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。
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