Amdahl定律以及该定律在多核时代的影响

 

Amdahl定律 不可并行计算的存在是很重要的，因为它将限制并行化的潜在好处。阿姆达尔定律指明如果一个计算的1/S本质上是顺序的，那么最大的性能改进将受限于因数S。其论证如下，一个并行计算的执行时间TP将是顺序部分计算时间和可并行化部分计算时间两者的和。如果该计算顺序地执行需要花费的时间是TS，则当有P个处理器时，TP可表示为S=n/[1+(n-1)f]

 

Amdahl定律描述的一个关键事实是它只适用于计算的一种场合，即施行并行化后计算中的顺序部分将占据执行时间的主要部分。阿姆达尔定律是在固定应用规模的前提下考虑并行性增长的影响。但大多数并行计算则是固定并行性而扩展应用的规模。在这种情况下，随着所考虑规模的增加，顺序代码所占的比例就越来越小。所以，将问题规模翻倍后，顺序部分的增长几乎可以忽略，从而使得求解问题有更多的部分可以并行执行。

概括地讲，阿姆达尔定律并不否定并行计算的价值。相反，它提醒我们要想达到并行性能就必须考虑整个程序。

 

Amdahl定律在多核时代的影响

        随着科学技术的发展,多核心处理器已成为现今处理器发展的潮流。提高处理器性能的方法有许多,其中主要有提高频率与增加核心数量等。提高频率在现有条件下已经比较困难且不经济,增加核心数量之路又能走多远。加速比是衡量系统性能提升的一个重要指标,Amdahl定律便是其中之一。在Amdahl定律的范围内(且不考虑包括通讯开销等在内的并行开销),通过对单一核心提高频率和增加核心数量两个方面的讨论可以得出:在可并行执行部分的执行时间占总执行时间的比例f=0.5时,提高单一核心频率与增加核心所得加速比相同;当f0.5时,提高单一核心频率可比增加核心数量获得更大加速比;当f0.5时,增加核心数量获得的加速比更大些。因此,在核心数量增加到一定程度时,通过提高单一核心的频率可获得更高加速比,也可能是更经济有效的方案。