Новосибирский государственный университет

Факультет информационных технологий

История развития вычислительной техники в лицах

Метрики параллельных вычислений

Метрики параллельных вычислений - это система показателей, позволяющая оценивать преимущества, получаемые при параллельном решении задачи на n процессорах, по сравнению с последовательным решением той же задачи на единственном процессоре. С другой стороны, они позволяют судить об обоснованности применения данного числа процессоров для решения конкретной задачи.
Базисом для определения метрик являются следующие характеристики вычислений:

n - количество процессоров, используемых для организации параллельных вычислений;
O(n) - объем вычислений, выраженный через количество операций, выполняемых n процессорами в ходе решения задачи;
Т(n) - общее время вычислений (решения задачи) с использованием n процессоров.

В однопроцессорной системе T(1)=O(1). В общем случае Т(n)<О(n), если в единицу времени n процессорами выполняется более чем одна команда, где n>2. Последнее соотношение формулирует утверждение: время вычислений можно сократить за счет распределения объема вычислений по нескольким процессорам.
Можно выделить четыре группы метрик.
Первая характеризует скорость вычислений:

Индекс параллелизма: PI(n)=O(n)/T(n).
Ускорение: S(n)=T(1)/T(n).

Вторую группу образуют метрики, дающие возможность судить об эффективности привлечения к решению задачи дополнительных процессоров.

Эффективность: E(n)=S(n)/n=T(1)/(nT(n)).
Утилизация: U(n)=R(n)×E(n)=O(n)/(n×T(n)).

Третья группа метрик характеризует эффективность параллельных вычислений путем сравнения объема вычислений, выполненного при параллельном и последовательном решении задачи.

Избыточность: R(n)=O(n)/O(1).
Сжатие: C(n)=O(1)/O(n).

Четвертую группу образует метрика качество:

Q(n)=S(n)E(n)C(n).
Поскольку эта метрика увязывает метрики ускорение, эффективность и сжатие, она является более объективным показателем улучшения производительности за счет параллельных вычислений.

Литература

Цилькер Б.Я. Организация ЭВМ и систем: учебник для вузов / С.А. Орлов, Б.Я. Цилькер. - СПб.: Питер, 2011. - 688 с.

Ключевые термины, связанные с термином "метрики параллельных вычислений":

Ключевые термины: параллельные вычисления; индекс параллелизма; ускорение; эффективность; утилизация; избыточность; сжатие; качество;

Федотова Ольга Анатольевна

НГУ
ФИТ НГУ
ИВТ СО РАН

© 2007-2024, Новосибирский государственный университет, Новосибирск
© 1998-2024, Институт вычислительных технологий СО РАН, Новосибирск
© 1998-2024, Федотов А.М.
Дата последней модификации: 18.07.2013