并行计算考试复习
并行计算期末试题及答案
并行计算期末试题及答案1. 基础概念部分并行计算是一种计算模式，它使用多个处理单元同时执行计算操作，以加快计算速度。
在现代计算机系统中，我们常常使用多核处理器、图形处理器（GPU）或者分布式系统来实现并行计算。
1.1 并行计算的优势并行计算具有以下几个优势：加速计算速度：通过同时执行多个计算任务，可以极大地提高计算效率。
解决大规模问题：并行计算可以处理大规模和复杂的问题，提供更精确的结果。
降低能耗：通过合理利用处理器资源，可以降低计算任务的能耗。
应用广泛：并行计算可以应用于各个领域，如科学计算、大数据分析、机器学习等。
1.2 并行计算的分类并行计算按照任务之间的关系可以分为两类：数据并行：将数据划分为多个子集，同时在不同的处理器上进行计算，然后将计算结果汇总。
常见的应用包括矩阵运算、图像处理等。
任务并行：将任务划分为多个子任务，每个子任务由一个独立的处理器执行，最后将各个子任务的结果合并。
常见的应用包括并行搜索算法、并行排序等。
2. 并行计算的算法设计2.1 并行算法设计要点在设计并行算法时，需要考虑以下几个要点：任务划分：将计算任务划分为多个子任务，确保各个子任务之间的计算工作均衡，并保持任务之间的独立性。
任务调度：合理安排各个处理器上的任务执行顺序和时间，最大程度地减少通信开销和等待时间。
数据通信：处理器之间需要进行数据交换和通信，应选择合适的通信方式，并考虑通信延迟和带宽等因素。
数据同步：在多个处理器之间，可能需要进行数据同步操作，确保各个处理器之间的数据一致性。
2.2 并行算法实例：并行矩阵乘法并行矩阵乘法是一个常见的数据并行算法，可以有效地利用多核处理器加速大规模矩阵运算。
具体算法如下：步骤1：将输入矩阵划分为若干个小矩阵，每个小矩阵分配给一个处理器。
步骤2：每个处理器计算相应小矩阵的部分结果。
步骤3：将各个处理器计算得到的部分结果进行求和，得到最终的矩阵乘积结果。
3. 并行计算的应用举例3.1 科学计算在科学计算领域，有大量的计算任务需要处理大规模的数据和复杂的数学模型。
中国海洋大学研究生并行计算参考答案-复习
中国海洋⼤学研究⽣并⾏计算参考答案-复习⼀、名词术语翻译1）SIMD ：Single Instruction Multiple Data, 单指令多数据流。
2）MIMD ：Multiple Instruction Multiple Data, 多指令多数据流。
3）SIMT ：Single Instruction Multiple Threads, 单指令多线程。
4）SPMD ：Single Program Multiple Data, 单程序多数据流。
5）MPMD ：Multiple Program Multiple Data, 多程序多数据流。
6）PVP ：Parallel Vector Processor, 并⾏向量处理机。
7）SMP ：Symmetric Multiprocessor, 对称多处理机。
8）MPP ：Massively Parallel Processor, ⼤规模并⾏处理机。
9）DSM ：Distributed Shared Memory, 分布式共享存储。
10）COW ：Cluster of Workstation, ⼯作站机群。
11）UMA ：Uniform Memory Access, 均匀存储访问模型。
12）NUMA ：Nonuniform Memory Access, ⾮均匀存储访问模型。
13）COMA ：Cache-Only Memory Access, 全⾼速缓存访问模型。
14）NORMA ：No-Remote Memory Access, ⾮远程存储访问模型。
15）CC-NUMA ：Coherent-Cache Nonuniform Memory Access, ⾼速缓存⼀致性⾮均匀存储访问模型。
16）CUDA ：Compute Unified Device Architecture, 统⼀计算架构。
17）GPU ：Graphics Process Unit, 图形处理器。
并行计算 期末考试复习背诵要点
复习要点1、Parallel computing并行计算，sequential computing串行计算，instruction指令，multiple多数据，communication通信，exclusive互斥，concurrent 并发，recursive递归，data数据，exploratory探索，speculative投机，block cyclic循环块，randomized block随机块，distribution分配，graph partitioning 图划分，speedup加速比，efficiency效率，cost费用，Amdahl’s law，architecture构架，fundimental functions基本函数，synchronization同步，matrix mulitiplication矩阵乘，matrix transposition 矩阵转置，bitonci sorting双调排序，odd-even sorting奇偶排序，Shortest path，minimum spanning tree，connected components，maximal independent set，2、SMP（对称多处理机连接）MPP (Massive Parallel Processors 大规模并行）Cluster of Workstation（工作站机群）Parallelism（并行化）, pipelining（流水线技术）, Network topology（网络拓扑结构）, diameter of a network（网络直径）, bisection width（对分宽度）, data decomposition（数据分解）, task dependency graphs（任务依赖图）, granularity（粒度）, concurrency（并发）, process（进程）, processor（处理器）, linear array（线性阵列）, mesh（格网）, hypercube（超立方体）, reduction（规约）, prefix-sum（前缀和）, gather（收集）, scatter（散发）, threads（线程）, mutual exclusion（互斥）, shared address space（共享地址空间）, synchronization（同步）, the degree of concurrency（并发度）, Dual of a communication operation（通信操作的对偶操作）3、并行计算与串行计算在算法设计主要不同点：(1)具有强大的处理器互连关系(2)并行计算依赖并行计算模型上的，如共享内存，共享地址空间或消息传递。
并行计算总复习
并行计算总复习题型：1．问答题；2．算法描述；3．走例子说明对算法的理解第二章SIMD 和MIMD 所代表的计算模型是什么？主要区别和各自的系统结构示意图。
SPMD的含义是什么？若按通讯方式对并行算法进行分类有几种分类方法，各自的特点是什么？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？能画出多处理机系统中处理单元的基本互连结构图，Mash, hypercube, 网络，对静态网络的测度：直径，连通性，二分宽度(bisection width), cost.能说出一种解决多处理器系统中cache和内存数据一致性问题的方法。
能给出store-and-forward routing 和cut-through routing的思想通讯费用是如何计算的？延迟时间，t s, t h, t w对Mesh 的X-Y_routing和对Hypercube的E-Cube routing的路由规则。
如何把linear array, mesh 和hypercube 相互嵌入？G(i,d)函数的计算。
把复杂网络嵌入的简单网络，能说明些什么问题？其意义是什么？一般对简单网络的带宽是怎么要求的？第三章dependency graph 的定义及画法。
对同一问题dependency graph 的画法是否唯一？并行算法的粒度定义是什么？把processes 影射到processors的基本原则是什么？减少通讯，…,在并行算法设计时，有几种把计算分解的技术？能举例说明。
能说明data parallel model, task graph model 和work pool model 的含义。
第四章Basic communication operations能画出下列操作的示意图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,能写出在hypercube上的one to all broadcast/ all to one reductionall-to-all personal broadcast;all-to-all broadcast;算法以及时间复杂性的分析。
(完整word版)并行计算总复习之秘笈
并行计算总复习第一章：1并行计算与串行计算在算法和编程上有哪些显著差异？答：·并行算法设计与并行计算机处理器的拓扑连接相关·并行算法设计和采用的并行计算模型有关。
·并行计算有独自的通讯函数·并行算法设计时，如何将问题分解成独立的子问题是科学研究问题，并非所有的问题都可以进行分解。
2多核与多处理机的异同点？多处理机：把多个处理器通过网络互连形成一个新机器。
可以是专用，也可以是通用。
拓扑连接是可以改变的。
多核：在过去单个处理器芯片上实现多个“执行核”。
但这些执行核都有独立的执行命令集合和体系结构。
这些独立的执行核+超线程SMT技术组成多核处理器3对单处理器速度提高的主要限制是什么？答：晶体管的集成密度，功耗和CPU表面温度等第二章1 SIMD 和MIMD 所代表的计算模型是什么？主要区别和各自的系统结构示意图。
SPMD的含义是什么？SIMD指单指令多数据流模型；MIMD指多指令多数据流模型；SPMD指单程序多数据流模型，在SIMD中把指令改为程序表示每个处理器并行的执行程序。
SIMD MIMD硬件较少处理器较多处理器内存一个寻址系统，存储量小多个寻址系统，存储量大耗费较高，难开发易于开发（多个商业组件可用）加速高取决于应用2 若按通讯方式对并行算法进行分类有几种分类方法，各自的特点是什么？基于共享地址空间：并行平台支持一个公共的数据空间，所有处理器都可以访问这些空间。
处理器通过修改存储在共享地址空间的数据来实现交互。
基于消息传递：消息传递平台有p个处理节点构成，每个节点有自己的独立地址空间。
运行在不同节点上的进程之间的交互必须用消息来完成，称为消息传递。
这种消息交换用来传递数据、操作以及使多个进程间的行为同步。
3 在理想并行计算模型中（并行随机访问计算机parallel random access machine(PRAM), EREW, ERCW CREW, 和CRCW表示的意思是什么？EREW：互斥读互斥写，这一类的PRAM独占访问内存单元，不允许并发的读写操作。
并行算法复习
1.并行算法:一些可同时执行的诸进程的集合，这些进程相互作用和相互协调。
2.并行与并发的关系：并行<并发并发是指两个或者多个事件在同一时间间隔内发生。
在单处理机系统中，每一时刻仅能有一道程序执行，宏观上多道程序在同时运行，微观上这些程序是分时交替执行。
3.并行与分布式的关系：网络；并行更注重性能，而分布式更注重透明共享。
4.并行与网格计算（普适计算）的关系：网格通过网络连接地理上分布的各类计算资源、存储资源、通信资源、软件资源、信息资源、知识资源等，形成对用户相对透明的虚拟的高性能计算环境，让人们透明地使用这些资源和功能。
它们与并行计算存在规模上的差异。
5.并行与云计算的关系：云计算以开放的标准和服务为基础，以互联网为中心，提供安全、快速、便捷的数据存储和网络计算服务，让互联网这片“云”上的各种计算机共同组成数个庞大的数据中心及计算中心。
云计算把计算及存储以服务的形式提供给互联网用户，用户所使用的数据、服务器、应用软件、开发平台等资源都来自互联网上的虚拟化计算中心，该数据中心负责对分布在互联网上的各种资源进行分配、负载的均衡、软件的部署、安全的控制等。
6.为什么要研究并行算法？（1）CPU的发展速度：Moore Law。
（2）“深蓝”计算机以3.5:2.5战胜卡斯帕罗夫。
（3）需求：快速（天气预报），提高计算精度，与理论、实验并重的科学方法（代替核武器实验）7.并行计算机分类1. SISD,Single Instruction Stream & Single Data Stream:特征：串行的和确定的。
指令系统: CISC, RISC2. SIMD,Single Instruction Stream & Multiple Data Stream:特征：同步的；确定的；适合于指令/操作级并行。
1)阵列处理机（资源重复）;2)流水线处理机（时间重叠）.3. MISD,Multiple Instruction Stream & Single Data Stream :4. MIMD,Multiple Instruction Stream & Multiple Data Stream共享存储MIMD，也称对称多处理机（SMP，Symmetry MultiProcessors），属于紧密耦合的多处理机系统适合于小粒度并行分布式共享存储MIMD，也称为非一致内存访问（NUMA, Non-Uniform Memory Access），属于松耦合的多处理机系统（共享虚拟存储技术）,适合于中小粒度并行分布式存储MIMD1).大规模并行系统MPP (Massively Parallel Processing)CM-5、曙光1000、神州-Ⅱ巨型机可以最大限度地增加处理机的数量，但结点间需要依赖消息传递进行通信，适合于中小粒度并行2).群集系统Cluster特点：适合于粗粒度并行8.网络直径（network diameter）：网络中最远的两台处理机间的距离，即处理机间通信所需要跨越的网络边的条数的最大值。
并行计算与高性能计算考核试卷
（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. √
并行计算考试复习
并⾏计算考试复习1在并⾏机系统中，主流操作系统有UNIX/Linux，AIX(IBM)，HPUX(HP)，Solaris(SUN)，IRIX(SGI)等。
2 常⽤的并⾏算法设计的基本技术有划分，分治，倍增，流⽔域，破对称，平衡树等设计技术。
3 Matlab并⾏程序编写过程分为创建对象，创建⼯作，指定⼯作任务，提交⼯作，等待和返回计算任务结果六步。
1. 云计算是对（ D ）技术的发展与运⽤A. 并⾏计算 B⽹格计算 C分布式计算 D三个选项都是2. IBM在2007年11⽉退出了“改进游戏规则”的（ A ）计算平台，为客户带来即买即⽤的云计算平台。
A. 蓝云B. 蓝天C. ARUZED. EC23. 微软于2008年10⽉推出云计算操作系统是（ C ）A. Google App EngineB. 蓝云C. AzureD. EC24. 2008年，（ A ）先后在⽆锡和北京建⽴了两个云计算中⼼A. IBMB. GoogleC. AmazonD. 微软5. 将平台作为服务的云计算服务类型是（ B ）A. IaaSB.PaaSC.SaaSD.三个选项都不是6. 将基础设施作为服务的云计算服务类型是（ A ）A. IaaSB.PaaSC.SaaSD.三个选项都不是7. IaaS计算实现机制中，系统管理模块的核⼼功能是（ A ）A. 负载均衡 B 监视节点的运⾏状态 C应⽤API D. 节点环境配置8. 云计算体系结构的（ C ）负责资源管理、任务管理⽤户管理和安全管理等⼯作B. 资源池层C. 管理中间件层D. SOA构建层9. 下列不属于Google云计算平台技术架构的是（ D ）A. 并⾏数据处理MapReduceB.分布式锁ChubbyC. 结构化数据表BigTableD.弹性云计算EC210. 在⽬前GFS集群中，每个集群包含（ B ）个存储节点A.⼏百个B. ⼏千个C.⼏⼗个D.⼏⼗万个11. 下列选项中，哪条不是GFS选择在⽤户态下实现的原因（ D ）A.调试简单B.不影响数据块服务器的稳定性C. 降低实现难度，提⾼通⽤性D. 容易扩展12. GFS中主服务器节点存储的元数据包含这些信息（ BCD ）A.⽂件副本的位置信息B.命名空间C. Chunk与⽂件名的映射D. Chunk副本的位置信息13. 单⼀主服务器（Master）解决性能瓶颈的⽅法是（ ABCD ）A.减少其在数据存储中的参与程度B. 不适⽤Master读取数据C.客户端缓存元数据D. 采⽤⼤尺⼨的数据块14. （ B ）是Google提出的⽤于处理海量数据的并⾏编程模式和⼤规模数据集的并⾏运算的软件架构。
并行计算-期末考试模拟题原题
()
}
2)
a)a
b)
c)
d)
e)
f)
2）了解的基本函数
1）建立一个并行计算环境
2）关闭所有并行任务
3）获得可用的进程数
4）得到进程
5）消息发送功能
6）消息接收功能
3).
a)() .
b)a a(a ) .
.
3）能说明在中的阻塞的消息传递（ ）和无阻塞的消息传递（）的含义和具体如何实现的。
1)只返回相应的后已经下达,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。
答：
7 第7章
1)a
1）说明一般利用编程的程序基本结构（包含那几个语句）。
答：指定的一个标准的线程， 。也称为
线程的创建、终止
等待所有线程运行完毕以便完成结果的合并
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；()
2 问答题。
3 算法的画图描述。
4 编程。
并行计算
1 基本概念解释；()
,
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a ,
,
,
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,
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s,
,
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,
a,
2 问答题。
1 第1章
1)?1）为什么我们需要并行计算？
答：
2)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：
4 第4章
1), , ( )
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）
并行计算期末考试复习名词总结
ALU Arithmetic Logic Unit 算术逻辑单元Amdahl 定律通过使用某种更快速的执⾏⾏式⾏获得的性能改进受限于这种快速⾏式的使⾏时间在总执⾏时间APIC 高级可编程中断控制器ARM Advanced RISC Machine 进阶精简指令集机器ATR Adaptive Timekeeping Replacement 自适应守时替换算法availability 可用性服务完成状态相对于服务完成和服务中断间隔的一种度量MTTF/MTTF+MTTRAVX Advanced Vector Extensions：高级矢量扩展指令集BCD Binary Coded Decimal 二进制编码的十进制BHR 分支历史记录BPaaS Business Process as a Service 商业流程即服务BTB Branch Target Buffer 分支目标缓冲器CAM Content Addressed Memory 按内容寻址和访问的存储器关联存储器CCNUMA Cade coherent NUMA 带Cache一致性的NUMAcluster 机群由多个完整的计算机通过⾏速⾏络连接起来的特殊操作系统管理可并⾏行⾏作的CMP Chip Multiprocessor 芯片多处理器，多核处理器CMP Chip Multiprocessor 芯⾏片多处理理器在单个硅⾏片内联合两个或更更多个处理理器Computer Architecture 计算机体系结构计算机软硬件的功能分配及其界⾏确定Computer Implement 计算机实现计算机组成的物理实现包括具体的物理电路制造技术及工艺等Computer Organization计算机组成实现系统结构中所描述的功能部件及其功能部件间的互连CPI Cycles Per Instruction：平均时钟周期数Data Hazard 数据冲突：流水线中指令的交叠执⾏使得指令中操作数读写的顺序不同于串⾏执⾏时的顺序DMA Direct Memory Access 直接内存访问DRAM Dynamic Random Access Memory：动态随机存取存储器 SDRAM Synchronous 同步内存EBCDIC Extended Binay Coded Decimal Interchange Code 扩展的二进制编码的十进制EPROM Ereasable Programmable Read only Memory 可擦除可编程只读存储器FLOPS Floating-Point Operations Per Second：每秒浮点操作数GPU Graphics Processing Unit 图形处理单元GRC Governance Risk Management and Compliance 监管⻛险管理遵守Iaas Infrastructure as a Service 基础设施即服务Iaas Infrastructure as a Service 基础设施即服务IC Instruction Count：指令数ILP Instruction Level Parallelism 指令级并行LFU Least Frequently Used：最不经常使用的算法，将使用频率最低的行淘汰利用了块地址流调度的历史信息正确地反映了程序的局部性LRU Least Recently Used：最近最少使用的算法，把近一段时间内使用次数最少的行替换掉MCAPI Multi-core Communication API 多处理器通信应用程序接口MIND 每个处理器取⾏己的指令对⾏己的数据进⾏操作MIPS Million Instructions Per Second：每秒百万指令数MISD ⾏组相同的数据送给多个处理部件每个处理部件执⾏不同的指令序列MMX MultiMedia eXtention：多媒体扩展指令集MPI Message Passing Interface 信息传递接口MPMD Multiple Program Multiple Data 多程序多数据MPP (Massive parallel processing) 海量并行处理结构MTBF Mean Time between Failures：平均故障间隔时间MTTF Mean Time to Failure：平均无故障时间MTTR Mean Time to Repair：平均修复时间NAS Network Attached Storage 连接到⾏络上的带散件管理和通信功能的磁盘阵列拥有自己的cpu和存储管理系统，独⾏立于应⾏用服务器NBin Neuron Buffer in 输入神经元缓存NBout Neuron Buffer out 输入神经元缓存NFU Neural Functional Unit 神经元功能单元NoC Network on Chip 片内互联网络片内的数据转发通信网络是一种集成式的交换网络NSM Neuron Selector Module 神经元选择器模块NUMA Nonuniform Meng Access ⾏均匀内存访问系统OLTP Online Transaction Processing：联机事务处理OPT Optimal replacement algorithm 最优替换算法替换最远的将来才可能使用的行Paas Platform as a Service 平台即服务PaaS Platform as a Service 平台即服务PDP Provable Data Procession 数据的持有性证明PEFU Processing Element Function Unit PE功能单元PHT 预测历史表Pipeline Bubble 流⾏线⾏泡流水线或其部分因条件不允许连续执行而必须停滞pipeline Hazard 流⾏水线冲突阻碍流⾏线正常流水或潜在地导致不正确计算的所有因素Pipeline Interlock 流水线互锁为维持正确的执⾏模式采用停滞或⾏泡⾏法消解数据冲突的一种硬件技术PVM Parallel Virtual Machine 并⻛虚拟机RAID Redundant Array ofIndependent Disks 独⻛磁盘冗余阵列RAW (Read After Write)先写后读冲突-也叫真实依赖或真数据依赖-一条指令写，后续指令读，在写操作完成之前读 WAR ：先读后写冲突，也叫反依赖，一条指令读，后续指令写，在读操作完成之前写WAW：写写冲突，也叫输出依赖，两条写指令，写的顺序与期望顺序相反Reliability 可靠性连续服务完成的一种度量或是从初始运行时刻到发生故障时刻的时间度量RISC Reduced Instruction Set Computer 精简(复杂complex)指令集计算机SaaS Software as a Service 软件即服务SaaS Software as a service 软件即服务SAML Seong Assert on Markup Language 安全断⾏标记语言SAN Storage Area Network ⾏种通过专⾏用⾏速⾏络将一个或多个⾏络存储设备和服务器连接起来的专⾏用存储⾏SB Synapse Buffer 突触缓存SIB Synapse Index Buffer 突触索引缓存SIMD Single Instruction Multiple Data：单指令多数据流相同的一条指令由多个处理部件同时执行使用不SIMT Single Instruction Multiple Theads 单指令多线程SISD Single Instruction Stream Single Data Stream 单处理器执⾏⾏条指令对内存中的单个数据进⾏操作SLA Service Level Agreement 服务级别协议SMP Symmetrical Multiprocessors 对称多处理器集中式的共享内存和所有处理器具有对称关系每个处理器访问内存的时间是一样的SMT Simultaneous Multithreading 并发多线程使单个CPU同时运⾏多个线程SOAP Simple Object Access Protocol 简单对象访问协议SPMD Single Program Multiple Data 单程序多数据SRAM Static Random Access Memory：静态随机存取存储器SSE Streaming SIMD Extensions：流式 SIMD 扩展指令集SSM Synapse Selector Module 突触选择器模块Structural Hazards 资源冲突流水线中两条或两条以上的指令同时使⾏用相同的资源TIPC Transparent Inter-Process Communication 透明的进程间通信TLP Thread Level Parallelism 线程级并行TLS Thread Level Speculation 线程级推测Transparency：透明性，一种本来存在的事物或现象，从某种角度看好像不存在UMA uniform Memory Access 均匀内存访问VLIW Very Long Instruction Word 超长的指令字VLSI Very Large Scale Integration：超大规模集成电路WDM Weight Data Multiplexing 权值多路复用。
并行计算试题及复习资料
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。
i C i。
个节点与s 1)有的距离为d证明：由超立方体的性质知：则与某个节d位二进制来表示，一个d维的超立方体的每个节点都可由点的距离为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 ii CC得节点就有位就有个。
种选择方式，即与s的距离为i位中选择i dd2)证明：由1）所述可知：iv节点的二进制位数中有iv的距离为则分别表示u、节点u与节点DD...D...D...D D表示为：v，设节点位是不同的。
u表示为：节点dj?ij1?2ij?1''D...DD...D D D...，则现在就是要求得从dj?2i?1j?ji1''D...DD...D...D D D D D...D...D...D的途径有多变换到d2?j1j?i?ij1d?j?i12?1jij i*(i?1)*(i?2)*...*2*1i!中途少种。
那么利用组合理论知识可知共有即径。
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%。
c）由于处理器增加时开销也会很大，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%。
并行计算整理考试资料(笔记)
1.并行计算（parallel computing）是指，在并行机上，将一个应用分解成多个子任务，分配给不同的处理器，各个处理器之间相互协同，并行地执行子任务，从而达到加速求解速度，或者求解应用问题规模的目的。
2.并行计算的基本条件:并行机、应用问题必须具有并行度、并行编程3.并行计算的主要研究目标：加速求解问题的速度、提高求解问题的规模4.并行计算的主要研究内容：并行机的高性能特征抽取、并行算法设计与分析、并行实现技术、并行应用5.推动并行计算发展的主要动力：大规模科学与工程计算应用对并行计算的需求、微电子技术与大规模集成电路VLSI 的发展、6.并行算法分类（a按运算基本对象的不用分为：数值并行算法、非数值并行算法。
B按并行进程间相互执行顺序关系的不同分为：同步并行算法、异步并行算法、独立并行算法。
C按各进程承担的计算任务粒度的不同分为：细粒度并行算法、中粒度并行算法、大粒度并行算法。
）7.并行算法的发展阶段：基于向量运算的并行算法设计阶段、基于多向量处理机的并行算法设计阶段、SIMD 类并行机上的并行算法设计阶段、MIMD 类并行机上的并行算法设计阶段、现代并行算法设计8.当前流行的并行编程环境：消息传递、共享存储和数据并行。
9.标准消息传递接口MPI将消息传递并行编程环境分解为两部分:构成该环境的所有消息传递函数的标准接口说明，它们是根据并行应用程序对消息传递功能的不同要求而制定的，不考虑该函数能否具体实现、各并行机厂商提供的对这些函数的具体实现。
10.MPI 系统就是指所有这些具有标准接口说明的消息传递函数所构成的函数库。
11.在标准串行程序设计语言（C、Fortran、C++）的基础上，再加入实现进程间通信的MPI 消息传递库函数，就构成了MPI 并行程序设计所依赖的并行编程环境。
标准消息传递接口MPI优点：具有很好的可移植性，被当前所有并行环境支持；具有很好的可扩展性，是目前高效率的大规模并行计算（数百个处理器）最可信赖的平台；比其他消息传递系统好用；有完备的异步通信功能；有精确的定义，从而为并行软件的发展提供了必要的条件。
并行计算复习
并行计算复习主要知识点1.并行计算具体的计算方法？a)将被求解的问题分解为若干部分b)每个部分分别由不同的处理器同时进行计算(课件一、2)2.并行计算能力的衡量单位？3.高性能计算解决的问题？高性能计算机用来解决国民经济建设、社会发展进步、国防建设与国家安全等方面一系列的挑战性的计算问题（课件一、22）4.将程序并行化的目的？原因：a)应用问题的串行程序可以在单节点机上（如PC、服务器等）运行，但机器执行速度太慢，执行时间过长；b)应用问题除了对计算速度的要求外，其对内存的要求等，都无法用串行计算机完成。
（课件一、36）5.多处理机之间协同解决问题需要做到什么？处理机之间协同解决问题需要数据传输和同步（课件一、44）6.并行计算应用的主要形式？7.并行计算的战略地位？从战略高度上讲，它是一个国家综合国力的体现，是支撑国家实力持续发展的关键技术之一，在国家安全、高技术发展和国民经济建设中占有重要的地位。
正是因为如此，世界各发达国家非常重视高性能并行计算的发展。
（书本26）8.并行计算对计算机的要求是什么？9.当代科学与工程的研究方法？10.大型计算系统一般分为哪六类？11.MPI的绑定语言？FORTRAN、C/C++12.MPI最基本的函数有哪些？MPI_Init 初始化；MPI_Finalize 终止；MPI_Comm_size 确定进程个数；MPI_Comm_rank 确定被叫进程的标号；MPI_send 发送；MPI_Recv 接收13.教材P413页，15.2.3节。
14.教材P118页，4.1.1节。
15.教材P7页，1.2.1节。
16.教材P4页，1.1.1节。
17.教材P7页，1.2.2节。
18.教材P149页，5.1.4节。
并行计算期末考试题及答案
并行计算期末考试题及答案一、选择题（每题2分，共20分）1. 并行计算中，SMP指的是什么？A. 单处理器多线程B. 单处理器多核心C. 对称多处理器D. 非对称多处理器2. MPI（Message Passing Interface）主要用于什么？A. 数据库管理B. 网络编程C. 并行编程通信D. 操作系统内核3. 在并行计算中，以下哪个不是并行算法的设计原则？A. 可分解性B. 可并行性C. 可扩展性D. 顺序性4. 下列哪个不是并行计算的硬件结构？A. 集群B. 网格C. 多核处理器D. 单核处理器5. 以下哪个算法不是并行算法？A. 快速排序B. 归并排序C. 冒泡排序D. 桶排序二、简答题（每题10分，共30分）1. 解释什么是并行计算，并简述其主要优势。
2. 描述一下并行计算中的负载均衡问题，并举例说明如何解决。
3. 什么是数据并行和任务并行？请简要比较它们的区别。
三、计算题（每题25分，共50分）1. 假设有一个需要处理的数据集大小为N，使用单核处理器处理需要T时间。
如果使用P个处理器进行并行处理，且处理器之间通信开销可以忽略不计，计算并行处理时间Tp，并讨论P对Tp的影响。
2. 给定一个并行算法，其执行时间由以下公式给出：T(P) = α +β/P，其中α是固定的启动时间，β是与问题规模相关的工作量，P 是处理器的数量。
请推导当P增加时，算法的加速比S(P)如何变化，并讨论在什么情况下算法的效率最高。
答案一、选择题1. C2. C3. D4. D5. C二、简答题1. 并行计算是指同时使用多个处理器或核心来执行计算任务，以提高计算效率和处理速度。
其主要优势包括处理大规模数据集的能力、缩短计算时间以及提高资源利用率。
2. 负载均衡问题是指在并行计算中，如何合理分配任务给各个处理器，以避免某些处理器过载而其他处理器空闲的情况。
解决这个问题的方法包括动态负载分配、任务分割等。
3. 数据并行是指将数据分割成多个小块，然后在多个处理器上同时处理这些数据块。
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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。
并行考试复习知识点
考试题型：名词解释（5~6个），简答（4~5），画图（17分），并行算法（40分） 第一章 绪论1.什么是并行计算？并行计算（parallel computing ）是指，在并行机上，将一个应用分解成多个子任务，分配给不同的处理器，各个处理器之间相互协同，并行地执行子任务，从而达到加速求解速度，或者求解应用问题。
基本条件：硬件（并行机）、并行算法设计、并行编程环境 主要目标： 提高求解速度，扩大问题规模 并行计算的三个基本条件：(1) 并行机。
并行机至少包含两台或两台以上处理机，这些处理机通过互连网络相互连接，相互通信。
(2) 应用问题必须具有并行度。
也就是说，应用可以分解为多个子任务，这些子任务可以并行地执行。
将一个应用分解为多个子任务的过程，称为并行算法的设计。
(3) 并行编程。
在并行机提供的并行编程环境上，具体实现并行算法、编制并行程序，并运行该程序，达到并行求解应用问题的目的。
并行计算的主要研究内容：(1) 并行机的高性能特征抽取。
(2) 并行算法设计与分析。
(3) 并行实现技术，主要包含并行程序设计和并行性能优化。
基于并行机提供的并行编程环境，例如消息传递平台MPI 或者共享存储平台OpenMP ，具体实现并行算法，研制求解应用问题的并行程序。
(4) 并行应用。
2.并行计算和分布式计算的区别，不同：并行计算不同于分布式计算（distributedcomputing ）分布式计算主要是指，通过网络相互连接的两个以上的处理机相互协调，各自执行相互依赖的不同应用，从而达到协调资源访问，提高资源使用效率的目的。
但是，它无法达到并行计算所倡导的提高求解同一个应用的速度，或者提高求解同一个应用的问题规模的目的。
对于一些复杂应用系统，分布式计算和并行计算通常相互配合，既要通过分布式计算协调不同应用之间的关系，又要通过并行计算提高求解单个应用的能力。
3.各种结构画图，概念，特点，以及两两之间的差异：大型并行计算机（scalable-parallel Computer ）可分为: a) 单指令多数据流机 SIMD b) 并行向量处理机 PVP c) 对称多处理机 SMP d) 大规模并行处理机 MPP e) 分布式共享存储DSM 多处理机 f)工作站机群 COW（1）DSM （Distributed Shared Memory ）分布式共享存储大任务快速求解协同合作（2）MPP（Massively Parallel Processing）大规模并行处理结构每个结点相对独立，有一个或多个微处理器每个结点均有自己的操作系统各个结点自己独立的内存，避免内存访问瓶颈各个结点只能访问自己的内存模块扩展性较好（3）对称多处理机SMP:采用商用微处理器，通常有片上和片外Cache，基于总线连接，集中式共享存储，UMA结构。
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1在并行机系统中，主流操作系统有UNIX/Linux，AIX(IBM)，HPUX(HP)，Solaris(SUN)，IRIX(SGI)等。
2 常用的并行算法设计的基本技术有划分，分治，倍增，流水域，破对称，平衡树等设计技术。
3 Matlab并行程序编写过程分为创建对象，创建工作，指定工作任务，提交工作，等待和返回计算任务结果六步。
1. 云计算是对（ D ）技术的发展与运用A. 并行计算 B网格计算 C分布式计算 D三个选项都是2. IBM在2007年11月退出了“改进游戏规则”的（ A ）计算平台，为客户带来即买即用的云计算平台。
A. 蓝云B. 蓝天C. ARUZED. EC23. 微软于2008年10月推出云计算操作系统是（ C ）A. Google App EngineB. 蓝云C. AzureD. EC24. 2008年，（ A ）先后在无锡和北京建立了两个云计算中心A. IBMB. GoogleC. AmazonD. 微软5. 将平台作为服务的云计算服务类型是（ B ）A. IaaSB.PaaSC.SaaSD.三个选项都不是6. 将基础设施作为服务的云计算服务类型是（ A ）A. IaaSB.PaaSC.SaaSD.三个选项都不是7. IaaS计算实现机制中，系统管理模块的核心功能是（ A ）A. 负载均衡 B 监视节点的运行状态 C应用API D. 节点环境配置8. 云计算体系结构的（ C ）负责资源管理、任务管理用户管理和安全管理等工作A.物理资源层B. 资源池层C. 管理中间件层D. SOA构建层9. 下列不属于Google云计算平台技术架构的是（ D ）A. 并行数据处理MapReduceB.分布式锁ChubbyC. 结构化数据表BigTableD.弹性云计算EC210. 在目前GFS集群中，每个集群包含（ B ）个存储节点A.几百个B. 几千个C.几十个D.几十万个11. 下列选项中，哪条不是GFS选择在用户态下实现的原因（ D ）A.调试简单B.不影响数据块服务器的稳定性C. 降低实现难度，提高通用性D. 容易扩展12. GFS中主服务器节点存储的元数据包含这些信息（ BCD ）A.文件副本的位置信息B.命名空间C. Chunk与文件名的映射D. Chunk副本的位置信息13. 单一主服务器（Master）解决性能瓶颈的方法是（ ABCD ）A.减少其在数据存储中的参与程度B. 不适用Master读取数据C.客户端缓存元数据D. 采用大尺寸的数据块14. （ B ）是Google提出的用于处理海量数据的并行编程模式和大规模数据集的并行运算的软件架构。
A. GFSB.MapReduceC.ChubbyD.BitTable15. Mapreduce适用于（ D ）A. 任意应用程序B. 任意可在windows servet2008上运行的程序C.可以串行处理的应用程序D. 可以并行处理的应用程序16. MapReduce通常把输入文件按照（ C ）MB来划分A. 16 B32 C64 D12817. （ D ）是Google的分布式数据存储于管理系统A. GFSB. MapReduceC. ChubbyD.Bigtable18. 在Bigtable中，（ A ）主要用来存储子表数据以及一些日志文件A. GFSB. ChubbyC.SSTableD.MapReduce19. Google APP Engine使用的数据库是（ C ）A. 改进的SQLServerB. OrackC. Date storeD. 亚马逊的SimpleDB20. 亚马逊AWS采用（ A ）虚拟化技术A. 未使用B. Hyper-VC. VmwareD. Xen21. 在云计算系统中，提供“云端”服务模式是（ D ）公司的云计算服务平台。
A. IBMB. GOOGLEC. AmaxonD. 微软22. 下列四种云计算方案中，服务间的耦合度最高的是（ C ）A. 亚马逊AWSB. 微软AZUREC. Google APP EngineD. IBM的“蓝云”23.从研究现状上看，下面不属于云计算特点的是（ C ）A. 超大规模B. 虚拟化C.私有化D. 高可靠性24.与网络计算相比，不属于云计算特征的是（ B ）A.资源高度共享B.适合紧耦合科学计算C. 支持虚拟机D. 适用于商业领域25. Memcache主要应用于（D）A. 静态页面缓存B. 动态页面缓存C. 页面片段缓存D. 数据缓存第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。
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。
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。
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？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。
第3题：什么是并行算法的复杂度？复杂度作用？可以通过哪些指标来分析？（复杂度的概念在课本并没有找到，以下为百度并个人总结后的答案）概念：并行算法复杂度指执行并行算法时计算机所需占用消耗的资源。
作用：复杂度用来衡量一个算法的优劣，以便选择合适算法和改进算法。
通过以下几个指标1、运行时间t(n)：即算法运行在给定模型上求解问题所需的时间，通常包含计算时间和通信时间。
2、处理器数p(n)：求解给定问题所用的处理器数目3、并行算法的成本c(n)：定义为算法运行时间t(n)与所需处理器数p(n)的乘积，即c(n)=t(n)*p(n)4、总运算量W(n)：即并行算法所完成的总的操作数量。
第4题在并行计算中，有哪些方法可以实现同步？什么是同步？它有什么作用？参考答案：有同步（Synchronization）是在时间上强使各执行进程在某一点必须相互等待。
在并行计算的各进程异步执行过程中为了确保各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），程序员需在算法的适当点设置同步点。
同步可用软件、硬件和固件的办法来实现，如，在logP模型中的路障是由硬件支持的；在MIMD-SM多处理器系统中用同步语句lock和unlock来确保对共享可写数据的互斥访问。
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。
（1）请举几个你日常生活中所遇到的和并行计算相关或者原理类似的例子。
（2）简述什么是MPI。
答：MPI是一个库而非一门语言；是一种标准或规范的代表，不特指某一个对它的具体实现；是一个消息传递编程模型。
（3）试述HDFS。
答：HDFS是一个高度容错性、分布式文件的系统，适合部署在廉价的机器上。
HDFS 能提供高吞吐量的数据访问，非常适合大规模数据集上的应用。
HDFS放宽了一部分POSIX 约束，来实现流式读取文件系统数据的目的。
HDFS在最开始是作为Apache Nutch搜索引擎项目的基础架构而开发的。
HDFS是Apache Hadoop Core项目的一部分。
（4）请简述云计算的基本原理。
答：云计算的基本原理是，通过使计算分布在大量的分布式计算机上，而非本地计算机或远程服务器中，企业数据中心的运行将更与互联网相似，这使得企业能够将资源切换到需要的应用上，根据需求访问计算机和存储系统。
（5）简述Matlab并行程序编写的步骤。
答：1资源查找，创建对象；2创建工作，并将该工作所需的数据、程序发到各个worker 处；3创建任务；4提交工作；5等待；6返回结果。
MPI是不是一门并行语言？为什么？答：不是，它只是一个消息传递库目前MPI支持哪些语言？答：FORTRAN 77/C/Fortran90/C++MPI的三个主要目标是什么？答：功能强/移植性好/性能高目前MPI的主要免费实现有哪些？答：MPICH/LAM/CHIMP。
MPI环境定义的三种缓冲区答：应用缓冲区、系统缓冲区、用户向系统注册的通信用缓冲区。
MPI程序一般分为几个部分？答：五个部分：1、头文件2、变量声明3、程序开始4、程序体5、程序结束。
MPI程序中的输出语句和一般串行程序中输出语句的执行结果有什么不同？答：MPI程序中的输出语句每一个进程都执行，执行时有几个进程就有几条输出语句，而串行程序中输出语句只有本进程输出结果。