Отметьте какие блоки входят в структуру современного процессора и каково их назначение?
устройство управления, дешифрирующее команды и вырабатывающее сигналы управления для блоков, выполняющих эти команды
арифметико - логическое устройство, выполняющее арифметические и логические операции
оперативная память, сохраняющая программы и данные, необходимые процессору для вычислений
блок регистров общего назначения, позволяющий выполнять операции с предельно высокой скоростью
блоки сверхоперативной памяти (кэш 1-го и 2-го уровней), предназначеные для хранения команд и данных
кэш, заменяющий оперативное запоминающее устройство
системный интерфейс, который обеспечивает связь процессора с системными блоками компьютера и внешними устройствами
системный интерфейс, обеспечивающий связь процессора с кэш памятью первого уровня
специальная схема организации управления всей памятью компьютера, как единой
Какие операции выполняет процессор для выборки и исполнения кода команды?
определение адреса команды, при этом адрес следующей команды задается каждой предыдущей команде
определение адреса команды, для определения адреса следующей команды используется счетчик команд, если адрес не задан в самой команде
выборка из памяти адреса команды, если адрес задан в самой команде, и дальнейшее вычисление адреса
дешифрация адреса команды
выборка из памяти команды
дешифрация кода команды
вычисление адресов операндов
выборка операндов
исполнение операции
запись результата.
Определите основные принципы RISC - архитектуры (Reduced Instruction Set Computer)?
применение упрощенного, сокращенного набора команд
команды имеют одинаковую длину и структуру
каждая команда выполняется за один такт
каждая команда выполняется за то минимальное количество тактов, которое требуется для ее выполнения
сложная операция выполняется как набор простых операций
сложная операция выполняется как одна операция
обращение процессора к оперативной памяти происходит через команды загрузки данных в кэш память процессора и команды записи данных в кэш перед записью в ОЗУ
обращение процессора к оперативной памяти происходит без загрузки данных в кэш память, что увеличивает скорость обработки данных
ускорение выполнения операций достигается за счет использования большой внутренней кэш памяти
ускорение выполнения операций достигается за счет использования небольшой внутренней кэш памяти, что позволяет чаще обращаться к ОЗУ для обновления данных
каждая команда процессора RISC - архитектуры состоит только из одного слова
количество слов команды определяется процессором после дешифрации 1-го слова команды
для RISC-процессоров характерным является пространственный параллелизм
в процессорах RISC - архитектуры впервые были введены независимые кэш данных и кэш команд
в процессорах RISC - архитектуры впервые была увеличена длина конвейера команд
в процессорах RISC - архитектуры было увеличено число операций, выполняемых за один такт и быстродействие процессора
|
|
Выделите положения, определяющие особенности процессоров, имеющих "очень длинное командное слово" (Very Long Instruction Word - VLIW)
введена новая организация вычислений, в корне отличающаяся от RISC
введена RISC-подобная организация вычислений.
интеграция кэш второго уровня позволила умножить частоту ядра в 5-6 раз
кэш второго уровня был вынесен за пределы процессора, что позволило умножить частоту ядра в 5-6 раз
используется Гарвардская архитектура, т.е. раздельные кэш для команд и данных
вводится общий для команд и данных кэш второго уровня
раздельные кэш для команд и данных, позволяют после переходов перезагружать в кэш лишь команды
общий кэш для команд и данных, позволяет после переходов перезагружать в кэш и команды и данные
предсказание переходов, снижает частоту перезагрузок, т.к. в кэш команд предварительно загружается две ветви
введен второй параллельный целочисленный тракт, состоящий из АЛУ, адресного блока, шин данных/команд, и работающий на общий блок регистров
введено мультимедийное АЛУ (MMX -Milti-Media Extension) с шинами данных/команд и дополнительным регистровым файлом.
инструкции формата VLIW содержат команды только для параллельных целочисленных АЛУ
инструкции формата VLIW содержат команды для всех параллельных АЛУ, повышение производительности обеспечивается за счет уменьшения длины конвейера команд, убираются ступени трансляции и предвыборки
увеличение длины конвейера команд за счет введения ступеней трансляции и предвыборки обеспечило повышение производительности
|
|
Какие принципы обработки данных используют современные процессоры? Какого типа арифметико - логические устройства применяются в них и каковы их характеристики?
использование универсальных АЛУ - один из основных принципов работы современных процессоров.
параллельное выполнение нескольких операций на разных АЛУ - один из основных принципов работы современных процессоров.
количество выполняемых операций является важной характеристикой АЛУ
количественные характеристики определяют скорость выполнения операций, время выполнения одной операции, точность представления данных, количество выполняемых операций.
количественные характеристики определяют структурные особенности АЛУ, форматы представления данных (с фиксированной или плавающей точкой), способы кодирования данных.
FPU (Floating-Point Unit) - АЛУ выполняет операции над целыми числами.
при помощи блока MMX (Milti-Media Extension — Мультимедийное Расширение) реализована групповая обработка нескольких целочисленных операндов разрядностью 1, 2, 4 или 8 байт с помощью одной команды.
при помощи блока MMX (Milti-Media Extension — Мультимедийное Расширение) реализована групповая обработка нескольких операндов с плавающей точкой разрядностью 1, 2, 4 или 8 байт с помощью одной команды.
блок SSE (Streaming SIMD Extension — Потоковое SIMD-расширение) введен для групповой обработки целых чисел.
блок SSE (Streaming SIMD Extension — Потоковое SIMD-расширение) введен для групповой обработки чисел с “плавающей точкой”.
|
|
Что является характерным для конвейерной обработки данных
осуществляется работа с потоками данных (векторами)
осуществляется работа с отдельными данными
производится разбиение операций на подоперации
связь между подоперациями осуществляется при помощи команд передачи данных
связь между подоперациями осуществляется только при помощи входных и выходных данных
каждая подоперация реализуется аппаратно
каждая подоперация реализуется программно
временные интервалы для выполнения каждой подоперации должны быть примерно равны
каждой подоперации выделяются необходимые для ее выполнения временные интервалы, не связанные с временем выполнения других операций
Почему была введена архитектура SMT (Simultaneous Multi-Threading), каковы особенности архитектуры и какие дополнительные аппаратные средства необходимы для ее реализации?
чтобы дополнительные потоки загрузили простаивающие устройства
архитектура SMT (Simultaneous Multi-Threading) допускает одновременное выполнение нескольких потоков.
нет, в любой момент времени работает только один поток
каждый трейд выполняется до возникновения определенной ситуации (например, при отсутствии необходимых данных в кэш-памяти процессор переключается на выполнение другого потока).
на каждом новом такте в любое исполнительное устройство может направляться команда любого потока
для SMT необходимы несколько счетчиков команд (по одному на поток)
для SMT не требуются дополнительные счетчики команд, переключение потоков производится по прерыванию
необходимо организовать несколько стеков адресов возврата (по одному на поток) для предсказания адресов возврата из подпрограмм
нет необходимости в организации нескольких стеков адресов возврата из подпрограмм, используется один общий стек
необходима специальная дополнительная память в процессоре (в расчете на каждый поток) для процедуры удаления из буфера выполненных вне очереди команд.
выполненные вне очереди команды удаляются из буфера, поэтому для их удаления не требуется специальной дополнительной памяти в процессоре на каждый поток.
необходимо дублирование файлов регистров, как аппаратной принадлежности каждому потоку.
дублирования файлов регистров не требуется, т.к. применяется переименование регистров, когда логические (архитектурные) регистры отображаются в физические, с которыми и ведется реальная работа.
Когда была создана первая супер ЭВМ?
в середине 70-х
в середине 60-х
в начале 80-х
в начале 80-х
в конце 70-х
Кем была разработана первая супер-ЭВМ?
Джоном фон Нейманом
Сеймуром Крэем
Томасом Стерлингом
Доном Беккером
Биллом Гейтсом
Укажите неправильное утверждение.
SISD - это обычные последовательные компьютеры
SIMD - большинство современных ЭВМ относятся к этой категории
MISD - вычислительных машин такого класса мало
MIMD -это реализация нескольких потоков команд и потоков данных
Для конвейерной обработки присуще:
загрузка операндов в векторные регистры
операций с матрицами
выделение отдельных этапов выполнения общей операции
сложение 2-х операндов одновременным сложением всех их двоичных разрядов
Приоритет - это...
описание алгоритма на некотором формализованном языке
число, приписанное ОС каждому процессу или задаче
отдельный этап выполнения общей операции
оповещение со стороны ОС о той или иной форме взаимодействия
Стек - это...
"память", в адресном пространстве которой работает процесс
тот или иной способ передачи инструкции из одного процесса в другой
область памяти для локальных переменных, аргументов и возвращаемых функциями значений
организация доступа 2х (или более) процессов к одному и тому же блоку памяти
Кластер (в контексте параллельного программироваиня)- это...
область оперативной памяти
управляющее устройство, выполненное на одном или более кристаллах
2 или более узлов, соединенных при помощи локальной сети
раздел жесткого диска
суперкомпьютер для выполнения особых задач
Выберите шаг(и), не присущий(е) для цикла выполнения команды:
запись результата в память
выборка команды
кэширование следующей команды
выполнение команды
декодирование команды, вычисление адреса операнда и его выборка
обращение к памяти
Конвейерная технология предполагает …
последовательную обработку команд
обработку команд, удовлетворяющих определенным критериям
обработку несколько команд одновременно
общий доступ команд к памяти
Система, главной особенностью является наличие общей физической памяти, разделяемой всеми процессорами называется...
NUMА
SMP
MPP
PVP
Главная особенность архитектуры NUMA?
неоднородный доступ к памяти
сверхвысокая производительность
наличие векторно-конвейерных процессоров
наличие общей физической памяти, разделяемой всеми процессорами
Вычислительные машины с какой архитектурой наиболее дешевы?
симметричная многопроцессорная обработка
параллельная архитектура с векторными процессорами
кластерные системы
массивно-параллельная архитектура
Пиковая производительность системы измеряется в:
Мегагерц
MIPS
МFlops
MByte
Пиковая производительность системы определяется:
временем выполнения реальных задач
произведением производительности 1-го процессора на число процессоров в системе
временем выполнения тестовых задач
количеством переданной информации
Производительность многопроцессорной вычислительной системы характеризуется:
количеством операций, производимых за единицу времени
количеством байт информации, переданных в единицу времени
числом импульсов, генерируемых в единицу времени
объемом располагаемой для вычислений памяти
Какое понятие характеризует возрастание сложности соединений при добавлении в конфигурацию новых узлов.
масштабируемость
ускорение
эффективность
пиковая производительность
Коммуникационным... сети именуется максимальный путь между любыми двумя узлами. Впишите недостающее слово
(диаметром)
Найдите неверное утверждение.
По способу взаимодействия процессоров с оперативной памятью архитектуры бывают:
с распределенно-разделяемой памятью
с разделяемой памятью
с распределенной памятью
с когерентной кэш-памятью
Укажите наиболее быструю организацию сети для кластера.
Gigabit Ethernet
Myrinet
Infinyband
Ethernet
Параллельная программа – это…
программа, работающая одновременно на нескольких компьютерах
программа, обрабатывающая большой объем данных
программа, осуществляющая обмен сообщениями в сети
программа, содержащая несколько процессов, работающих совместно
Асинхронная модель параллельных вычислений имеет следующие особенности:
все процессы выполняют одни и те же действия с собственными данными
различные процессы решают разные задачи
все процессы используют общую память
все процессы выполняются в своих критических секциях
Синхронная модель параллельных вычислений имеет следующие особенности:
все процессы выполняют одни и те же действия с собственными данными
различные процессы решают разные задачи
все процессы используют общую память
все процессы выполняются в своих критических секциях
Две операции называются независимыми если
множество чтения одной не пересекается с множеством чтения другой
множество чтения одной не пересекается с множеством записи другой
множество чтения одной пересекается с множеством записи другой
множество чтения одной пересекается с множеством чтения другой
Какие операции могут выполняться параллельно?
независимые
зависимые
элементарные
неделимые
Какой процесс называется потребителем?
Процесс, передающий данные
Процесс, получающий данные
Процесс, вводящий данные
Процесс, выводящий данные
Какой процесс называется производителем?
Процесс, передающий данные
Процесс, получающий данные
Процесс, вводящий данные
Процесс, выводящий данные
Какие технологии повышения производительности применяются в современных процессорах?
Суперскалярность (30%)
Многопоточность
Конвейеризация (30%)
Векторная обработка данных (40%)
Что такое конвейеризация?
Исполнение нескольких команд одновременно
Параллельное выполнение различных частей команд
Сохранение данных в сверхбыстрой памяти
Обработка данных большого размера
Что такое суперскалярность?
Исполнение нескольких команд одновременно
Параллельное выполнение различных частей команд
Сохранение данных в сверхбыстрой памяти
Обработка данных большого размера
Какие виды оптимизации применяются при конвейеризации?
Предсказание переходов (30%)
Замена команд
Перестановка команд (30%)
Переименование регистров (40%)
Какие системы относятся к технологии SIMD?
Векторные процессоры (50%)
Матричные процессоры (50%)
Кластеры
SMP
Какие системы относятся к технологии MIMD?
Векторные процессоры
Матричные процессоры
Кластеры (50%)
Симметричные многопроцессорные (50%)
К какому классу относятся многоядерные системы?
Матричные процессоры
Распределенные системы
Кластеры
Системы с общей памятью
К какому классу относятся кластерные системы?
Матричные процессоры
Распределенные системы
Симметричные мультипроцессоры
Системы с общей памятью
=====
Литература
Орлов С.А., Цилькер Б.Я. Организация ЭВМ и систем: учебник для ВУЗов, 2-е изд. – СПб: Питер, 2011 г.