
    }
    #pragma omp parallel for num_threads(4)
    for(i=0; i<10000; i++){
        if(i%2 == 0){
            a[i] = a[i] + b[i];
        }
    }
    return 0;
}