Лекция 1: Параллельное программирование
25 Questions
1 Views

Choose a study mode

Play Quiz
Study Flashcards
Spaced Repetition
Chat to Lesson

Podcast

Play an AI-generated podcast conversation about this lesson

Questions and Answers

Какая из следующих топологий не является частью кардинальной топологии?

  • Сетка
  • Иерархическая (correct)
  • Цилиндр
  • Тор

Что из перечисленного является преимуществом использования топологий в приложениях?

  • Общая производительность
  • Упрощение кодирования
  • Оптимизация коммуникационных паттернов (correct)
  • Увеличение количества процессов

Как определяется любой производный тип данных в MPI?

  • Список объектов и указателей
  • Список основных типов и дислокаций (correct)
  • Список параметров и переменных
  • Список заголовков и справок

Какой из следующих операторов не является блокирующей операцией в MPI?

<p>MPI_Isend (A)</p> Signup and view all the answers

Что обозначает 'holes' (дыры) в определении производного типа данных?

<p>Неиспользуемое пространство в памяти (B)</p> Signup and view all the answers

Какие типы коммуникации могут использоваться в графовой топологии?

<p>Внутренние и внешние (B)</p> Signup and view all the answers

Сколько узлов в графовой структуре описано в примере?

<p>4 (B)</p> Signup and view all the answers

Какое утверждение о блокирующих и неблокирующих операциях является верным?

<p>Неблокирующая операция, за которой следует соответствующий MPI_Wait, эквивалентна блокирующим операциям. (A)</p> Signup and view all the answers

Какие характеристики являются верными для коллективной коммуникации?

<p>Буфера получения должны иметь точно такой же размер, как и буфера отправки. (B)</p> Signup and view all the answers

Что произойдет, если будет вызвана функция MPI_Abort с недействительным коммуникатором?

<p>Все процессы в MPI_COMM_WORLD будут завершены. (D)</p> Signup and view all the answers

Какова основная особенность операторов редукции MPI?

<p>Операторы всегда коммутативны и ассоциативны. (A)</p> Signup and view all the answers

Что представляет собой топология в контексте MPI?

<p>Способ соединения процессов, независимый от аппаратного обеспечения. (D)</p> Signup and view all the answers

Какова роль функции MPI_Op_create?

<p>Дает возможность создавать производные операции редукции. (A)</p> Signup and view all the answers

Что происходит, когда производится глобальная редукция с использованием MPI_SUM?

<p>Суммируются все значения из всех процессов. (D)</p> Signup and view all the answers

Какова цель использования пользовательских производных типов данных в MPI?

<p>Обеспечивает возможность работы с данными не стандартного типа. (C)</p> Signup and view all the answers

Какое из следующих утверждений о поколениях компьютеров верно?

<p>Четвертое поколение включает микропроцессоры. (C)</p> Signup and view all the answers

Какой из следующих типов MIMD архитектуры является примером?

<p>Мультипроцессорная архитектура (D)</p> Signup and view all the answers

Какое из следующих утверждений о параллельных моделях программирования неверно?

<p>Неявная модель делает взаимодействие процессов видимым для программиста. (A)</p> Signup and view all the answers

Как правильно определить эффективность параллельного выполнения?

<p>$E(n) = \frac{t(1)}{n \cdot t(n)} \cdot 100%$ (D)</p> Signup and view all the answers

Какой из следующих типов операций в MPI является примером коллективных операций?

<p>MPI_Bcast (A)</p> Signup and view all the answers

Что подразумевается под блокирующей передачей данных в MPI?

<p>Программа ждет завершения передачи, прежде чем продолжить. (D)</p> Signup and view all the answers

Какая из следующих формул описывает закон Амдаля?

<p>$S_p = \frac{1}{a + \frac{1-a}{p}}$ (A)</p> Signup and view all the answers

Каково назначение функции MPI_Comm_size?

<p>Определяет количество процессов в коммуникаторе (A)</p> Signup and view all the answers

В чем заключается принцип слабого масштабирования?

<p>Размер проблемы увеличивается пропорционально количеству процессоров. (B)</p> Signup and view all the answers

Signup and view all the answers

Flashcards

Зачем нужны топологии?

Когда программа имеет переменную структуру графа или вы пишете структуро-независимые библиотеки.

Что такое топология?

Топология - это описание связи между процессами в параллельной программе. Она помогает оптимизировать обмен данными.

Что такое картезианская топология?

Картезианская топология - это топология, в которой процессы располагаются в виде сетки. Эта сетка может быть периодической (торус) или нет (grid).

Что такое графовая топология?

Графовая топология - это топология, в которой процессы связываются по графу. Это позволяет моделировать более сложные структуры.

Signup and view all the flashcards

Что такое описатель в графовой топологии?

Описатель - это объект, который описывает процесс в графовой топологии. У него есть индекс, соседи и количество соседей.

Signup and view all the flashcards

Что такое MPI_COMM_WORLD и MPI_COMM_SELF?

MPI_COMM_WORLD - это коммуникатор, который охватывает все процессы в программе. MPI_COMM_SELF - это коммуникатор, который охватывает только один процесс.

Signup and view all the flashcards

Что такое производные типы данных?

Производные типы данных - это новые типы данных, которые вы создаете из базовых типов (например, MPI_INT). Они используются для эффективного управления данными.

Signup and view all the flashcards

Чем отличается "размер" от "размера с дырами" производных типов данных?

Размер производного типа данных - это размер по умолчанию, без учета дыр. Размер по умолчанию - как размер комнаты, а размер с дырами - как размер стены.

Signup and view all the flashcards

MPI_REQUEST_NULL

MPI_REQUEST_NULL присваивается обработчику запроса, если коммуникация завершена. Это означает, что операция отправки или получения завершена, и вы можете безопасно продолжить выполнение.

Signup and view all the flashcards

Блокирующие операции в MPI

Блокирующие операции в MPI блокируют выполнение процесса до завершения операции отправки или получения.

Signup and view all the flashcards

Неблокирующие операции в MPI

Неблокирующие операции в MPI позволяют процессу продолжить выполнение, не дожидаясь завершения операции отправки или получения. Результат операции может быть получен с помощью MPI_Wait.

Signup and view all the flashcards

Коллективные операции в MPI

Коллективные операции в MPI — это операции, которые выполняются над несколькими процессами одновременно. Они синхронизируют процессы и могут быть синхронными или асинхронными.

Signup and view all the flashcards

MPI_Abort

MPI_Abort прерывает все процессы MPI, связанные с определенным коммуникатором. Если коммуникатор недействителен, функция вызывается с MPI_COMM_WORLD.

Signup and view all the flashcards

Глобальные операции сведения в MPI

Глобальные операции сведения в MPI — это операции, которые объединяют данные из всех процессов в один результат. Операции должны быть ассоциативными, порядок промежуточных вычислений не определен.

Signup and view all the flashcards

Предопределенные обработчики операций сведения в MPI

Предопределенные обработчики операций сведения в MPI — это стандартные способы объединения данных: MPI_MAX (максимум), MPI_MIN (минимум), MPI_SUM (сумма), MPI_PROD (произведение) и др. Все они ассоциативны и коммутативны.

Signup and view all the flashcards

Топологии в MPI

Топологии в MPI определяют способ связи процессов друг с другом. Топологии не зависят от физической сети, а отражают логическую структуру программы.

Signup and view all the flashcards

Общая память

Архитектура, где много процессоров совместно используют одну общую память. Данные доступны всем процессорам.

Signup and view all the flashcards

Распределенная память

Архитектура, где каждый процессор имеет свою собственную память, а данные передаются между ними по сети.

Signup and view all the flashcards

Гибридная память

Архитектура, где используются элементы как общей, так и распределенной памяти.

Signup and view all the flashcards

Процесс

Процесс - это экземпляр программы, запущенной операционной системой.

Signup and view all the flashcards

Поток

Поток - это наименьшая единица выполнения программы, содержащая набор инструкций.

Signup and view all the flashcards

Передача сообщений

Модель параллельного программирования, где процессы обмениваются данными путем отправки сообщений.

Signup and view all the flashcards

Общая память

Модель параллельного программирования, где потоки совместно используют одну общую область памяти.

Signup and view all the flashcards

Неявный параллелизм

Модель параллельного программирования, где взаимодействие между процессами скрыто от программиста.

Signup and view all the flashcards

Эффективность

Эффективность параллельной программы - это соотношение времени выполнения программы на одном процессоре к времени выполнения программы на n процессорах.

Signup and view all the flashcards

Скорость

Скорость - это отношение времени выполнения программы на одном процессоре к времени выполнения программы на n процессорах.

Signup and view all the flashcards

Study Notes

Lecture 1: Generations

  • First generation (1940-1956): Vacuum tubes
  • Second generation (1956-1963): Transistors
  • Third generation (1964-1971): Integrated circuits
  • Fourth generation (1971-present): Microprocessors
  • Fifth generation (present and beyond): Artificial intelligence (AI)

Lecture 1: Basic Parallel Models

  • SISD (Single Instruction, Single Data): Uniprocessors (e.g., Pentium)
  • SIMD (Single Instruction, Multiple Data): Vector processors
  • MIMD (Multiple Instruction, Multiple Data): Multiprocessor architecture
  • MISD (Multiple Instruction, Single Data): Doesn't commonly exist

Lecture 1: Architectures

  • Shared memory
  • Distributed memory
  • Hybrid

Lecture 1: Processes and Threads

  • Process: An instance of the operating system (OS) to execute a program.
  • Thread: The smallest unit of processing; a sequence of instructions. Threads share global static data, heap (dynamic data), and stack (local data).

Lecture 1: Parallel Programming Models

  • Message passing: Parallel processes exchange data by sending messages. Examples include PVM and MPI.
  • Shared memory: Parallel threads share a global address space. Examples include POSIX threads and OpenMP.

Lecture 2: MPI Terminology - Basics

  • MPI (Message Passing Interface): A task is an instance, a sub-program, or a process in an MPI program.
  • Group: An ordered set of process identifiers.
  • Rank: A unique number assigned to each task.
  • Context: A property that partitions the communication space.
  • Communicator: The scope for communication operations.

Lecture 2: MPI Functions

  • Initialization and management calls
  • Point-to-point communication
  • Collective operations
  • Data type creation

Lecture 2: Speed-up and Scalability

  • Strong scaling: Problem size stays constant.
  • Weak scaling: Problem size scales proportionally with the number of processors.
  • Amdahl's Law: A formula that models the speedup that can be achieved by parallelism.

Lecture 3: Blocking/Non-blocking Communication

  • Blocking communication: Waits for the communication operation to complete.
  • Non-blocking communication: Allows the program to continue while the communication operation is in progress.

Lecture 3: Parts of Messages

  • Data part (BUF, COUNT, DATATYPE)
  • Message envelope (SOURCE, DEST, TAG, COMM)

Lecture 3: Communication Modes (Send modes)

  • Synchronous send: Completes only when the receive has started.
  • Buffered send: Always completes, regardless of whether the receive has started, by copying the message.
  • Standard send: Chooses between Ssend, Bsend based on internal buffer.
  • Ready send: Sends bit-by-bit once the receive is ready.

Lecture 3: Communication Modes (Receive modes)

  • Receive call for all modes.
  • Wildcards are used for receiving messages. Examples are MPI_ANY_SOURCE and MPI_ANY_TAG.

Lecture 3: Deadlock

  • A situation where processes are waiting for sends or receives that can never occur.

Lecture 4: Communication Modes

  • Non-blocking communication is aimed at overlapping communication and computations.

Lecture 5: Collective Communication

  • Characteristics: Synchronization may or may not occur. No use of tags.
  • Receive/send buffers must have the same size. Terminating all MPI processes associated with a communicator.

Lecture 6: Global Reduction Operators

  • Associative: Order of sub-reductions not specified.
  • Examples include max, min, sum, product, logical AND/OR, bitwise AND/OR.

Lecture 7-8: Only Syntax (No details provided in the text)

Lecture 9: Topologies

  • Topologies are how processes are connected.
  • Independent of the actual hardware network.
  • Essential for structure-generic libraries and variable graph structures.

Lecture 10: Graph Topology

  • Uses hierarchical systems.
  • Communicators can be intra (within a group) or inter (between groups).
  • Default communicators: MPI_COMM_WORLD, MPI_COMM_SELF.

Lecture 11: Derived Datatypes

  • Derived from basic datatypes using constructors.
  • MPI datatypes are opaque.
  • Defined by: a list of basic datatypes, and displacements (positive, zero, or negative).

Studying That Suits You

Use AI to generate personalized quizzes and flashcards to suit your learning preferences.

Quiz Team

Related Documents

Description

Этот тест охватывает различные аспекты параллельного программирования, включая поколения вычислительных систем, модели параллельной обработки и архитектуры. Также рассматриваются процессы и потоки, а также их взаимодействие в средах с общей и распределенной памятью.

More Like This

Use Quizgecko on...
Browser
Browser