Расчет задач вычислительных систем
Определили середнюю продолжительность каждого состояния: Распределение операций между звеньями конвейера при m = 6: Распределение операций между звеньями конвейера при m = 5: S4 — одна из ЭВМ 2, ЭВМ 3 не работает, а ЭВМ 1 не работает; S1 — одна из ЭВМ 2, ЭВМ 3 не работает, а ЭВМ 1 работает; Однопроцессорный алгоритм решения заданной задачи: Кафедра «Обчислювальна техніка та програмування… Читать ещё >
Расчет задач вычислительных систем (реферат, курсовая, диплом, контрольная)
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®;
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 | ||
+, ; | ||
*, / | ||
инкремент, декремент | ||
m1 = 5, m2 = 6.
Решение
1. Составим таблицу операций:
№ п/п | Операция | Количество тактов | |
чтение | |||
чтение | |||
вычисление | |||
вычисление | |||
вычисление | |||
вычисление | |||
вычисление | |||
вычисление | |||
вычисление | |||
вычисление | |||
вычисление | |||
вычисление | |||
вычисление | |||
запись | |||
n = n -1 | |||
if n >…, goto п. 1 | |||
2. Тпосл = 6 т + 65 т +34т + 43 т + 21 т = 62т
3. при m = 4 Тзв.треб.1 62 т / 5 = 12,4 = 13;
при m = 6 Тзв.треб.2 62 т / 6 = 10,33 = 11;
4. 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:
5. Графики загрузки процессоров
6. Для m = 5 Тдейств = 13.
Для m = 6 Тдейств = 11.
7.
Для m = 5
при .
Для m = 6
при ,
— эффективность конвейера на 6-ть шагов выше.
8. Размер буферной памяти между звеньями:
при m = 5 — 5 элементов;
при m = 6 — 5 элементов.
9. 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 | ||||
S1 | 01v10 | |||
S2 | ||||
S3 | ||||
S4 | 10v01 | |||
S5 | ||||
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.