Экзаменационная программа

Экзаменационная программа 2011/2012 уч.г.

по курсу ВМСС часть 2 (для студентов гр.А-13-08

)

Общие вопросы по 1-ой части курса (В экз.билет не входят)

1. Понятие поколения ЭВМ. Признаки классификации поколений. Характерные признаки различных поколений ЭВМ. Примеры

2. Фон Неймановская архитектура и принципы построения ЭВМ

3. Основные типы элементов и описание их характерных признаков

4. Понятие комбинационной схемы. Дешифраторы, шифраторы

5. Комбинационные схемы: компараторы, сумматоры.

6. Одноразрядный и многоразрядный сумматоры

7. Сумматоры с параллельным и групповым переносом

8. Схемы с памятью: T-, RS-, JK- и D-триггеры

9. Узлы ЭВМ: регистры, счетчики, сумматоры

10. Основные проблемы и тенденции развития элементной базы ЭВМ и систем

11. Понятие системы счисления. Виды: «10», «2», «4», «16» и «2-10». Способы перевода из одной системы в другую

12. Выполнение арифметических операций в двоичной системе счисления

13. Формы и диапазоны представления чисел в ЭВМ. Представление чисел с фиксированной и с плавающей запятой. Примеры.

14. Прямой, обратный, дополнительный и модифицированные коды для представления числовой информации в ЭВМ. Основные свойства

15. Арифметические операции над двоичными числами с плавающей запятой

16. Общие принципы функционирования ЭВМ, основанной на Фон-неймановской архитектуре.

17. Структурная и функциональная организация ЭВМ. Общие принципы

18. Организация ЭВМ с магистральной структурой.

19. Отображение адресного пространства программ на основную память. Основные методы борьбы с фрагментацией памяти.

20. Динамическое распределение памяти. Сегментация, странично-сегментная организация памяти.

21. Виртуальная память. Система прерываний в ЭВМ.

Общие вопросы по 2-ой части курса

1. Классификация архитектур ВС М.Флинна. Системы типа ОКОД, ОКМД и МКОД.

2. Классификация архитектур ВС М.Флинна. Системы типа МКМД с распределенной памятью. Организация коммутации в системах.

3. Классификация архитектур ВС М.Флинна. Системы типа МКМД с общей памятью. Организация коммутации в системах.

4. Классификация современных архитектур ВС . Системы типа МКМД со смешанной организацией памяти. Пример архитектуры.

5. Основные классы современных компьютеров: MPP и SMP архитектуры. Примеры.

6. Основные классы современных компьютеров: NUMA и PVP архитектуры. Примеры.

7. Основные классы современных компьютеров: кластерные системы. Примеры.

8. Распараллеливание как основной подход к эффективному процессу решения сложных задач. Основные этапы решения сложных задач на параллельных архитектурах. Уровни распараллеливания. Основные характеристики. Закон Амдаля.

9. Классы сложных задач. Иллюстрация на примере решения СЛАУ большой размерности. Иллюстрация характеристик параллельности на примере решения СЛАУ.

10. Виды параллелизма и их реализация в архитектуре современных ВС

11. Многоуровневая архитектура процессора. CISC и RISC архитектура.

12. Основные принципы RISC архитектур и задачи реализации RISC процессоров. Архитектуры MIPS и POWER.

13. Методы адресации и типы команд традиционного машинного уровня.

14. Принципы функционирования процессора со стековой организацией памяти. Пример. Основные преимущества и недостатки.

15. Микропроцессор. Основные характеристики и классы. Перспективы развития. Поколения семейства Intel.

16. Структура базового микропроцессора на примере МП Intel. Взаимодействие элементов при работе микропроцессора.

17. Принципы конвейерной обработки данных. Уровни конвейеризации. Конвейерная обработка на примере сложения двух чисел с плавающей запятой

18. Простейшая организация конвейера и оценка его производительности. Требования для построения эффективного конвейера

19. Конвейерная обработка. Структурные конфликты и методы их минимизации.

20. Конвейерная обработка. Конфликты по данным. Методы устранения.

21. Конвейерная обработка. Конфликты по управлению. Методы устранения

22. Понятие длинного конвейера. Обработка многотактных операций и механизмы обходов. Примеры конфликтов и пути их разрешения.

23. Проблемы реализации точного прерывания в конвейере

24. Модель векторно-конвейерной архитектуры. Векторно-конвейерные ЭВМ на примере суперкомпьютеров линии CRAY

25. Основы планирования загрузки конвейера и разворачивание циклов

26. Скалярные, суперскалярные и векторные процессоры. Типы векторных процессоров. Особенности организации.

27. Структура скалярного конвейерного процессора и особенности функционирования (на примере)

28. Структура векторного конвейерного процессора и особенности его функционирования. Примеры суперкомпьютеров с векторно-конвейерной организацией.

29. Особенности организации векторных вычислений на примере векторизации цикла

30. Организация памяти ЭВМ. Основные характеристики. Иерархия памяти и связь основных характеристик

31. Признаки классификация ЗУ. Возможный состав памяти ЭВМ и его краткая характеристика

32. Понятие системы памяти: классификация и критерии оценки эффективности, характер связей между уровнями.

33. Организация памяти с произвольным доступом. Структурная схема ОЗУ.

34. Организация памяти ЭВМ: основные характеристики и уровни кэш-памяти.

35. Устройства управления ЭВМ. Функциональная схема УУ с жесткой логикой работы

36. Устройства управления ЭВМ. Микропрограммное управление. Горизонтальное и вертикальное микропрограммирование.

37. Основные принципы управления внешними устройствами. Система ввода вывода ЭВМ. Требования к разработке.

38. Типы интерфейсов. Логический и физический уровни интерфейсов ввода-вывода. Способы управления обменом.

39. Прямой доступ к памяти. Особенности организации и функционирования.

40. Интерфейсы ЭВМ. Основные стандарты. Примеры.

Вопросы по материалам лабораторных работ

41. Распараллеливание арифметических выражений. Основные характеристики параллельности. Лемма Брента. Распараллеливание рекурсивной схемы Горнера.

42. Определение критического пути на графе задачи без учета времени передачи и с учетом времени передачи на МВС с общей памятью и на МВС с распределенной памятью.

43. Задача назначения и ее применение для реализации вычислительных процессов в МВС. Критерии оптимальности распределения узлов ВП в МВС.

44. Принципы распределения узлов ВП в однозадачном режиме с использованием различных стратегий назначения готовых к исполнению узлов ВП. Определение вероятности обнаружения ошибок в МВС и пути улучшения этой характеристики.

45. Принципы распределения узлов вычислительного процесса (ВП) в многозадачном режиме в МВС с использованием различных стратегий назначения и приоритетов

46. Принципы организации ВП при выполнении набора задач в МВС с общей памятью и в МВС с распределенной памятью.

Экзаменационный билет содержит:

• 2 вопроса из экзаменационной программы (1 из общей 2-ой части и 1 из «лабораторной» части)

• Задача¹ (определение критического пути на графах задач; моделирование арифметических выражений, анализ результатов моделирования сложных задач в многопроцессорных архитектурах)

• Вопрос по реферату

Дополнительные вопросы могут быть любыми из перечисленных выше вопросов, включая вопросы по 1-ой части курса

1 Задача может быть как дополнение ко второму вопросу по усмотрению преподавателя