4. Paralellik darajasini baholash. Amdal qonuni, Gustafson qonuni

4.Paralellik darajasini baholash. Amdal qonuni, Gustafson qonuni.
Djon Gustafson (AQSh) tomonidan o’tkazilgan tadqiqotlar shuni ko’rsatadiki, 1024 ta prosessordan iborat, f ketma – ketlik kodining hissasi 0,4 dan 0,8% gacha oraliqda yotgan, hisoblash tizimida uchta katta masalani yechib, bir prosessorli variantga qaraganda, mos ravishda 1021,1020 va 1016 jadallashtirish qiymatini olish mumkin. Amdal qonuniga asosan, jadallashtirish berilgan prosessorlarning soni va f diapazoni uchun 201 qiymatidan oshmasligi kerak edi. Gustafson bu holatni tushuntirishga harakat qilib, buning sababi Amdal qonunining asosida yotuvchi boshlang’ich dastlabki shart, prosessorlarning sonini oshishi yechilayotgan masalaning hajmini oshishi bilan kuzatilmaydi, degan xulosaga keldi. Foydalanuvchilarning haqiqiy harakati esa bu xulosadan farq qiladi. Odatda, foydalanuvchi katta quvvatli tizim bilan ishlaganda hisoblash vaqtini qisqartirishga harakat qilmaydi, balki uni o’zgartirmasdan saqlab qolib, hisoblash tizimining quvvatiga proporsional yechilayotgan masala hajmini oshirishga harakat qiladi. Bunda dasturning umumiy hajmini o’stirish, asosan, dasturning parallellashtirilgan qismiga ta’sir ko’rsatar ekan. Bu f ning qiymatini qisqartirishga olib keladi. Eslatib o’tamiz, tizimdagi prosessor sonining o’sib borishi bilan parallel amalga oshirish mumkin bo’lgan hajm chiziqli ravishda oshib boradi. Bu ifoda Gustafson qonuni nomi bilan mashhurdir. Ta’kidlab o’tish kerakki, Gustafson qonuni Amdal qonuniga zid emas. Farqi shundaki, prosessor sonining oshishi bilan paydo bo’ladigan hisoblash tizimining qo’shimcha quvvatini to’g’ri qo’llashdan iborat. Buyruqlarga ishlov berishning va arifmetik operasiyalarning tezligini oshirish uchun konveyer ishlov berishni qo’llash mumkinligi ahamiyatga ega emas. Shuning uchun SISD sinfiga bir vaqtning o’zida skalyar funksional qurilma tushgandek, konveyer rusumli kompyuterlar ham tushadi. MISD - buyruqlarning ko’p oqimi va ma’lumotlarning bitta oqimidir. Bu ta’rifdan kelib chiqadiki, arxitekturada xuddi o’sha ma’lumotlar oqimiga ishlov beruvchi prosessorlar qatnashadi. Bu prinsipga asoslangan haqiqatdan mavjud bo’lgan hisoblash tizimiga kompyuter arxitekturasi sohasidagi hyech bir mutaxassislar, shuningdek, Flinn ham ishonarli misol taqdim qila olmadilar. Bir qator tadqiqotchilar bu sinfga konveyerli tizimlarni kiritdilar, ammo bu oxirigacha tan olinmadi. Hamma prosessor elementlari boshqarish qurilmasidan bir xil buyruq oladilar va bu buyruqlarni lokal ma’lumotlar ustida bajaradilar. Agar vektorning har bir elementiga ma’lumotlar oqimining alohida elementi sifatida qaralsa, bu sinfga hisoblash tizimining vektor – konveyerli turini ham qo’shish mumkin.