МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ ТА НАУКИ УКРАЇНИ
НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ
“ХАРКІВСЬКИЙ ПОЛІТЕХНІЧНИЙ ІНСТИТУТ”
Кафедра “Обчислювальна техніка та програмування”
РГЗ з курсу “Комп’ютерні системи”
Варіант № xxxx
Виконав:
Студент групи xxxx
xxxxxx.
Перевірив:
xxxxxxxxx.
Харків 2007
Задача №1
Составить алгоритм и программу вычисления функции на параллельной структуре, используя разложение функции в ряд Маклорена.
,
де – условие окончания расчетов.
Решение
Однопроцессорный алгоритм решения заданной задачи:
Многопроцессорный алгоритм решения задачи:
Программа на параллельном Паскале:
Program par_pascal;
Var
R, S, x, f, L, e : real;
K : longinteger;
BEGIN
FORK;
begin
read(e);
R := 0;
K = 1;
end;
begin
read(x) ;
S := x;
F := x*x;
end;
JOIN;
repeat
FORK;
begin
R := R + S;
L = S*(-1);
end;
begin
K = K + 2;
Z=1/(K*(K-1))
end;
JOIN;
S := L*z;
until (ABS(S) > e);
writeln(R);
END.
Задача №2
Спроектировать два универсальных программируемых конвейера с числом звеньев m1 и m2 для вычисления массивы С длинной n элементов. Определить и сравнить эффективности конвейеров и выполнить анализ полученных результатов. Определить размер буферной памяти между звеньями.
Длительность операций:
Чтение, запись | 4 |
+, - | 3 |
*, / | 5 |
, | 6 |
инкремент, декремент | 1 |
m1 = 5, m2 = 6.
Решение
Составим таблицу операций:
№ п/п | Операция | Количество тактов |
1 | чтение | 4 |
2 | чтение | 4 |
3 | вычисление | 5 |
4 | вычисление | 5 |
5 | вычисление | 3 |
6 | вычисление | 3 |
7 | вычисление | 5 |
8 | вычисление | 5 |
8 | вычисление | 3 |
9 | вычисление | 3 |
10 | вычисление | 6 |
11 | вычисление | 5 |
12 | вычисление | 5 |
13 | запись | 4 |
14 | n = n -1 | 1 |
15 | if n >…, goto п. 1 | 1 |
Тпосл = 6т + 65т +34т + 43т + 21т = 62т
при m = 4 Тзв.треб.1 62т / 5 = 12,4 = 13;
при m = 6 Тзв.треб.2 62т / 6 = 10,33 = 11;
Распределение операций между звеньями конвейера при m = 5:
Входные данные поступают на первое ( и ) звено, обратной линией отмечено управление конвейером (когда на первом звене выполняется условие n>0, то на пятом звене оно соответствует условию n-4>0; это условие проверяется на пятом, и сигнал о чтении следующего значения или прекращение чтения поступает на первое звено).
Распределение операций между звеньями конвейера при m = 6:
Графики загрузки процессоров
Для m = 5 Тдейств = 13.
Для m = 6 Тдейств = 11.
Для m = 5
при .
Для m = 6
при ,
– эффективность конвейера на 6-ть шагов выше.
Размер буферной памяти между звеньями:
при m = 5 – 5 элементов;
при m = 6 – 5 элементов.
Критическая длина массива
m=5 m=6
=1 =1
Вывод: Наиболее эффективна конвейерная обработка при наибольшем числе звеньев конвейера. Критическая минимальная эффективная длина массива для обработки конвейером – 2.
Задача №3
Реализовать заданные функции на вычислительных системах с программируемой структурой.
а)
б)
Решение
a)
Схема элементарного процессора:
б) =
Схема элементарного процессора:
Задача №4
Вероятностные модели. По матрице вероятностных переходов составить граф марковской цепи и систему линейных алгебраических уравнений. Определить среднюю продолжительность пребывания вычислительной системы в каждом состоянии.
Составили граф-схему модели:
Система уравнений:
Решили систему уравнений:
Определили середнюю продолжительность каждого состояния:
t0=; t1=; t2=; t3= .
Задача №5
По заданной структуре вычислительной системы сформулировать и при необходимости дополнить исходные данные. Составить таблицу состояний, граф переходов и систему уравнений (систему не решать). Преобразовать полученный граф переходов и систему уравнений в задачу Шерра II рода.
Каждый модуль может находиться в одном из состояний: рабочее – “1”, нерабочее – “0”.
Состояния системы:
S0 — все ЭВМ рабочие;
S1 — одна из ЭВМ 2, ЭВМ 3 не работает, а ЭВМ 1 работает;
S2 — ЭВМ 2, ЭВМ 3 не работают, ЭВМ 1 работает;
S3 — ЭВМ 2, ЭВМ 3 работают, ЭВМ 1 не работает;
S4 — одна из ЭВМ 2, ЭВМ 3 не работает, а ЭВМ 1 не работает;
S5 — все ЭВМ не работают.
Таблица состояний:
Si | ЭВМ2, ЭВМ3 | ЭВМ1 | Состояние системы |
S0 | 11 | 1 | 1 |
S1 | 01v10 | 1 | 1 |
S2 | 00 | 1 | 1 |
S3 | 11 | 0 | 1 |
S4 | 10v01 | 0 | 0 |
S5 | 00 | 0 | 0 |
Система уравнений:
Граф переходов имеет вид:
Исключим выходящие стрелки из отказных состояний и получим граф переходов для задачи Шерра II рода:
Система уравнений:
Задали и . Решили данные системы уравнений в математическом пакете MathCad:
Полученные вектор-матрицы – решения сформулированных систем уравнений, задающих вероятности состояний вычислительной системы.
Другие работы по теме:
Расчет процесса горения газообразного топлива
Расчет теоретического объёма расхода воздуха, необходимого для горения природного газа и расчет реального объёма сгорания, а также расчет теоретического и реального объёма продуктов сгорания. Сопоставление расчетов, используя коэффициент избытка воздуха.
Введение
Характеристика исходного сырья, материалов, реагентов, изготовляемой продукции 72
работа 1
Блок-схема p-алгоритма для вычисления произведения C[1: K;1: N] двух матриц
Рождение МЭСМ
МЭСМ создавалась как полигон для исследования основных принципов построения вычислительных машин, проверки методик решения определенных задач и наработки опыта эксплуатации подобной техники.
Вычислительная техника для ракет и космических систем
Одной из трех организаций в бывшем СССР и единственной в Украине, которые создавали системы управления для ракет и космических аппаратов, включая бортовые ЭВМ, было харьковское научно-производственное объединение "Хартрон".
Фейгенбаум, Эдвард Альберт
Введение 1 Биография 2 Награды Список литературы Введение Эдвард Альберт Фейгенбаум (англ. Edward Albert Feigenbaum, 20 января 1936 года, Уихокен, США) — учёный в области теории вычислительных систем, награждён в 1994 году премией Тьюринга за достижения в исследовании искусственного интеллекта, в частности экспертных систем.
Яо, Эндрю
Введение 1 Биография 2 Награды (выдержка) Список литературы Введение Эндрю Яо Цичжи (англ. Andrew Chi-Chih Yao, кит. 姚期智, пиньинь Yбo Qīzhм, 24 декабря 1946 года, Шанхай, Китай) — учёный в области теории вычислительных систем, профессор университета Цинхуа в Пекине. Награждён в 1996 году премией Кнута.
Текер, Чарльз
Введение 1 Биография 2 Премии и награды Список литературы Введение Чарльз Текер (Charles P. Thacker, 26 февраля 1943 года, Пасадина (Калифорния)) — американский учёный в области теории вычислительных систем, лауреат премии Тьюринга 2009 года.
Лисков, Барбара
Введение 1 Биография 2 Награды 3 Библиография Список литературы Введение Барбара Лисков (англ. Barbara Liskov, род. Барбара Джейн Хьюберман — Barbara Jane Huberman; род. 7 ноября 1939) — учёная в области теории вычислительных систем, лауреат премии Тьюринга 2008 года.
Грей, Джим
Введение 1 Биография 1.1 Исчезновение 2 Книги 3 Награды Список литературы Введение Джеймс Николас «Джим» Грей (англ. James Nicholas "Jim" Gray, 1944, Сан-Франциско) — учёный в области теории вычислительных систем. Награждён в 1998 году премией Тьюринга за вклад в развитие баз данных.
Эмерсон, Эрнест Аллен
Введение 1 Биография 2 Награды Список литературы Введение Эрнест Аллен Эмерсон (англ. Ernest Allen Emerson, Даллас, США) — американский учёный в области теории вычислительных систем, лауреат премии Тьюринга. В настоящее время является профессором информатики в университете Техаса.
Штерн, Авраам изобретатель
Авраам Штерн (польск. Abraham Stern, ивр. אברהם שטרן) (между 1762 и 1769 годом в Грубешове – 3 февраля 1842 года в Варшаве) – польский еврей, часовщик, самоучка-математик, изобретатель вычислительных машин, прадед Антона Слонимского.
Лэмпорт, Лесли
Введение 1 Биография 2 Премии и награды Список литературы Введение Лесли Лэмпорт (Leslie Lamport, 7 февраля 1941 года, Нью-Йорк) — американский учёный в области теории вычислительных систем, первый лауреат премии Дейкстры. Разработчик LaTeX — популярного набора макрорасширений системы компьютерной вёрстки TeX.
Йелинек, Фредерик
Фредерик Йелинек (Frederick Jelinek, 18 ноября 1932, Кладно — 14 сентября 2010) — учёный в области теории вычислительных систем, один из пионеров обработки естественного языка и автоматического распознавания речи. Родился в городе Кладно (Чехословакия). С 1959 по 1962 год преподавал в своём альма-матер — Массачусетском технологическом институте.
Аллен, Фрэнсис Элизабет
План Введение 1 Биография 2 Награды Список литературы Введение Фрэнсис Элизабет Аллен (англ. Frances Elizabeth Allen, 1932 года, Нью-Йорк, США) — американский учёный в области теории вычислительных систем. Первая женщина, награждённая премией Тьюринга.[1]
Стернс, Ричард Эдвин
План Введение 1 Биография 2 Награды Список литературы Введение Ричард Эдвин Стернс (англ. Richard Edwin Stearns, 5 июля 1936 года, Колдуэлл (Нью-Джерси), США) — учёный в области теории вычислительных систем, награждён в 1993 году премией Тьюринга за достижения в исследовании теории сложности вычислений.
Кларк, Эдмунд Мельсон
План Введение 1 Биография 2 Книги 3 Награды Список литературы Введение Эдмунд Мельсон Кларк младший (англ. Edmund Melson Clarke, Jr., 27 июля 1945 года, США) — американский учёный в области теории вычислительных систем, лауреат премии Тьюринга. В настоящее время является профессором информатики в университете Карнеги — Меллон.
Блюм, Мануэль
План Введение 1 Биография 2 Награды Список литературы Введение Мануэль Блюм (исп. Manuel Blum; 26 апреля 1938 года, Каракас, Венесуэла) — учёный в области теории вычислительных систем, профессор по информатике в университете Карнеги — Меллон. Награждён в 1995 году премией Тьюринга за достижения в исследовании основ теории сложности вычислений и их применении в криптографии и верификации программ.
Распределенное программирование
Развитие современной вычислительной аппаратуры характеризуется четко выраженной тенденцией распространения многопроцессорных компьютеров и вычислительных сетей как локальных, так и глобальных.
Классы вычислительных машин
Здесь выделяют аналоговые (непрерывного действия); цифровые (дискретного действия); гибридные (на отдельных этапах обработки используются различные способы физического представления данных).
Дородницын Анатолий Алексеевич
Академик АН СССР Анатолий Алексеевич Дородницын (1910 — 1994) широко известен своими выдающимися научными трудами по математике, определяющей ролью в создании вычислительной гидродинамики, плодотворной научно-организационной работой.
Стибиц (Stibitz) Джордж
Стибиц (Stibitz) Джордж, американский математик, создатель одного из первых электромеханических вычислительных устройств - двоичного сумматора.
Эйкен Говард
Эйкен Говард Хатауэй (Aiken Howard Hathaway) (9 марта 1900, Хоубокен, шт. Нью-Джерси - 14 марта 1973, Сент-Луис, шт. Миссури), американский математик, создатель одной из первых электромеханических вычислительных машин "Марк-1".