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。

答：2) Please draw a typical architecture of SIMD and a typical architecture of MIMD to explan. 2）请绘制一个典型的SIMD的体系结构和MIMD的架构。

答：3) What are the two typical communication models of Parallel Platforms? You can give a short introduction on Massage Passing and Shared address space models.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。

能说出Massage Passing和Shared address space models两种通讯模型。

答：4) In the ideal parallel random access machine(PRAM), what are the meaning of EREW, CREW and CRCW?4）在理想并行计算模型中（parallel random access machine(PRAM), EREW, CREW, 和CRCW表示的意思是什么？答：Chapter 3 第3章1) Be able to explain at least 2 kinds of the basic decomposition techniques, i.e., Recursive decomposition, Data decomposition, Exploration decomposition and Speculative decomposition.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。

(1)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，按行或格网的数据划分。

(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，把后面可以先计算的任务，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出来。

答：2) When the work balance of tasks become bed, which is scheduled based on data decomposition, what methods can improve the work balance of tasks, block-cyclic distribution, Randomized block distributions and graph partitioning.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：(1)block-cyclic distribution （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)图划分的方法答：Chapter 4 第4章1) Be familiar with the basic communication operations as well as their implementations on the typical models, hypercube, linear array and mesh (graphical description)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）one to all broadcast; all to one reductionall to all broadcast; all to all reductionscatter, gather, all reduce, prefix sum，all to all personalized communication. Circular shift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答：2) be able to use basic communication operation to design parallel algorithms, e.g.matrix-vector multiplication, shortest path trees and minimum spanning tree.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。

答：Chapter 5 第5章1) The formulae of speedup, efficiency and cost of a parallel algorithm and be able to givea short exolaination.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 = 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= S/p= Ts/（Tp*p）,(4)费用cost = P * Tp答：2) The proof on Amdahl’s law: If a problem of size W has a serial component Ws, prove that W/Ws is an upper bound on its speedup, no matter how many processing elements are used.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= Ws+Wp, 其中 Ws 表示必须串行计算的工作量；Wp表示可以并行计算的工作量。

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。

答：1) Be able to describe the program architecture of a MPI program.1）能够来描述程序的MPI程序架构。

#include <mpi.h>Main(int argc, char *argv[]){int npes, myrank;MPI_init(&argc, &argv);MPI_Comm_szie(MPI_COMM_WORLD, &npes);MPI_Comm_rank(MPI_COMM_WORLD, &myrank);并行程序代码部分通讯结束部分MPI_Finilize()}2) fundimental functions for MPIa) MPI_Init establishing a parallel computational environmentb) MPI_Finalize closes all parallel tasksc) MPI_Comm_size get the number of processes availabled) MPI_Comm_rank get the id of processe) MPI_send message sending functionsf) MPI_Recv message receiving functions2）了解MPI的基本函数1）MPI_INIT建立一个并行计算环境2）MPI_Finalize关闭所有并行任务3）MPI_Comm_size获得可用的进程数4）MPI_Comm_rank得到进程ID5）MPI_send消息发送功能6）MPI_Recv消息接收功能3) Blocking and non-block message passing in MPI_Send.a) Return only after the corresponding MPI_Recv have been issued and the message has been sent to the receiver (blocking) completely.b) Initialize a process to copy the message into a buffer of the destination and then return (non-blocking with a buffer) without waiting the finish of the data transformation.Please give the corresponding sentences for the two kinds of massage passing in MPI.3）能说明在MPI_Send中的阻塞的消息传递（blocking Message Passing）和无阻塞的消息传递（Non-blocking Message Passing）的含义和具体如何实现的。