并行计算-练习题

合集下载

MPI并行计算考试简答题

MPI并行计算考试简答题并行计算机分类什么是SIMD并行计算机？可以同时执行一条指令处理多个数据的计算机什么是MIMD并行计算机？可以同时执行多条指令处理多个数据的计算机什么是SPMD并行计算机？同时执行一个程序处理多个数据的计算机什么是MPMD并行计算机？同时执行多个程序处理多个数据的计算机什么是分布式内存并行计算机？各处理器不共享内存的并行计算机什么是共享内存并行计算机？处理器共享内存的并行计算机并行编程模式隐式并行、数据并行、消息传递、共享变量现在串行编程语言几乎都是高级语言，为什么在并行计算领域编程语言却还相对级别较低？并行计算目前还缺乏统一的模型和标准你知道的并行语言有哪些？HPF，各种并行C，并行C++，并行PASCAL你认为串行语言和并行语言的区别有哪些？是否提供并行的结构，是否提供并行的语义并行算法的分类是怎样的？粗粒度/细粒度并行算法，同步/异步并行算法同步并行算法在具有什么特点的并行计算机上可以高效实现？SIMD类并行计算机粗粒度的并行算法在什么条件下性能优于细粒度的并行算法？并行的粒度越小就有可能开发更多的并行性提高并行度这是有利的方面但是另一个不利的方面就是并行的粒度越小通信次数和通信量就相对增多这样就增加了额外的开销，因此合适的并行粒度需要根据计算量、通信量、计算速度、通信速度进行综合平衡这样才能够取得高效率。

一个好的并行算法的前提是什么？一个好的并行算法要既能很好地匹配并行计算机硬件体系结构的特点又能反映问题内在并行性如何设计适合机群系统的并行算法？对于机群系统一次通信的开销要远远大于一次计算的开销，因此要尽可能降低通信的次数或将两次通信合并为一次通信，基于同样的原因，机群计算的并行粒度不可能太小，因为这样会大大增加通信的开销，如果能够实现计算和通信的重叠那将会更大地提高整个程序的执行效率。

并行算法的一般设计过程：PCAM设计过程该过程分为四步：任务划分、通信分析、任务组合和处理器映射，简称PCAM 设计过程。

并行计算-习题及答案-第12章并行程序设计基础

第十二章并行程序设计基础习题例题：1、假定有n 个进程P(0)，P(1)，…，P(n -1)，数组元素][i a 开始时被分配给进程P(i )。

试写出求归约和]1[]1[]0[-+++n a a a 的代码段，并以8=n 示例之。

2、假定某公司在银行中有三个账户X 、Y 和Z ，它们可以由公司的任何雇员随意访问。

雇员们对银行的存、取和转帐等事务处理的代码段可描述如下：/*从账户X 支取￥100元*/atomic {if (balance[X] > 100) balance[X] = balance[X]-100； }/*从账户Y 存入￥100元*/atomic {balance[Y] = balance[Y]-100；}/*从账户X 中转￥100元到帐号Z*/atomic {if (balance[X] > 100){balance[X] = balance[X]-100；balance[Z] = balance[Z]+100；} }其中，atomic {}为子原子操作。

试解释为什么雇员们在任何时候（同时）支、取、转帐时，这些事务操作总是安全有效的。

3、考虑如下使用lock 和unlock 的并行代码：parfor (i = 0；i < n ；i++){noncritical sectionlock(S)；critical sectionunlock(S)；}假定非临界区操作取T ncs时间，临界区操作取T cs时间，加锁取t lock时间，而去锁时间可忽略。

则相应的串行程序需n( T ncs + T cs )时间。

试问：①总的并行执行时间是多少？②使用n个处理器时加速多大？③你能忽略开销吗？4、计算两整数数组之内积的串行代码如下：Sum = 0；for(i = 0；i < N；i++)Sum = Sum + A[i]*B[i]；试用①相并行；②分治并行；③流水线并行；④主-从行并行；⑤工作池并行等五种并行编程风范，写出如上计算内积的并行代码段。

并行计算-习题及答案-例题习题讲解

例题习题讲解例1 SIMD-SM上求最大值算法Beginfor k=m-1 to 0 dofor j=2k to 2k+1-1 par-doA[j]=max{A[2j], A[2j+1]}end forend forend时间分析t(n)=m×O(1)=O(logn)p(n)=n/2c(n)=O(nlogn) 非成本最优例2 令n=2k(k>=0)，求n个数和的并行算法算法运行时间：t(n)=O(logn)总运算量: W(n)=W(1)(n)+W(2)(n)+W(3)(n)=n+∑n/2h+1=O(n)由Brent定理知: t(n)=O(n/p+logn)例3 设A为矩阵，有如下串行程序段：f o r i=1t o n d of o r j=1t o n d oa[3i,2j]=a[3i-2,2j-1]e n df o re n df o r其相关方向向量为，可知行和列间同时存在数据相关。

在此我们可以试用行划分、列划分和方块划分.在行划分的情况下令m=┌n/p┐,例1的串行程序段可以转化为如下的并行程序段：f o r k=1t o P P a r-d of o r i1=1t o m d of o r j=1t o n d oa[3(k-1)m+3i1,2j]=a[3(k-1)m+3i1-2,2j-1]e n df o re n df o re n df o r例4 设A为一个n阶方阵，有如下串行程序段：f o r i=1t o n d of o r j=1t o n d oa[i,j]=a[i-1,j]e n df o re n df o r分析矩阵A的元素下标i和j，则i和j的相关方向向量为，各列之间数据无任何相关关系。

因此对矩阵A可按列划分。

串行程序段可转化为如下并行程序段：f o r k=1t o P P a r-d of o r j1=1t o m d of o r i=1t o n d oa[i,(k-1)m+j1]=a[i-1,(k-1)m+j1] e n d f o re n df o re n df o r例5注：本例无链路竞争和死锁现象例6 E立方选路0110(S)1101(D)1011(R)例7 DNS乘法示例C00=1×(-5)+2×7=9C01=1×(-6)+2×8=10C10=3×(-5)+4×7=13C11=3×(-6)+4×8=14例8 上三角方程组的回代解法并行化(1)SISD上的回代算法Begin(1)for i=n downto 1 do(1.1)x i=b i/a ii(1.2)for j=1 to i-1 dob j=b j-a ji x ia ji=0endforendforEnd(2)SIMD-CREW上的并行回代算法- 划分: p个处理器行循环带状划分- 算法Beginfor i=n downto 1 dox i=b i/a iifor all P j, where 1≤j≤p do for k=j to i-1 step p do b k=b k-a ki x ia ki=0endforendforendforEnd // p(n)=n, t(n)=n例9 n=8的BF网络表示P r,i与上层P r-1,i, P r-1,j相连, 这里j与i仅在第r位不同例10 一个在MPI中创建新通信域的例子M P I_C o m m M y W o r l d,S p l i t W o r l d;i n t m y_r a n k,g r o u p_s i z e,C o l o r,K e y;M P I_I n i t(&a r g c,&a r g v);M P I_C o m m_d u p(M P I_C O M M_W O R L D,&M y W o r l d);M P I_C o m m_r a n k(M y W o r l d,&m y_r a n k);M P I_C o m m_s i z e(M y W o r l d,&g r o u p_s i z e);C o l o r=m y_r a n k%3;K e y=m y_r a n k/3;M P I_C o m m_s p l i t(M y W o r l d,C o l o r,K e y,&S p l i t W o r l d);例11 考虑如下程序段：L1:f o r I=1t o50d o...S:X(2*I)=......T:...=...X(3*I+1)......e n df o r这里：f1(I)=2*I；g1(J)=3*J+1。

并行算法考试题

1、名词解释：（1）等分宽度：把网络划分为两个相等的部分（节点数之多差1），所需要去掉的网络边的条数。

（2）网络直径：网络中两个节点之间的最远的距离（3）并行运行时间：从第一台处理机开始执行任务开始，到最后一台处理机执行完任务所经历的时间。

（4）并行步：能够同时执行的操作数。

（5）加速比：同一任务在串行计算下的运行时间/并行计算下的运行时间。

2、介绍超立方体网络互连方式的性能指标解答：q维超立方体，等分宽度为2q-1，网络直径：q，网络接口数：q3、按照指令流和数据流，并行计算机可以分为哪些类型？各自适合什么样的并行计算？排名在前20的计算机都是什么类型的计算机？它们的区别是什么？解答：（1）SIMD：适合指令/操作级并行（2）MIMD：适合块、回路或子程序级的并行4、并行算法有哪些设计方法？（1）流水线技术（2）分而治之策略（3）平衡二叉树方法（4）倍增技术（5）加速级联策略5、举例说明平衡树方法的原理？参考：使用n/2台计算机，可以在⎡⎤nlog步完成运算。

26、Logp模型有哪些参数？BSP模型有哪些参数？这两个模型之间的关系是什么？（1） L ：源处理机与目标处理机之间进行消息通信所需要等待的延迟时间上限（2） o ：处理机用于发送或接收每个消息的时间开销（3） g ：连续发送/接收消息的时间间隙（4） P ：处理机个数BSP 模型：（1） P ：处理机数（2） g ：选路器吞吐率（3） L ：全局同步之间的时间间隔关系：（1）本质上等效，可以相互模拟（2）用BSP 模拟LOGP 所进行的计算时，通常会慢常数倍。

（3）反之，慢对数倍7、题目记不清了，只要知道两个公式就可以了，对于logp ：L+2o 对于logGp ：t α+t β8、计算加速比和效率的题，具体记不清了，只要会使用公式就可以了。

9、关于群集系统中QR 分解的题目。

将矩阵的行列都分成5等分，得到它的25个任务，按照贪婪算法的调度思想，画出子任务执行的并行步。

并行计算的参考题目

并行计算的参考题目1、讨论某一种算法的可扩放性时，一般指什么？88答：讨论某一种算法的可扩放性时，实际上是指该算法针对某一特定机器结构的可扩放性2、使用“Do in Parallel”语句时，表示的是什么含义105答：表示算法的若干步要并行执行3、并行计算机的存储访问类型有哪几种？26答：存储访问类型有：UMA（均匀存储访问）、NUMA（非均匀存储访问）、COMA（全高速缓存存储访问）、CC-NUMA（高速缓存一致性非均匀存储访问）、NORMAl（非远程存储访问）4、什么是同步？它有什么作用？如何实现？107答：同步是在时间上强使各执行进程在某一点必须相互等待。

作用：确保个处理器的正确工作顺序以及对共享可写数据的正确访问（互斥访问）。

实现方法：用软件、硬件和固件的方法实现。

5 在并行加速比的计算中，常用的三种加速比定律分别是哪三种？（P83）答：常用的三种加速比定律分别是：适用于固定计算负载的Amdahl定律，适用于可扩放问题的Gustafson定律和受限于存储器的Sun和Ni定律。

6、试比较Amdahl定律、Gustafson定律、Sun和Ni定律三种加速定律的应用场合。

83 答：Amdahl定律适用于固定计算负载的问题Gustafson定律适用于可扩放性问题Sun和Ni定律适用于受限于存储器的问题。

7.并行算法的基本设计技术有哪些？它们的基本思想是什么？139答：(1)基本技术有：划分设计技术(又分为均匀划分技术、方根划分技术、对数划分技术和功能划分技术)、分治设计技术、平衡树设计技术、倍增设计技术、流水线设计技术等。

(2)基本思想分别如下：a.划分设计技术：(P139) 将一原始问题分成若干部分，然后各部分由相应的处理器同时执行。

b.分治设计技术：(P144)将一个大二复杂的问题分解成若干特性相同的子问题分而治之。

若所得的子问题规模仍嫌过大，可反复使用分治策略，直至很容易求解诸子问题为止。

并行计算-练习题

并行计算-练习题2014年《并行计算系统》复习题（15分）给出五种并行计算机体系结构的名称，并分别画出其典型结构。

①并行向量处理机（PVP）②对称多机系统（SMP）③大规模并行处理机（MPP）④分布式共享存储器多机系统（DSM）⑤工作站机群（COW）（10分）给出五种典型的访存模型，并分别简要描述其特点。

①均匀访存模型（UMA）：物理存储器被所有处理机均匀共享所有处理机访存时间相同适于通用的或分时的应用程序类型②非均匀访存模型（NUMA）：是所有处理机的本地存储器的集合访问本地LM的访存时间较短访问远程LM的访存时间较长③Cache一致性非均匀访存模型（CC-NUMA）：DSM结构④全局Cache访存模型（COMA）：是NUMA的一种特例，是采用各处理机的Cache组成的全局地址空间远程Cache的访问是由Cache目录支持的⑤非远程访存模型（NORMA）：在分布式存储器多机系统中，如果所有存储器都是专用的，而且只能被本地存储机访问，则这种访问模型称为NORAM绝大多数的NUMA支持NORAM在DSM中，NORAM的特性被隐匿的3. （15分）对于如下的静态互连网络，给出其网络直径、节点的度数、对剖宽度，说明该网络是否是一个对称网络。

网络直径：8节点的度数：2对剖宽度：2该网络是一个对称网络4. （15分）设一个计算任务，在一个处理机上执行需10个小时完成，其中可并行化的部分为9个小时，不可并行化的部分为1个小时。

问：（1）该程序的串行比例因子是多少，并行比例因子是多少？串行比例因子：1/10并行比例因子:9/10如果有10个处理机并行执行该程序，可达到的加速比是多少？10/(9/10 + 1) = 5.263（3）如果有20个处理机并行执行该程序，可达到的加速比是多少？10/(9/20 + 1)= 6.897（15分）什么是并行计算系统的可扩放性？可放性包括哪些方面？可扩放性研究的目的是什么？一个计算机系统（硬件、软件、算法、程序等）被称为可扩放的，是指其性能随处理机数目的增加而按比例提高。

并行计算习题(全)

第二章习题例题：
1.
当代并行计算机系统介绍
请尽可能访问以下有关高性能并行计算的网址： IEEE/CS ParaScope (/parascope/)，world-wide parallel computing sites High Performance Computing Lists (/homes/mcbryan/public_html/bb/2/summary.html) The Language List (http://cuiwww.unige.ch/langlist) enumerate programming languages TOP 500 (/benchmark/top500.html) World's TOP 500 most powerful computing sites (at Netlib，University of Tennessee) Myrinet () DSM bibliography (http://www.cs.ualberta.ca/~rasit/dsmbiblio.html) Berkeley Active Message page (/AM/active_messages.html) The Cray Research system page (/products/systems/) SGI/Cray Origin 2000 (/Products/hardware/servers/index.html) Cray T3E (/products/systems/crayt3e/) PetaFLOPS web site (/hpcc/) NASA HPCC Program (/hpcc/) Cray T3E (/products/systems/crayt3e/) IBM SP (/hardware/largescale/) Intel Paragon (/Services/ Consult/Paragon/paragon.html) Kai Li (/~li/) SP2 at MHPCC (/doc/SP2.general/SP2.general.html) MPI Standard site (/mpi/index.html) MIT Parallel and Distributed Operating Systems Group (/). National Center for Supercomputer Applications at UIUC (NCSA) (/) Cornell Theory Center (CTC) (/ctc.html) Argonne Natl Laboratory，Mathematics & Computer Science Div. (/) Army Research Lab (/) Lawrence Livermore National Laboratory (/comp/comp.html) Los Alamos Natl Laboratory (LANL) Advanced Computing Laboratory (/). Maui High Performance Computing Center (MHPCC) (/mhpcc.html) San Diego Supercomputer Center (/SDSCHome.html) Sandia National Laboratories (/) Massively Parallel Comp. Res. Lab. Parallel Processing in Japan (/papers/ppij.html) Cray Research (/) IBM High-Performance Computing (/) ParaSoft Corporation (/)

并行计算与高性能计算考核试卷

D. CPU
（以下为答题纸区域，请考生在此区域作答，超出此区域作答无效。）
三、填空题（本题共10小题，每小题2分，共20分，请将正确答案填到题目空白处）
1.并行计算中，将一个大的任务分解成多个子任务的过程称为______。
2.在并行计算中，______是指使用多个处理器执行单个任务的不同部分。
3.高性能计算中，______是一种衡量计算机性能的指标，表示每秒能够执行的浮点运算次数。
C. CUDA
D. Java
5.并行计算中，任务分解与任务分配是（）
A.相同的过程
B.互相独立的
C.相互依赖的
D.无关的
6.以下哪个部件不是并行计算机的主要组成部分？（）
A.处理器
B.存储器
C.网络接口卡
D.显卡
7.高性能计算领域中，计算速度的主要指标是（）
A. MIPS
B. MFLOPS
C. GHz
D. OpenCL
11.并行计算中，以下哪种通信方式开销最小？（）
A.同步通信
B.异步通信
C.广播通信
D.全局通信
12.以下哪个术语不是高性能计算中的术语？（）
A.性能
B.效能
C.并行度
D.带宽
13.并行计算中，以下哪种同步机制可能会导致死锁？（）
A.互斥锁
B.条件变量
C.信号量
D.读写锁
14.以下哪个选项不属于并行计算中的数据依赖类型？（）
3. MFLOPS
4.点对点
5.数据并行
6.可扩展性
7.图形处理单元
8.互斥锁
9. SRAM
10.并发
四、判断题
1. ×
2. ×
3. √

并行计算-习题及答案-第11章快速傅里叶变换

第十一章快速傅里叶变换习题例题：1.试计算下属序列的DFT：(a) (13,17,19,23)(b) (2,1,3,7,5,4,0,6)2.试计算下述序列的逆DFT：(a) ( 16, -0.76 + 8.66i , -6+6i, -9.25+2.66i, 0, -9.25-2.66i, -6-6i, -0.76-8.66i )(b) ( 4-i, 2+i, 2+i, -i 4-i, 2+i, 2+i, -i, )3.参照算法11.1,设计一个单处理机上时间为((nlogn)的离散傅氏逆变换算法;并以n = 8为例。

画出其逆变换蝶氏计算流图。

4.Cormen曾给了另一种形式的FFT递归算法：(a) 试分析此算法的执行过程；(b) 它和算法11.2有何区别？(c) 按此算法画出n = 8的FFT蝶氏计算流图。

算法11.7 SISD上Cormen计算FFT算法输入：a0 , a1 , ... , a n-1输出：b0 , b1 ... , b n-1Begi nif n = 1 then return aelse(1) w = e2πi/n(2) z=1(3) a[0] = (a0 , a2 , ... , a n-2)(4) a[1] = (a1 , a3 , ... , a n-1)(5) b[0] = RECURSIVEFFT(a[0])(6) b[1] = RECURSIVEFFT(a[1])(7) for k=0 to n/2 -1 do(i) b k = b[0]k + zb[1]k(ii)k + n/2 = b[0] k - zb[1] k(iii)= z·wendfor(8) return bendifend5.根据算法11.2，逐步计算 n – 8的FFT，并画出其蝶氏计算流图。

6.令 n = 8 = 2k，在蝶式网络上，按照exp(r,i) = j (0≤i≤n-1,0≤r≤k)的计算方法，试计算分布在蝶形网络中的8点FFT的系数矩阵元素w j。

并行计算习题(全)

2.
根据表所给出的数据： ①分别计算 Berkeley Now、Intel Paragon 和 Cray C90 的性能/价格比； ②你能由此得出什么结论吗？三种机器求解某应用常微分方程时的运行一览表机器系统 Cray C90 Intel Paragon Now +Ethernet NOW+ATM+PIO+AM 处理器数 16 256 256(RS6000) 256(RS6000) 计算时通信时间（s）间（s） 7 12 4 4 4 24 23340 8 I/O 时总时间间（s）（s） 16 10 4030 10 27 46 27340 21 价格（s） 30 10 4 5
第四章习题例题：
1.
并行算法的设计基础
试证明 Brent 定理：令 W (n)是某并行算法 A 在运行时间 T(n)内所执行的运算数量，则 A 使用 p 台处理器可在 t(n)＝O(W(n)／p+T(n))时间内执行完毕。假定P i （1≤i≤n）开始时存有数据d i , 所谓累加求和指用 di 。算法 PRAM-EREW上累加求和算法输入： P i 中保存有d i , l≤ i ≤ n 输出： P i 中的内容为
第二章习题例题：
1.
当代并行计算机系统介绍
请尽可能访问以下有关高性能并行计算的网址： IEEE/CS ParaScope (/parascope/)，world-wide parallel computing sites High Performance Computing Lists (/homes/mcbryan/public_html/bb/2/summary.html) The Language List (http://cuiwww.unige.ch/langlist) enumerate programming languages TOP 500 (/benchmark/top500.html) World's TOP 500 most powerful computing sites (at Netlib，University of Tennessee) Myrinet () DSM bibliography (http://www.cs.ualberta.ca/~rasit/dsmbiblio.html) Berkeley Active Message page (/AM/active_messages.html) The Cray Research system page (/products/systems/) SGI/Cray Origin 2000 (/Products/hardware/servers/index.html) Cray T3E (/products/systems/crayt3e/) PetaFLOPS web site (/hpcc/) NASA HPCC Program (/hpcc/) Cray T3E (/products/systems/crayt3e/) IBM SP (/hardware/largescale/) Intel Paragon (/Services/ Consult/Paragon/paragon.html) Kai Li (/~li/) SP2 at MHPCC (/doc/SP2.general/SP2.general.html) MPI Standard site (/mpi/index.html) MIT Parallel and Distributed Operating Systems Group (/). National Center for Supercomputer Applications at UIUC (NCSA) (/) Cornell Theory Center (CTC) (/ctc.html) Argonne Natl Laboratory，Mathematics & Computer Science Div. (/) Army Research Lab (/) Lawrence Livermore National Laboratory (/comp/comp.html) Los Alamos Natl Laboratory (LANL) Advanced Computing Laboratory (/). Maui High Performance Computing Center (MHPCC) (/mhpcc.html) San Diego Supercomputer Center (/SDSCHome.html) Sandia National Laboratories (/) Massively Parallel Comp. Res. Lab. Parallel Processing in Japan (/papers/ppij.html) Cray Research (/) IBM High-Performance Computing (/) ParaSoft Corporation (/)

并行处理算法与实践试卷

并行处理算法与实践试卷（答案见尾页）一、选择题1. 并行处理算法在嵌入式系统中的作用是什么？A. 提高系统响应速度B. 增加系统功耗C. 减少系统延迟D. 降低系统可靠性2. 下列哪种算法是典型的并行处理算法？A. 冒泡排序B. 快速排序C. 二分查找D. 远程过程调用3. 在并行处理系统中，哪种同步机制可以确保所有处理器同时开始执行？A. 信号量B. 互斥锁C. 条件变量D. 邮件传递4. 在并行处理中，通常使用哪种数据结构来存储多个任务的状态？A. 数组B. 链表C. 栈D. 队列5. 以下哪个因素可能限制并行处理系统的性能？A. 硬件资源有限B. 数据传输开销大C. 程序代码复杂度高D. 操作系统性能不足6. 在并行处理算法设计中，为了避免数据竞争和死锁，需要考虑哪些因素？A. 任务的执行顺序B. 资源分配策略C. 通信机制D. 错误检测与恢复7. 在选择并行处理算法时，需要考虑哪些因素？A. 算法的复杂性B. 系统的可用资源C. 问题的规模D. 所需的并行度8. 在并行处理系统中，如何有效地管理共享资源以避免冲突？A. 使用独占锁B. 使用共享锁C. 使用无锁数据结构D. 使用原子操作9. 在并行处理中，哪种算法适合处理大量数据而不会导致性能下降？A. 排序算法（如快速排序）B. 图遍历算法（如深度优先搜索）C. 字符串匹配算法（如KMP算法）D. 递归算法10. 在设计并行处理系统时，为了提高吞吐量，应该关注哪些方面？A. 处理器的数量B. 内存带宽C. I/O设备的速度D. 程序的优化程度11. 并行处理算法主要用于解决什么问题？A. 单一计算密集型任务B. 大量计算密集型任务C. 串行计算任务D. 网络传输任务12. 并行处理的基本原理是什么？A. 将任务分解成多个子任务并行执行B. 将数据分成多个部分分别处理C. 通过增加处理器数量来提高性能D. 利用网络将任务分配给多台计算机处理13. 在并行处理中，哪种算法最适合处理向量运算？A. 分布式排序算法B. 并行矩阵乘法算法C. 串行搜索算法D. 同步通信协议14. 以下哪种并行处理技术通常用于图形处理单元（GPU）？A. 数据并行性B. 管道并行性C. 计算并行性D. 存储并行性15. 在并行处理系统中，哪种锁机制可以避免死锁？A. 互斥锁B. 读写锁C. 自旋锁D. 时间片轮转16. 并行处理中的数据依赖指的是什么？A. 不同处理器上相同位置的数据需要同时访问B. 同一处理器上不同位置的数据需要同时访问C. 不同处理器上不同位置的数据需要顺序访问D. 同一处理器上相同位置的数据需要顺序访问17. 在并行处理算法设计中，哪种技术可以减少通信开销？A. 数据压缩B. 数据并行性C. 任务划分D. 并行调度18. 以下哪种算法是典型的并行分支结构？A. 顺序算法B. 算术运算C. 循环D. 选择结构19. 在并行处理实践中，如何确定合适的并行级别？A. 根据任务计算复杂度B. 根据处理器数量C. 根据内存大小D. 根据网络带宽20. 并行处理算法的优化目标是什么？A. 提高吞吐量B. 降低延迟C. 减少资源消耗D. 所有以上目标21. 并行处理算法的设计目标是什么？A. 提高单核处理器的效率B. 减少计算时间和提高吞吐量C. 增加内存带宽D. 降低能耗22. 下列哪种算法不适合并行化处理？A. 图像处理B. 数据压缩C. 关系型数据库查询D. 移动设备上的实时应用23. 在并行处理中，通常使用的编程模型有哪些？A. 主从架构B. 客户端-服务器架构C. 分布式架构D. 微服务架构24. 并行处理算法的性能通常受到哪些因素的影响？A. 硬件架构B. 操作系统C. 并行算法本身的设计D. 数据输入25. 下面哪个不是常用的并行处理硬件资源？A. GPUB. CPU核心C. FPGAD. 磁盘存储26. 并行处理算法可以分为几类？A. 数据并行B. 任务并行C. 管道并行D. 消息传递并行27. 在实现并行处理算法时，如何减少数据依赖？A. 使用无锁数据结构B. 优化数据访问模式C. 增加同步机制D. 减少任务数量28. 并行处理算法在哪些领域有广泛应用？A. 云计算B. 大数据分析C. 人工智能D. 物联网29. 以下哪种算法不是常见的并行处理算法？A. 分布式计算B. 并行排序C. 串行计算D. 并行矩阵运算30. 在并行处理中，以下哪种数据结构不适合并行化？A. 数组B. 链表C. 栈D. 队列31. 并行处理算法的设计原则不包括以下哪项？A. 可扩展性B. 可维护性C. 可重用性D. 可预测性32. 在并行处理系统中，以下哪种硬件资源通常不是必需的？A. 多核处理器B. 光纤C. 缓存D. 硬盘33. 并行处理算法的性能通常受限于以下哪个因素？A. 硬件性能B. 软件架构C. 数据量大小D. 算法复杂性34. 以下哪种方法可以提高并行处理算法的效率？A. 减少并行核心数B. 增加并行核心数C. 使用更快的处理器D. 降低数据传输速度35. 在设计并行处理算法时，以下哪个因素不需要考虑？A. 程序的可读性B. 硬件的兼容性C. 任务的并行度D. 时间的同步性36. 以下哪种情况适合使用并行处理算法？A. 计算密集型任务B. 顺序执行的任务C. 小规模数据处理D. 高延迟的系统二、问答题1. 什么是并行处理，并请简述其与传统串行处理的主要区别。

并行计算-期末考试模拟题原题

Reviews on parallel programming并行计算英文班复习考试范围及题型：（1—10章）1 基本概念解释；Translation (Chinese)2 问答题。

Questions and answer3 算法的画图描述。

Graphical description on algorithms4 编程。

AlgorithmsReviews on parallel programming并行计算1 基本概念解释；Translation (Chinese)SMPMPPCluster of WorkstationParallelism,pipelining,Network topology,diameter of a network,Bisection width,data decomposition,task dependency graphsgranularityconcurrencyprocessprocessor,linear array,mesh,hypercube,reduction,prefix-sum,gather,scatter,thread s,mutual exclusionshared address space,synchronization,the degree of concurrency,Dual of a communication operation,2 问答题。

Questions and answerChapter 1 第1章1) Why we need parallel computing? 1）为什么我们需要并行计算？答：2) Please explain what are the main difference between parallel computing and sequential computing 2）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：Chapter 2 第2章1) What are SIMD, SPMD and MIMD denote? 1）解释SIMD, SPMD 和 MIMD是什么含义。

并行计算试题及答案

计算机学院研究生《并行计算》课程考试试题（2010级研究生，2011.1）1．（12分）定义图中节点u 和v 之间的距离为从u 到v 最短路径的长度。

已知一个d 维的超立方体，1）指定其中的一个源节点s ，问有多少个节点与s 的距离为i ，其中0≤i ≤d 。

证明你的结论。

2）证明如果在一个超立方体中节点u 与节点v 的距离为i ，则存在i ！条从u 到v 的长度为i 的路径。

1)有id C 个节点与s 的距离为i 。

证明：由超立方体的性质知：一个d 维的超立方体的每个节点都可由d 位二进制来表示，则与某个节点的距离为i 的节点必定在这d 位二进制中有i 位与之不同，那么随机从d 位中选择i 位就有id C 种选择方式，即与s 的距离为i 得节点就有id C 个。

2)证明：由1）所述可知：节点u 与节点v 的距离为i 则分别表示u 、v 节点的二进制位数中有i 位是不同的。

设节点u 表示为：121D .........j j i j i d D D D D D +-+，节点v 表示为：''121D .........j j i j i dD D D D D +-+，则现在就是要求得从121D .........j j i j i d D D D D D +-+变换到''121D .........j j i j i d D D D D D +-+ 的途径有多少种。

那么利用组合理论知识可知共有*(1)*(2)*...*2*1i i i --即!i 中途径。

所以存在i ！条从u 到v 的长度为i 的路径。

2．（18分）6个并行程序的执行时间，用I-VI 表示，在1-8个处理器上执行了测试。

下表表示了各程序达到的加速比。

对其中的每个程序，选出最适合描述其在16个处理器上性能的陈述。

a ）在16个处理器上的加速比至少比8个处理器上的加速比高出40%。

b ）由于程序中的串行程序比例很大，在16个处理器上的加速比不会比8个处理器上的加速比高出40%。

并行计算期末试题-理工

并行计算期末试题适用专业：理工类考试说明：1、将试卷答案以学号命名为word文件，如115042101.doc，上传到ftp://172.17.124.203/upload。

2、第一、二大题，直接将答案写在题后；第三、四题要求将程序补充、编写完整并将运行结果截图插在题目后面。

一、简述题（每小题4分，共20分）。

1、简述openmp编译制导指令master,single,critical,atomic的功能。

1.master制导语句指定代码段只能被主线程执行2.single编译制导语句指定内部代码只能由线程组中的一个线程执行。

线程组中没有执行single语句的线程会一直等待代码块的结束，使用nowait子句除外。

3.critical制导语句表明域中的代码一次只能由一个线程执行，其他线程被阻塞在临界区4.atomic制导语句指定特定的存储单元将被原子更新2、简述openmp编译制导子句shared,private的功能？简述openmp编译制导指令threadprivate的功能。

1.private子句表示它列出的变量对于每个线程是局部的。

2.shared子句表示它所列出的变量被线程组中所有的线程共享，所有线程都能对它进行读写访问。

3.threadprivate语句使一个全局文件作用域的变量在并行域内变成每个线程私有，每个线程对该变量复制一份私有拷贝并在多个并行域中保持。

3、简述openmp函数omp_set_num_threads，omp_get_num_threads，omp_get_thread_num的功能；环境变量OMP_NUM_THREADS的功能。

omp_set_num_threadsomp_get_num_threadsomp_get_thread_numOMP_NUM_THREADS：定义执行中最大的线程数4、简述MPI点对点通信与MPI集合通信的区别。

1）在通信子中的所有进程都必须调用相同的集合通信函数。

高性能计算与并行处理技术考核试卷

2.负载均衡是确保所有处理器都充分利用，避免某些处理器过载而其余处理器空闲。实现方法有：动态任务调度、工作窃取和静态任务分配。
3.加速比是并行计算与串行计算时间的比值，效率是加速比除以处理器数量。它们之间的关系是：效率是衡量每个处理器对加速的贡献。
4. OpenMP用于在多核CPU上共享内存并行编程，通过编译指令实现。MPI用于分布式系统中的消息传递并行编程。例如，在气象模拟中，OpenMP用于在单个节点上并行计算，而MPI用于不同节点间的通信。
B.不同指令在不同处理器上同时执行
C.同一条指令在单个处理器上多次执行
D.同一条指令在多个处理器上同时执行
5.以下哪种算法不适合并行计算？（）
A.迭代算法
B.分治算法
C.动态规划算法
D.顺序执行算法
6. MPI（Message Passing Interface）是一种什么技术？（）
A.并行编程语言
4.以一个实际的并行计算应用为例，说明如何使用OpenMP和MPI进行并行编程，并讨论这两种技术在并行计算中的作用。
标准答案
一、单项选择题
1. C
2. B
3. C
4. D
5. D
6. C
7. C
8. C
9. D
10. D
11. D
12. D
13. A
14. D
15. D
16. A
17. B
18. D
B.高效率
C.低成本
D.高可靠性
2.并行处理技术的核心思想是？（）
A.提高单个处理器的速度
B.增加处理器的数量
C.减少处理器的数量
D.降低单个处理器的成本
3.以下哪种计算机体系结构不属于并行计算机？（）

并行计算的参考题目

1、讨论某一种算法的可扩放性时，一般指什么？88答：讨论某一种算法的可扩放性时，实际上是指该算法针对某一特定机器结构的可扩放性2、使用“Do in Parallel”语句时，表示的是什么含义105答：表示算法的若干步要并行执行3、并行计算机的存储访问类型有哪几种？26答：存储访问类型有：UMA（均匀存储访问）、NUMA（非均匀存储访问）、COMA（全高速缓存存储访问）、CC-NUMA（高速缓存一致性非均匀存储访问）、NORMAl（非远程存储访问）4、什么是同步？它有什么作用？如何实现？107答：同步是在时间上强使各执行进程在某一点必须相互等待。

作用：确保个处理器的正确工作顺序以及对共享可写数据的正确访问（互斥访问）。

实现方法：用软件、硬件和固件的方法实现。

6、试比较Amdahl定律、Gustafson定律、Sun和Ni定律三种加速定律的应用场合。

83 答：Amdahl定律适用于固定计算负载的问题Gustafson定律适用于可扩放性问题Sun和Ni定律适用于受限于存储器的问题。

(2)基本思想分别如下：a.划分设计技术：(P139) 将一原始问题分成若干部分，然后各部分由相应的处理器同时执行。

b.分治设计技术：(P144)将一个大二复杂的问题分解成若干特性相同的子问题分而治之。

若所得的子问题规模仍嫌过大，可反复使用分治策略，直至很容易求解诸子问题为止。

c.平衡树设计技术：(P149)将输入元素作为叶节点构筑一颗平衡二叉树，然后自叶向根往返遍历。

并行计算题目答案汇总

第１题（1）什么是并行计算？（2）它的优点有哪些？（3）可以通过哪些结构完成并行计算？1．并行计算就是在并行计算或分布式计算机等高性能计算系统上所做的超级计算。

（P3）2．计算极大地增强了人们从事科学研究的能力，大大地加速了把科技转化为生产力的过程，深刻地改变着人类认识世界和改造世界的方法和途径。

计算科学的理论和方法，作为新的研究手段和新的设计与创造技术的理论基础，正推动着当代科学与技术向纵深发展。

（P4）3．单指令多数据流SIMD、对称多处理机SMP、大规模并行处理机MPP、工作站机群COW、分布共享存储DSM多处理机。

（P22）第2题什么是网络计算？它的特点？它与分布式计算、集群计算的关系？（P104）网络计算：在工作站机群COW环境下进行的计算称为网络计算。

特点：网络计算结合了客户机/服务器结构的健壮性、Internet面向全球的简易通用的数据访问方式和分布式对象的灵活性，提供了统一的跨平台开发环境，基于开放的和事实上的标准，把应用和数据的复杂性从桌面转移到智能化的网络和基于网络的服务器，给用户提供了对应用和信息的通用、快速的访问方式。

与分布式计算、集群计算的关系：分布式计算是一门计算机科学，它研究如何把一个需要非常巨大的计算能力才能解决的问题分成许多小的部分，然后把这些部分分配给许多计算机进行处理，最后把这些计算结果综合起来得到最终的结果。

集群计算是使用多个计算机，如典型的个人计算机或UNIX工作站；多个存储设备；冗余互联，来组成一个对用户来说单一的高可用性的系统。

因此，网络计算与分布式计算和集群计算都是属于计算密集型，数据密集型和网络密集型应用。

第3题表征并行系统的性能指标有哪些？并行系统的加速比如何定义？它能否完全确定系统的性能？为什么？a.表征并行系统的性能指标主要有：CPU和存储器的基本性能指标，通信开销以及系统机器的成本、价格与性价比，还有系统加速比和系统可扩放性（p88页3.3）；其中CPU和存储器的基本性能指标包括：工作负载，并行执行时间，存储器的层次结构和存储器的带宽。

并行计算-练习题

MPI并行计算考试简答题

并行计算-习题及答案-第12章 并行程序设计基础

并行计算-习题及答案-例题习题讲解

并行算法考试题

并行计算的参考题目

并行计算-练习题

并行计算习题(全)

并行计算与高性能计算考核试卷

并行计算-习题及答案-第11章 快速傅里叶变换

并行计算习题(全)

并行处理算法与实践试卷

并行计算-期末考试模拟题原题

并行计算试题及答案

并行计算期末试题-理工

高性能计算与并行处理技术考核试卷

并行计算的参考题目

并行计算题目答案汇总

并行计算-习题及答案-第12章并行程序设计基础

并行计算-习题及答案-第11章快速傅里叶变换