Всё сдал! - помощь студентам онлайн Всё сдал! - помощь студентам онлайн

Реальная база готовых
студенческих работ

Узнайте стоимость индивидуальной работы!

Вы нашли то, что искали?

Вы нашли то, что искали?

Да, спасибо!

0%

Нет, пока не нашел

0%

Узнайте стоимость индивидуальной работы

это быстро и бесплатно

Получите скидку

Оформите заказ сейчас и получите скидку 100 руб.!


Арифметика сверхбольших натуральных чисел в параллельных вычислительных системах

Тип Реферат
Предмет Математика
Просмотров
970
Размер файла
63 б
Поделиться

Ознакомительный фрагмент работы:

Арифметика сверхбольших натуральных чисел в параллельных вычислительных системах

Макоха А.Н., Зуй Б. Ю.

В настоящее время существует необходимость проводить вычисления с очень большими целыми числами (то есть с числами, не помещающимися в разрядную сетку регистров АЛУ процессора) в таких областях как кодирование информации, криптография, физика, астрономия и т. д.

Архитектура 32-х разрядных систем позволяет обрабатывать числа в максимальном диапазоне 0..4294967295. Но это слишком узкий диапазон натуральных чисел для решения многих прикладных задач. Для расширения диапазона разработчики программного обеспечения предлагают разнообразные методы решения данной задачи. Средства для работы с большими целыми числами имеются в таких программных пакетах как Java, Си, Perl. Эффективным способом выполнения операций над сверхбольшими целыми числами является их представление в системе остаточных классов, где нет переносов из младших разрядов в старшие [3]. Однако здесь возникает своя проблема нахождения остатков от деления сверхбольшого числа на основания системы остаточных классов.

Диапазон представления натуральных чисел можно значительно расширить, реализовав несложные алгоритмы операций над данными на языке Ассемблера [1], увеличив при этом длину слова в десятки раз. Разработаны алгоритмы представления и хранения в памяти ЭВМ больших целых чисел в виде связанных списков [2]. Пусть () – список общего вида. Компьютерное представление списка состоит из nячеек, связанных через их поля ссылок, вместе с предполагаемыми уже данными представлениями каждого из значений xi, являющихся в свою очередь списками.

В настоящей работе предлагаются алгоритмы выполнения арифметических операций над сверхбольшими натуральными числами, представленными в виде списков (последовательности бит или последовательности десятичных знаков), с помощью относительного распараллеливания этих операций на многопроцессорных системах. Пусть , , – сверхбольшие натуральные числа. Разобьем эти числа на слова по основанию , где - длина слова:

,

,

,

при этом коэффициенты . Так как будут рассматриваться числа без знака, то для всех рассуждений будем предполагать, что . Тогда

а) при сложении

, ;

б) при вычитании

, ;

в) при умножении

, .

Приступим к непосредственному описанию алгоритмов перечисленных операций.

Пусть имеется параллельная вычислительная система: схема процессоров или локальная сеть. Назовем элемент системы (процессор, компьютер) устройством. Имеется общее пространство ячеек памяти. Из всех устройств системы выделяется управляющее (УУ), выполняющее функции инициализации системы, анализа данных.

Инициализация системы

УУ анализирует наличие устройств системы и каждому устройству присваивает порядковый номер, выделяет ячейки памяти для каждого устройства, а также необходимое количество бит для хранения двух слов (для хранения ). После инициализации все устройства работают с отведенными для них ячейками памяти.

А. Сложение

Система инициализирует двойных слов; -е двойное слово соответствует -ому устройству (), . В младшие байты слов УУ записывает , в старшие - , причём . Затем УУ дает команду на начало работы, после чего все устройства работают одновременно по следующему алгоритму: устройство

А1. Считывает данные из отведенных для него ячеек памяти.

А2. Выполняет сложение (сложение данных из младших и старших байтов слов).

А3. Записывает в младшие байты слова, соответствующего устройству : .

А4. Записывает в старшие байты своего же слова:

.

А5. Оповещает УУ о завершении работы.

Далее УУ анализирует первый бит старших байтов слов, например, с помощью логической операции дизъюнкции и, если результат этой операции равен 0, формирует результат из младших байтов слов. Если результат этой операции равен 1, то возвращаемся к шагу А1.

Таким образом, рассмотренный алгоритм, в зависимости от чисел и , может выдать результат не более чем через n + 1 шагов, тогда как последовательные алгоритмы выдают результат строго через n + 1 шагов для таких же чисел.

Б. Вычитание

Система инициализирует двойных слов, при этом -е двойное слово соответствует -ому устройству (), . В младшие байты слов УУ записывает , в старшие - , причём для . Затем УУ дает команду на начало работы, после чего все устройства работают одновременно по следующему алгоритму: устройство

Б1. Считывает данные из ячеек памяти.

Б2. Выполняет вычитание .

Б3. Записывает в младшие байты слова соответствующее устройству значение

Б4. Записывает в старшие байты слова значение :

Б5. Оповещает УУ о завершении работы.

Далее УУ анализирует первый бит старших байтов слов, например, логической операцией дизъюнкции и, если результат этой операции равен 0, то формирует результат из младших байтов слов. Если же результат этой операции равен 1, то возвращаемся к шагу Б1.

Аналогично сложению количество шагов варьируется от 1 до n + 1.

В. Умножение

Алгоритм умножения несколько сложнее в реализации, но напоминает собой умножение в столбик.

Система инициализирует двойных слов. При этом распределение ячеек памяти при инициализации можно представить в виде таблицы 1:

Таблица 1. - Распределение ячеек памяти при инициализации

000
000
ячеек ячеек
ячеек

Сначала вычисляются одновременно числа, представляющие собой умножение на число , по следующему алгоритму: устройство

В1. Считывает данные из ячеек памяти.

В2. Выполняет умножение (, j).

В3. Записывает в младшие байты слов:, .

В4. Записывает в старшие байты слов: .

В5. Для каждой -ки происходит сложение по алгоритму А.

После шага В5 в старших байтах слов будут содержаться (таблица 2):

Таблица 2. - Распределение ячеек памяти после операции умножения

0
ячеек ячеек

Результат умножения формируем из сложением со сдвигом на разрядов.

Количество шагов варьируется от 1 до , в то время как последовательное вычисление произведения займет шагов.

Предлагаемые алгоритмы могут быть реализованы на однородных вычислительных средах, систолических структурах, нейронных сетях.

Литература

1.Юров В. Assembler. – СПб.: Издательство «Питер», 2000.

2.Акритас А. Основы компьютерной алгебры с приложениями. – М: Мир, 1994.

3.Макоха А.Н., Ионисян А.С. Компьютерная эмуляция арифметических операций над целыми и рациональными числами в СОК. // Вестник СГУ. – Ставрополь: Изд-во СГУ, вып. 20, 1999.


Нет нужной работы в каталоге?

Сделайте индивидуальный заказ на нашем сервисе. Там эксперты помогают с учебой без посредников Разместите задание – сайт бесплатно отправит его исполнителя, и они предложат цены.

Цены ниже, чем в агентствах и у конкурентов

Вы работаете с экспертами напрямую. Поэтому стоимость работ приятно вас удивит

Бесплатные доработки и консультации

Исполнитель внесет нужные правки в работу по вашему требованию без доплат. Корректировки в максимально короткие сроки

Гарантируем возврат

Если работа вас не устроит – мы вернем 100% суммы заказа

Техподдержка 7 дней в неделю

Наши менеджеры всегда на связи и оперативно решат любую проблему

Строгий отбор экспертов

К работе допускаются только проверенные специалисты с высшим образованием. Проверяем диплом на оценки «хорошо» и «отлично»

1 000 +
Новых работ ежедневно
computer

Требуются доработки?
Они включены в стоимость работы

Работы выполняют эксперты в своём деле. Они ценят свою репутацию, поэтому результат выполненной работы гарантирован

avatar
Математика
История
Экономика
icon
159599
рейтинг
icon
3275
работ сдано
icon
1404
отзывов
avatar
Математика
Физика
История
icon
156804
рейтинг
icon
6076
работ сдано
icon
2739
отзывов
avatar
Химия
Экономика
Биология
icon
105734
рейтинг
icon
2110
работ сдано
icon
1318
отзывов
avatar
Высшая математика
Информатика
Геодезия
icon
62710
рейтинг
icon
1046
работ сдано
icon
598
отзывов
Отзывы студентов о нашей работе
66 019 оценок star star star star star
среднее 4.9 из 5
ТИУ г. Нижневартовск
Спасибо Огромное - Сделано без безусловно на отлично. Работа написана досрочно, с соблюден...
star star star star star
Московский Университет имени С.Ю. Витте
Спасибо исполнителю за работу, как всегда выполнена досрочно, без замечаний, из 100 баллов...
star star star star star
горный университет
Отличная работа, выполнена сразу же после принятия заказа, очень быстро и качественно
star star star star star

Последние размещённые задания

Ежедневно эксперты готовы работать над 1000 заданиями. Контролируйте процесс написания работы в режиме онлайн

Выполнить 2 контрольных задания

Контрольная, Психология и профилактика отклоняющегося поведения

Срок сдачи к 30 апр.

2 минуты назад

3 Задачки простые

Решение задач, ПЭМИ

Срок сдачи к 23 апр.

4 минуты назад

Разработка и создание дизайна рекламной продукции

Другое, Реклама и PR

Срок сдачи к 3 мая

4 минуты назад
4 минуты назад

Выполнить отчет по практике

Отчет по практике, Оборудование предприятий общественного питания

Срок сдачи к 13 мая

5 минут назад

решить задачи

Решение задач, техническая механика

Срок сдачи к 23 апр.

5 минут назад

Онлайн-помощь. Мат.анализ. М-09362

Онлайн-помощь, Математика

Срок сдачи к 24 апр.

6 минут назад

4 симестр

Отчет по практике, Монтаж электропроводок всех видов

Срок сдачи к 26 апр.

6 минут назад

Редакция доклада

Доклад, Строительство

Срок сдачи к 24 апр.

7 минут назад

Введение в информационные технологии (Рек) 233481 доп

Контрольная, Информационные системы и технологии

Срок сдачи к 31 мая

9 минут назад
10 минут назад

Решить несколько задач

Решение задач, бухгалтерский управленческий учет

Срок сдачи к 30 апр.

10 минут назад

Multisim

Лабораторная, Электротехника и электроника

Срок сдачи к 24 апр.

11 минут назад
11 минут назад

Составление оптимального суточного рациона

Самостоятельная работа, Возрастная анатомия

Срок сдачи к 3 мая

11 минут назад

Книга: с. в. кривцова "учитель и проблемы дисциплины"

Рецензия, Теория и методика преподавания

Срок сдачи к 1 мая

11 минут назад
planes planes
Закажи индивидуальную работу за 1 минуту!

Размещенные на сайт контрольные, курсовые и иные категории работ (далее — Работы) и их содержимое предназначены исключительно для ознакомления, без целей коммерческого использования. Все права в отношении Работ и их содержимого принадлежат их законным правообладателям. Любое их использование возможно лишь с согласия законных правообладателей. Администрация сайта не несет ответственности за возможный вред и/или убытки, возникшие в связи с использованием Работ и их содержимого.

«Всё сдал!» — безопасный онлайн-сервис с проверенными экспертами

Используя «Свежую базу РГСР», вы принимаете пользовательское соглашение
и политику обработки персональных данных
Сайт работает по московскому времени:

Вход
Регистрация или
Не нашли, что искали?

Заполните форму и узнайте цену на индивидуальную работу!

Файлы (при наличии)

    это быстро и бесплатно