并行体系结构(陈国良版)课后答案VIP免费

习题设计计划1．指导思想要求学生理解高端并行计算机系统设计技术，高端MPP、DSM、CLUSTER等大规模并行计算机的关键设计理论和实现技术，包括互连网络技术、存储架构和高可用技术等。为此，必须用适量的作业、习题，启发学生独立思考以及熟练掌握一些基础知识和基本技能。2．作业安排本教材每一章都附有大量的习题，根据教学进度和学时，合理选择书上习题，以达到进一步加深理解课堂讲授的内容。每一章讲授结束，收一次作业，给出成绩，并作一次集体答疑，讲解作业中的共性问题。作业成绩记入总成绩内。第一章绪论什么是并行计算机答：简单地讲，并行计算机就是由多个处理单元组成的计算机系统，这些处理单元相互通信和协作，能快速高效求解大型的复杂的问题。简述Flynn分类法：答：根据指令流和数据流的多重性将计算机分为：1）单指令单数据流SISD2）单指令多数据流SIMD3）多指令单数据流MISD4）多指令多数据流MIMD简述当代的并行机系统答：当代并行机系统主要有：1）并行向量机（PVP）2）对称多处理机（SMP）3）大规模并行处理机（MPP）4）分布式共享存储（DSM）处理机5）工作站机群（COW）为什么需要并行计算机答：1）加快计算速度2）提高计算精度3）满足快速时效要求4）进行无法替代的模拟计算简述处理器并行度的发展趋势答：1）位级并行2）指令级并行3）线程级并行简述SIMD阵列机的特点答：1）它是使用资源重复的方法来开拓计算问题空间的并行性。2）所有的处理单元（PE）必须是同步的。3）阵列机的研究必须与并行算法紧密结合，这样才能提高效率。4）阵列机是一种专用的计算机，用于处理一些专门的问题。简述多计算机系统的演变答：分为三个阶段：1）1983-1987年为第一代，代表机器有：Ipsc/1、Ameteks/14等。2）1988-1992年为第二代，代表机器有：Paragon、Inteldelta等。3）1993-1997年为第三代，代表机器有：MIT的J-machine。简述并行计算机的访存模型答：1）均匀存储访问模型（UMA）2）非均匀存储访问模型（NUMA）3）全高速缓存存储访问模型（COMA）4）高速缓存一致性非均匀访问模型（CC-NUMA）简述均匀存储访问模型的特点答：1）物理存储器被所有处理器均匀共享。2）所有处理器访问任何存储字的时间相同。3）每台处理器可带私有高速缓存。4）外围设备也可以一定的形式共享。简述非均匀存储访问模型的特点答：1）被共享的存储器在物理上分布在所有的处理器中，其所有的本地存储器的集合构成了全局的地址空间。2）处理器访问存储器的时间不一样。3）每台处理器可带私有高速缓存，外备也可以某种的形式共享。第二章性能评测使用40MHZ主频的标量处理器执行一个典型测试程序，其所执行的指令数及所需的周期数如表所示。试计算执行该程序的有效CPI、MIPS速率及总的CPU执行时间。解：CPI=totalcycles/totalinstructions=（45000*1+32000*2+15000*2+8000*2）/（45000+32000+15000+8000）=MIPS=时钟频率/(CPI*106)=(40*106)/*106)=CPU执行时间=totalcycles/时钟频率=欲在40MHZ主频的标量处理器上执行20万条目标代码指令程序。假定该程序中含有4种主要类型之指令，各指令所占的比例及CPI数如表所示，试计算：①在单处理机上执行该程序的平均CPI。②由①所得结果，计算相应的MIPS速率。解：（1）CPI=1*60%+2*18%+4*12%+8*10%=（2）MIPS=时钟频率/(CPI*106)=(40*106)/*106)=2.1已知SP2并行计算机的通信开销表达式为：t（m）=46+（）m，试计算：21m①渐近带宽r∞=②半峰值信息长度=[提示：to=46μs]解：（1）渐近带宽r∞=1/=S(2)半峰值消息长度m1/2=to*r∞=46us*S=并行机性能评测的意义。答：意义有：1）发挥并行机长处，提高并行机的使用效率。2）减少用户购机盲目性，降低投资风险。3）改进系统结构设计，提高机器的性能。4）促进软/硬件结合，合理功能划分。5）优化“结构-算法-应用”的最佳组合。6）提供客观、公正的评价并行机的标准。如何进行并行机性能评测答：1）机器级性能评测：CPU和存储器的某些基本性能指标；并行和通信开销分析；并行机的可用性与好用性以及机器成本、价格与性/价比。2）算法级性能评测：加速比、效率、扩展性。3）程序级性能评测：Benchmark。简述Gust...