并行计算期末考试模拟题原题Word文档格式.docx

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Networktopology,

diameterofanetwork,

Bisectionwidth,

datadecomposition,

taskdependencygraphs

granularity

concurrency

process

processor,

lineararray,

mesh,

hypercube,

reduction,

prefix-sum,

gather,

scatter,

threads,

mutualexclusion

sharedaddressspace,

synchronization,

thedegreeofconcurrences

Dualofacommunicationoperation,

2问答题。

Chapter1第1■章

1）Whyweneedparallelcomputing?

1）为什么我们需要并行计算?

答：

2）Pleaseexplainwhatarethemaindifferencebetweenparallelcomputingandsequentialcomputing2）解释并行计算与串行计算在算法设计中的主要不同点在那里？

答：

Chapter2第2章

1）WhatareSIMD,SPMDandMIMDdenote?

1）解释SIMD,SPMD和MIMD是什么含义。

2）PleasedrawatypicalarchitectureofSIMDandatypicalarchitectureofMIMDtoexplan.

2）请绘制一个典型的SIMD的体系结构和MIMD的架构。

3）WhatarethetwotypicalcommunicationmodelsofParallelPlatforms?

YoucangiveashortintroductiononMassagePassingandSharedaddressspacemodels・

3）并行平台的两个典型的通信模式是什么？

你可以给一个简短的介绍信息传递和共享地址空间模型。

能说岀MassagePassing和Sharedaddressspacemodels两种通讯模型。

4）Intheidealparallelrandomaccessmachine（PRAM）,whatarethemeaningofEREW,CREWandCRCW?

4）在理想并行计算模型中（parallelrandomaccessmachine（PRAM）,EREW,CREW,和CRCW表示的意思是什么？

Chapter3第3章

1）Beabletoexplainatleast2kindsofthebasicdecompositiontechniques,i・e・,Recursivedecomposition,Datadecomposition,ExplorationdecompositionandSpeculativedecomposition.

1）能够解释的基本的把问题分解技术，至少有2种，例如，递归分解，数据分解，探索分解和投机分解。

（D递归分解，如快速排序

（2）数据分解，矩阵乘法.矩阵与向量的乘法，按行或格网的数拯划分。

（3）探索分解，人工智能中的状态空间的问题求解、如16数码问题。

（4）投机分解，利用处理器大多数时间处于空闲的特点，把后而可以先计算的任务，提前计算出，在许多情况下会加速程序的运行。

如对case,if语句的句子同时计算岀来。

2）Whentheworkbalanceoftasksbecomebed,whichisscheduledbasedondatadecomposition,whatmethodscanimprovetheworkbalanceoftasks,block-cyclicdistribution,Randomizedblock

distributionsandgraphpartitioning.

2）当平衡工作的任务成为基于数据分解，有什么方法可以改善平衡工作的任务。

对稀疏矩阵或在同一数据集合上，操作密度不同的计算，如何达到调度平衡的问题，具体方法是什么：

（l）block-cyclicdistr让ution（采用在一个矩阵上循环安排任务计算完成的方法）

（2）对矩阵的下标采用随机映射的方法（3）图划分的方法

Chapter4第4章

1）Befamiliarwiththebasiccommunicationoperationsaswellastheirimplementationsonthetypicalmodels,hypercube,lineararrayandmesh（graphicaldescription）

1）熟悉的基本通信业务，以及对他们的典型模式实现，超立方体，线性阵列和网状（图形描述）

onetoallbroadcast;

alltoonereduction

alltoallbroadcast;

alltoallreduction

scatter,gather,allreduce,prefixsum,

alltoallpersonalizedcommunication・Circularshift

个人认为以下的1-4更为重要，算法实现没必要记住，但是要知道每个操作具体是怎么做的

2）beabletousebasiccommunicationoperationtodesignparallelalgorithms,e.g・matrix-vectormultiplication,shortestpathtreesandminimumspanningtree・

2）能使用基本的通信操作设计并行算法，例如：

矩阵向量乘法，最短路径树和最小生成树。

Chapter5第5章

1）Theformulaeofspeedup,efficiencyandcostofaparallelalgorithmandbeabletogiveashortexolaination.

1）并行算法的加速，效率和成本的计算公式，并能给出一个简短解释。

（1）知道并行算法的分析测度，以及相应的测度计算公式。

（2）并行算法并行加速比S,S二Ts/Tp,Tp和Ts表示并行算法和串行算法的时间复杂性。

（3）效率E=E二S/p二Ts/（Tp*p）,

（4）费用cost=P*Tp

2）TheproofonAmdahl*slaw：

IfaproblemofsizeWhasaserialcomponentWs,provethatW/Wsisanupperboundonitsspeedup,nomatterhowmanyprocessingelementsareused・

2）Amdahl定理的证明：

设W表示某算法A求解问题的全部工作量，W=Ws7p,其中Ws表示必须串行计算的工作豊Wp表示可以并行计算的工作虽试证明该算法的并行加速比的上界是W/Ws,无论有多少个处理单元。

Chapter6第6章

1）BeabletodescribetheprogramarchitectureofaMPIprogram・

1）能够来描述程序的MPI程序架构。

^include<

mpi・h>

Main（intargc,char*argvEJ）

intnpes,myrank;

MPI_init（Sargc,Sargv）;

MPI_Comm_szie（MPI_C0MM_W0RLD,&

npes）;

>

PI_Comm_rank（MPI_C0MM_W0RLD,&

myrank）;

并行程斥代码部分

通讯结束部分

MPI.FinilizeO

}

2）fundimentalfunctionsforMPI

a）MPI_Initestablishingaparallelcomputationalenvironment

b）MPI_Finalizeclosesallparalleltasks

c）MPI_Comm_sizegetthenumberofprocessesavailable

d）MPI_Comm_rankgettheidofprocess

e）MPI_sendmessagesendingfunctions

f）MPI_Recvmessagereceivingfunctions

2）了解MPI的基本函数

1）NfPI.INIT建立一个并行计算环境

2）MPI_Finalize关闭所有并行任务

3）MPI_Conrni_size获得可用的进程数

4）MPI_Comm_rank得到进程ID

5）NfPI.send消息发送功能

6）MPI.Recv消恵接收功能

3）Blockingandnon-blockmessagepassinginMPI_Send・

a）ReturnonlyafterthecorrespondingMPI_Recvhavebeenissuedandthemessagehasbeensenttothereceiver（blocking）completely.

b）Initializeaprocesstocopythemessageintoabufferofthedestinationandthenreturn（non-blockingwithabuffer）withoutwaitingthefinishofthedatatransformation・

PleasegivethecorrespondingsentencesforthetwokindsofmassagepassinginHPI・

3）能说明在MPI_Send中的阻塞的消息传递（blockingMessagePassing）和无阻塞的消息传递（Non-blockingMessagePassing）的含义和具体如何实现的。

1）只返回相应的MPI.Recv后已经下达，消息被发送到接收器（阻塞）完全。

2）初始化一个流程来复制到缓冲区的消息的目的地，然后返回（无阻塞/非阻塞方式的缓冲区）无需等待完成的数据转换。

请给相应的句子的两种消息传入MPIo

Chapter7第7章

1）BeabletodescribetheprogramarchitectureofaPthreadprogram

1）说明一般利用Pthread编程的程序基本结构（包含那几个语句）。

IEEE指疋的一个标准的线程API,POSIXAPI。

POSIX也称为Pthread

线程的创建、终止pthread_createpthread_exit

等待所有线程运行完毕以便完成结果的合并pthread_join

Sinclude{pthread・h>

intpthread_create（

pthread_t*thread_handle,//idofthethread

constpthread_attr_t*attribute,

void*（*th:

r"

d_function）（void*）,/*themainprogramcontent*/

void*arg）：

/*thepointerforthecalculatedresult*/

intpthread_join（pthread_tthread,void**ptr）

intpthread_exit0

2）Beabletointroducethemethodsforsynchronization,e.g・implementingcriticalsectionandatomicoperations・Beabletowritethecorrespondingsentences

2）介绍同步的方法，例如：

实施的关键部分和原子操作。

能够写出相应的句子。

答:

3）BeabletowriteOpenMPprogramsformatrixmultiplication,ncomputationandsoon.

3）能编写OpenMP程序的矩阵乘法，h计算等。

4）BeabletocomparetheadvantageandshortcomingofThreadandOpenMPprogramming.

4）能够比较Thread和OpenMP编程的优点和缺点。

Chapter8第8章

1）Algorithmsformatrixtransposition

1）矩阵转宜算法

算法：

①按mesh连接进行块转垃（不同处理器间）

②进行块内转置（同一处理器内）

2）Algorithmsformatrixmultiplications

2）矩阵乘法算法

并发实现矩阵与向量的乘法。

Chapter9第9章

Befamiliarwithatleastonesortingnetworkaswellasaparallelsortingalgorithm.熟悉至少一个排序网络，以及一个并行排序算法。

奇-偶排序的并行算法

双调排序

Chapter10第10章

Algorithmsforshortestpaths,MinimumSpanningTree,ConnectedComponents,MaximalIndependentSet・最短路径，最小生成树，连接组件，极大独立集的算法。

3.Graphicaldescriptiononalgorithms3•对算法的图形描述

1）Mesh,hypercubeaswellasthenodenumbering

1）格网，超立方体以及节点编号

2）E-cuberoutingalgorithmonhypercube・

2）超立方体的立方体路由算法。

3）Qnetworkandbitonicsortingnetwork

3）Q网络和双调排序网络答：

4）Matrixmultiplicationalgorithm（atleastone）

4）矩阵乘法算法（至少1个）

5）Embeddingalineararrayintoahypercubeormesh,embeddingameshintoalineararray.

5）线性阵列嵌入到一个立方体或格网，线性阵列嵌入到一个格网。

6）Thebasiccommunicationoperations

a）Onetoallbroadcastandalltoonereduction

b）Alltoallbroadcastandreduction

c）Scatterandgather

6）基本通信业务

1）1对多广播和多对1规约2）多对多广播和规约3）分散和收集

4・Algorithms

Maximalindependentset,single（allpair）shortestpath,connectedcomponentsofgraphs.最大独立集，单一的（所有）的最短路径，图的连通分支。