超算应用开发工程师考试试卷及答案

超算应用开发工程师考试试卷及答案一、填空题（共10题，每题1分）1.MPI程序的初始化函数是______。2.OpenMP中并行化循环的编译制导指令是______。3.CUDA核函数的前缀是______。4.超算集群节点间高速互联的典型技术（举1例）是______。5.阿姆达尔定律描述______与并行度的关系。6.OpenMP中标记私有变量的制导指令是______。7.MPI中获取当前进程编号的函数是______。8.GPUSM（流式多处理器）执行的基本单元是______。9.超算性能测试的常用基准程序（举1例）是______。10.分布式内存并行编程中，进程间数据传递需显式调用______函数。二、单项选择题（共10题，每题2分）1.属于共享内存并行编程模型的是？A.MPIB.OpenMPC.CUDAD.OpenACC2.MPI中广播数据到所有进程的函数是？A.MPI_SendB.MPI_RecvC.MPI_BcastD.MPI_Reduce3.CUDA全局内存的特点是？A.访问最快B.容量最小C.所有线程可访问D.仅SM内线程可访问4.程序串行占比10%，阿姆达尔定律下最大加速比为？A.10B.9C.100D.不确定5.属于分布式内存架构的是？A.多核CPUB.GPUC.超算集群D.单节点服务器6.OpenMP中同步所有线程的制导指令是？A.pragmaompbarrierB.pragmaompmasterC.pragmaompcriticalD.pragmaompsingle7.MPI_COMM_WORLD代表？A.所有进程通信子B.仅根进程C.仅计算进程D.仅I/O进程8.GPU线程层次最顶层是？A.线程B.线程块C.网格D.线程束9.超算节点内通信的典型技术是？A.InfiniBandB.PCIeC.EthernetD.10Gbps网10.支持异构计算的编程模型是？A.OpenMPB.MPIC.OpenACCD.以上都不是三、多项选择题（共10题，每题2分，多选/少选不得分）1.超算集群组成部分包括？A.计算节点B.存储节点C.互联网络D.管理节点2.MPI通信模式包括？A.阻塞通信B.非阻塞通信C.点对点通信D.集体通信3.OpenMP常见制导指令有？A.parallelB.forC.privateD.reduce4.CUDA内存层次包括？A.寄存器B.共享内存C.全局内存D.常量内存5.并行加速比影响因素包括？A.串行占比B.并行度C.通信开销D.负载均衡6.超算应用领域包括？A.天气预报B.基因测序C.核物理模拟D.AI训练7.MPI集体通信操作包括？A.BcastB.ReduceC.ScatterD.Gather8.OpenACC特点包括？A.支持异构计算B.无需大量代码修改C.编译制导D.仅支持GPU9.超算性能评估指标包括？A.峰值性能B.持续性能C.能效比D.存储容量10.线程束描述正确的是？A.GPU执行基本单元B.含32个线程C.线程束内同步执行D.线程束间独立四、判断题（共10题，每题2分，对√错×）1.MPI是分布式内存并行模型。（）2.OpenMP支持CPU+GPU异构计算。（）3.CUDA仅支持NVIDIAGPU。（）4.阿姆达尔定律适用于所有并行程序。（）5.超算节点间通信比节点内慢。（）6.MPI_Send是阻塞通信函数。（）7.OpenMPprivate变量线程独立。（）8.GPU共享内存比全局内存快。（）9.LINPACK仅测试浮点计算能力。（）10.分布式并行程序无需考虑负载均衡。（）五、简答题（共4题，每题5分）1.简述MPI与OpenMP的主要区别。2.什么是CUDA核函数？其作用是什么？3.简述阿姆达尔定律的公式及意义。4.超算集群互联网络的作用及常用技术。六、讨论题（共2题，每题5分）1.如何优化超算并行程序的通信开销？2.混合并行（MPI+OpenMP）的优势及适用场景。---答案部分一、填空题答案1.MPI_Init2.pragmaompparallelfor3.__global__4.InfiniBand（或RoCE、Omni-Path）5.程序加速比6.private7.MPI_Comm_rank8.线程束（Warp）9.LINPACK（或HPL）10.通信（或发送/接收）二、单项选择题答案1.B2.C3.C4.A5.C6.A7.A8.C9.B10.C三、多项选择题答案1.ABCD2.ABCD3.ABCD4.ABCD5.ABCD6.ABCD7.ABCD8.ABC9.ABC10.ABCD四、判断题答案1.√2.×3.√4.√5.√6.√7.√8.√9.√10.×五、简答题答案1.MPI是分布式内存模型，基于进程通信（需显式send/recv），适用于多节点；OpenMP是共享内存模型，基于线程（编译制导隐式管理），适用于单节点多核。MPI跨节点扩展，OpenMP仅节点内，二者常混合使用。2.CUDA核函数是GPU上执行的函数（前缀__global__），CPU调用后多线程并行。作用是将计算密集型任务卸载到GPU，利用大量流处理器提升效率，适用于大规模并行场景。3.公式：\(S=1/(f+(1-f)/n)\)（\(S\)加速比，\(f\)串行占比，\(n\)并行度）。意义：加速比受串行部分限制，需减少串行以提升潜力，为并行优化提供指导。4.作用：节点间通信桥梁，影响并行性能。常用技术：InfiniBand（高带宽低延迟）、RoCE（以太网RDMA）、Omni-Path（均衡性能成本），适配不同规模集群。六、讨论题答案1.优化方法：①合并小数据为大数据块（减少通信次数）；②用非阻塞通信重叠计算与通信；③用集体通信替代点对点；④优化数据布局（