北科大计算机体系结构知识点

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1、a.为了竞争，硕件推进太急躁b.软件还未准备好⑵操作系统a.目前尚无一个操作系统支持多核；b.冃前多核操作系统实际上是多处理器操作系统，把多核当作多处理器看待，不是为多核定制的。c.虚拟化技术也是一•种解决方案，把多核虚拟为单核，但是有性能牺牲。⑶应用软件a.计算型软件，容易并行，可以支持多核。b.信息处理软件，一般都是串行的，很难利用多核。二、加速比性能模型与可扩展性分析1.方案A：将该系统的某一部件的处理速度加快到3倍，此部件的原处理时间为整个运行时间的50%；方案A：1/(0.5+0.5/3)=3/2方案B：将该系统的某一部件的处理速度加快到6倍，此

2、部件的原处理时间为整个运行时间的30%；方案B：1/(0.7+0.3/6)=4/3请比较两种设计方案。方案A加速比更高，性能提高更多2.仮

3、]4：在11台处理机网格和超立方体讣篦机I•.分别汁％1维s点的FFT,其工作负^W(s)=O(slo^s),已知：斤元•超立方体计算机E：hj(s.n)=O(nlogkn+slogkn).斤尤■网格计算机上：I"(s.n)=O(nlogkn+sn°5),问哪一种扩展性好？(英中k尤表示每个而I:冇k*k个结点)一、并行计算简介1.Flynn根据指令流和数据流的不同组织方式，把计算机系统的结构分为以下四类：单指令流单数

4、据流(SISD):传统的单处理机系统。由程序生成的一个单指令流，在任意时刻处理单独的数据项。单指令流多数据流(SIMD):由一个控制器负责从存储器中取出指令并将这些指令发送给各个处理器，每个处理器同步执行相同的指令，但操作不同的数据。多指令流单数据流(MISD):相当于在指令一级并行，而在被操作的数据级串行的情况，实际上这种模型是不能实现的。多指令流多数据流(MIMD):当今绝大多数并行计算机都属于这一类。每个处理器拥有一个单独的程序，每个程序为每一个处理器生成一个指令流,每条指令对不同的数据进行操作。2.论述多核技术的优势以及面临的挑战。优势：1•由于是

5、多个执行内核可以同时进行运算，因此可以显著提升计算能力，而每个内核的主频可以比以前低，因而总体功耗增加不太大。2.与多CPU相比，多核处理器釆用与单CPU相同的硬件机构，用户在提升计算能力的同时无需进行任何硬件上的改变，这对用户来说非常方便。3.相对于传统的单核CPU,多核CPU具有性能高、功耗低、设计和验证周期短、通信延迟低等诸多优点，同时它还带来了CPU设计方式的变革，提供了一种新的发展模式。4.相比单核处理器，它有更强的性能优势，并且在推动PC安全性和屜拟技术方面起到关键作用，虚拟技术的发展能提供更好的保护、更高的资源使用率和更可观的商业计算市场价值

6、。挑战：1•多核程序带来的挑战(1)程序是否具备扩展性；⑵程序能否更精确；⑶产品是否易于编程和维护；⑷针对多核的开发过程与传统的开发模式的不同，需要性能优化工具。2.多核带来的软件困惑(1)软件怎么利用多核尚未解决解：对点尤•超立方体计算机，W0(5bgkS)=O(nlogji)=>s=n(4・1・1)或者O(slog^)=0($log=n(4-1-2):・f=JT($)=0(nlog>n)对点尤•网格计算机,有Qslog*)=0(”log刃)二>$=刃(4-2-1)或者0(slogb)=O(sji)n$=k兀(4-2-2)・・・f2=Q(s)=tog疔

7、)=需)为了得到恒等效率，对网格计算机，它的负载必须以指数鯉，而趙立方体的负载的增长不超过多项式增长速度,结论：鳳立方体具有更好的可扩展性。MOO11层每位成本增加n二》ffi二Vl+（1-九曲2+…1=1■+（1-人）（1-刀2）…（1-尤・1）饥■三、互连与通信1・请简要回答解决消息包冲突的方法。答：(1)用缓冲实现虚拟直通寻径(1)阻塞流控制(Wormhole寻径)⑶抛弃并重发(4)阻塞后绕道2•请给出评价静态网络的各种指标，并列出至少四种典型的静态网络。答：指标：结点度、距离、网络直径、网络规模、等分宽度、结点间的线长、对称性、结点是否同构、通道是

8、否有缓冲典型的静态网络：线性阵列、环、带弦环、全链接、树形、星形、网格、超立方体、带环立方体、k元立方体网络2.4立方体网络用E•立方体寻径算法求解从源节点S=1000到目的结点D=0010的路径。解：由题可知，n=4;S=1000;D=0010;将n=4维表示成=1,234,其中第i维对应结点地址中的第i・l位；设V=V3V2Viv0是路径中的任一结点。(+代表异或运算)(1)计算方向位：i=l,v=s,1000+0010=1010;R=：厂3厂2厂1=1010；(2)rl=0:跳过，匸i+l=2;(3)r2=l:下一结点v=v+2卜1=1000+001

9、0=1010,i=i+l=3;(4)r3=0:跳过，i=i+l=4