PPSKOM, Pusat Pengajian Sains Komputer

Repository@USM

...2/-   UNIVERSITI SAINS MALAYSIA  Peperiksaan Semester Pertama Sidang Akademik 2000/2001  September/Oktober 2000  CSC503 – Asas-Asas Komputeran Selari  Masa:  [3 jam]     ARAHAN KEPADA CALON:  • Sila pastikan bahawa kertas peperiksaan ini mengandungi EMPAT soalan di dalam LIMA muka surat yang bercetak sebelum anda memulakan peperiksaan ini.  • Jawab SEMUA soalan.    • Anda boleh memilih untuk menjawab semua soalan dalam Bahasa Malaysia atau Bahasa Inggeris.     ...3/-  [CSC503] - 2 -   1. (a) Terangkan situasi yang menyebabkan anda lebih suka menggunakan:    (i) Sistem ingatan teragih berbanding perpustakaan penghantaran mesej dan sebaliknya.    (ii) Kaedah pembahagian berasaskan fungsi berbanding pembahagian berasaskan data dan sebaliknya.    Sila berikan satu contoh bagi setiap kes di atas. (10 markah)   (b) Diberikan senario berikut:    (i) Seorang pelajar berjaya menyelarikan aplikasi X. Versi selari mengambil masa yang lebih lama untuk dilaksanakan berbanding versi berjujukan. Cadangkan tiga sebab yang mungkin menjadi punca kepada kelambatan ini dan berikan juga penyelesaian.    (ii) Seorang pegawai penyelidik baru bingung dengan prestasi versi selari aplikasi Y. Versi berkenaan mengalami kecepatan "superlinear". Apakah puncanya – nyatakan sebab yang mungkin? (15 markah)   2. (a) Anggapkan anda diberikan tugas untuk menyelarikan masalah pemodelan atmosfera (sebagaimana yang dibincangkan dalam kuliah). Terangkan tahap reka bentuk yang akan anda gunakan sebelum pembangunan kod.  (10 markah)   (b) (i) Anggarkan jumlah masa pelaksanaan bagi masalah simulasi zarah sebanyak 1000 zarah pada kelompok PC 4-nod. Pengiraan termahal berlaku pada gelung utama yang melibatkan pengiraan jarak (distance) (td), kelajuan (velocity) (tv) dan penjumlahan kuasa (force) (tf). Oleh yang demikian Tcomp ialah jumlah masa pengiraan ketiga-tiga nilai tersebut.      Setiap pemproses melakukan dua komunikasi; iaitu menghantar data semasa memberikan nilai awal konfigurasi dan juga pengumpulan hasil kuasa yang akhir. Jumlah masa komunikasi (Tcomm) termasuk jumlah masa komunikasi kolektif ini. Berikan model kos selari, Tpar, bagi aplikasi di atas.     Algoritma am adalah seperti di bawah:   ...4/- [CSC503] - 3 -    Begin Broadcast data to processors (MPI_Bcast)   Loop (Total Particles/Processors) times   Calculate distances   Calculate interaction   Accumulate forces  End loop   Merge Forces From All Processors (MPI_Allreduce) End     (ii) Anggapkan wujudnya perbezaan yang ketara antara masa yang didapati daripada model kos berbanding dengan masa sebenar yang diambil semasa melaksanakan kod. Cadangkan punca perbezaan yang mungkin.  (15 markah)   3. (a) Algoritma selari boleh dikodkan mengguna bahasa jujukan lama yang ditambah ciri selari, ataupun dikodkan mengguna bahasa selari yang baru.    Berikan kebaikan dan kelemahan kedua-dua pendekatan ini. (5 markah)   (b) Satu talian paip terdiri daripada 4 peringkat seperti yang ditunjukkan di bawah. Setiap peringkat melaksanakan operasi yout = yin + a * x.    Tentukan pengiraan yang dilakukan oleh talian paip ini.            (5 markah)   yin x a yout x1 a1 y4y3y2y1 yin x a yout x2 a2 yin x a yout x3 a3 yin x a yout x4 a4 output ...5/- [CSC503] - 4 -    (c) (i) Bezakan antara pengaturcaraan SIMD dan pengaturcaraan SPMD.    (ii) Satu contoh mudah untuk pengiraan SIMD ialah untuk menjumlahkan nilai pemalar yang sama kepada setiap unsur tatasusunan; iaitu      for (i = 0; i < n; i++)      a[i] = a[i] + k     Arahan khas yang disediakan oleh bahasa pengaturcaraan selari untuk menakrifkan pengiraan di atas ialah forall.  Gelung di atas boleh ditulis sebagai:      forall (i = 0; i < n; i++)      a [i] = a[i] + k     Lukis gambar rajah untuk mengilustrasikan pelaksanaan gelung forall di atas.    (iii) Simulasikan gelung forall di (ii) menggunakan komputer penghantaran mesej yang tidak menyediakan arahan forall.  Gunakan pengaturcaraan SPMD. (15 markah)   4. (a) Sejarah menunjukkan bahawa konsep selari telah digunakan untuk meningkatkan keberkesanan komputer sejak reka bentuk awal lagi.  Konsep selari ini juga telah diterapkan pada beberapa peringkat yang boleh diklasifikasikan seperti berikut:    (i) Peringkat tugas    (ii) Peringkat atur cara    (iii) Peringkat arahan    (iv) Peringkat bit aritmetik    Terangkan dengan ringkas bagaimana konsep selari telah dicapai pada setiap peringkat di atas.  (10 markah)    [CSC503] - 5 -    (b) Diberi satu set yang terdiri daripada n nilai a1, a2, ..., an dan operasi , masalah"prefix sums" ialah untuk mengira nilai-nilai berikut:     a1    a1  a2    a1  a2  a3    ...    a1  a2  a3  ...  an    Contohnya, diberi operasi + dan jujukan integer {3, 1, 0, 4, 2}, "prefix sum" untuk jujukan tersebut ialah{3, 4, 4, 8, 10}.    Berikut diberi algoritma untuk mengira "prefix sum" untuk 16 nilai menggunakan multikomputer 4-pemproses.   Pemproses 0  Pemproses 1  Pemproses 2  Pemproses 3           Langkah 1 3 2 7 6  0 5 4 8  2 0 1 5  2 3 8 6    Setiap pemproses diperuntukkan nilai masing-masing.   Langkah 2 18     17     8     19       Setiap pemproses mengira jumlah nilai setempatnya.   Langkah 3 18 35 43 62  18 35 43 62  18 35 43 62  18 35 43 62    "Prefix sum" untuk jumlah setempat dikira dan diagihkan kepada semua proses.   Langkah 4 3 5 12 18  0 5 9 17  2 2 3 8  2 5 13 19      3 5 12 18  18 23 27 35  37 37 38 43  45 48 56 62    Setiap pemproses mengira "prefix sum" untuk unsur yang diperuntukkan kepadanya dan menjumlahkan kepada setiap hasil jumlah nilai yang dimiliki oleh pemproses sebelumnya.          Tulis rangka untuk atur cara PVM menggunakan model tuan/hamba yang mengimplementasikan algoritma di atas pada rangkaian stesen kerja Sun yang terdiri daripada 4 nod.    (Anda tidak perlu menghasilkan kod dengan sintaks yang tepat.  Yang penting ialah struktur algoritma penyelesaian anda.) (15 markah)  - oooOooo - 

CSC503 – ASAS-ASAS KOMPUTERAN SELARI - OKT. 2000

http://eprints.usm.my/28565/1/CSC503_%E2%80%93_Asas%2DAsas_Komputeran_Selari.pdf

CSC503 – ASAS-ASAS KOMPUTERAN SELARI - OKT. 2000

Abstract

Similar works

Full text

Available Versions

Repository@USM