计算机系统与并行计算核心问题解析

1、考虑三个处理器P1、P2、P3的以下内存访问操作：P1：(1) A = 1; (2) C = 1; P2：(1) B = A; P3：(1) D = C; 变量A、B、C、D初始化为0。使用顺序一致性模型，变量B和D可能取哪些值？

根据顺序一致性模型：

• 对于变量B：
• 若P2的(1)在P1的(1)之前执行，B为0；

• 若P2的(1)在P1的(1)之后执行，B为1。

• 对于变量D：

• 若P3的(1)在P1的(2)之前执行，D为0；
• 若P3的(1)在P1的(2)之后执行，D为1。

因此：

• B可能为0或1；
• D可能为0或1。

2、考虑以下指令序列 I1、I2、I3、I4、I5：I1: R1 ←R1 + R2；I2: R3 ←R1 + R2；I3: R5 ←R3 + R4；I4: R4 ←R3 + R1；I5: R2 ←R2 + R4。确定所有的流依赖、反依赖和输出依赖，并绘制得到的数据依赖图。是否可以并行执行其中一些指令？

## 依赖关系分析

### 流依赖（Flow Dependencies）
- I1 -> I2（因 R1）
- I2 -> I3（因 R3）
- I2 -> I4（因 R3）
- I3 -> I4（因 R3）
- I4 -> I5（因 R4）

### 反依赖（Anti-Dependencies）
- I1 -> I4（因 R1）
- I2 -> I5（因 R2）
- I4 -> I3（因 R4）

### 输出依赖（Output Dependencies）
- 无

### 数据依赖图
数据依赖图中，每个节点代表一条指令，带注释的边表示依赖关系。

### 并行执行说明
无依赖关系的指令可以并行执行，例如：
- I1 和 I3 可并行，因为它们之间不存在上述三种依赖。