哈尔滨工业大学：《并行处理与体系结构》课程教学资源（PPT课件讲稿）第三章 性能指标和基准程序（3.6）可扩展性和加速比分析

第3章性能指标和基准程序 21系统和应用的基准程序 2性能和成本 23基本性能指标 24并行计算机性能 25并行程序性能 6可扩展性和加速比分析 哈尔滨工业大学计算机科学与技术学院

哈尔滨工业大学计算机科学与技术学院 2 第3章 性能指标和基准程序 ◼ 1 系统和应用的基准程序 ◼ 2 性能和成本 ◼ 3 基本性能指标 ◼ 4 并行计算机性能 ◼ 5 并行程序性能 ◼6 可扩展性和加速比分析

6可扩展性和加速比分析 本节将讨论: 基于3种加速比指标; 引入3种性能模型。 哈尔滨工业大学计算机科学与技术学院

哈尔滨工业大学计算机科学与技术学院 3 6 可扩展性和加速比分析 ◼本节将讨论： ◼基于3种加速比指标； ◼引入3种性能模型

描述说明: ④n是并行系统中处理器数; ②W是问题规模(计算负载、工作负载,它 定义为给定问题的总计算量); ③Ws,W,Ws=W1 ④a-串行分量比例,a=Ws/W;1-α为并行 分量比例; ⑤Ts=T1为串行执行时间,Tp为并行执行时 ⑥S为加速(比);E为效率。 哈尔滨工业大学计算机科学与技术学院

哈尔滨工业大学计算机科学与技术学院 4 ◼ 描述说明： ① n是并行系统中处理器数； ② W是问题规模(计算负载、工作负载，它 定义为给定问题的总计算量)； ③ Ws，Wp ，Ws=W1 ； ④ --串行分量比例，=Ws/W；1-为并行 分量比例； ⑤ Ts=T1为串行执行时间，Tp为并行执行时 间； ⑥ S为加速(比)；E为效率

、 Amah定律: 特点:固定问题规模,原因多种 描述: S=s+Wp Ws+Wp/n 哈尔滨工业大学计算机科学与技术学院

哈尔滨工业大学计算机科学与技术学院 5 ◼一、 Amdahl定律： ◼特点：固定问题规模，原因多种 ◼描述：

另一种表示 +(1-) a+(1)/n1+(n-1) n 于)) 时,S=1/a 说明:①②③ 哈尔滨工业大学计算机科学与技术学院

哈尔滨工业大学计算机科学与技术学院 6 另一种表示： 说明：①②③

WIWWIWIWI W 共vplv|形 23456 处理器数P

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123456 处理器数P

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1024x S1a24=1024/(1+1023f) 91x 48x 3]x 24x O 0%1%2%3%4% 100 程序中顺序部分的百分比∫ Adah加速定律

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实际上,并行加速不仅受限于程序的 串行分量,而且也受并行程序运行时 的额外开销影响。 令T为额外开销(与n相关)。 S= aW+W1-a)+To n→∞时,S a+ To/ 哈尔滨工业大学计算机科学与技术学院 10

哈尔滨工业大学计算机科学与技术学院 10 ◼ 实际上，并行加速不仅受限于程序的 串行分量，而且也受并行程序运行时 的额外开销影响。 ◼ 令T0为额外开销（与n相关）

例:并行APT执行的加速比上限考察并行 APT程序的图。在以下的条件下估计 Amah加速比上限:(1)不计所有开销; (2)考虑所有开销,并假设T(∞)=T0(256) 解: (1)当忽略所有开销时,工作负载等于 W=14.37s 顺序成分是H步,说明: a=0.04/14.37=0.278%。 根据 Amdahl定律,加速比的上限为 1/a=359。 哈尔滨工业大学计算机科学与技术学院

哈尔滨工业大学计算机科学与技术学院 11 ◼ 例:并行APT执行的加速比上限 考察并行 APT程序的图。在以下的条件下估计 Amdahl加速比上限：(1)不计所有开销； (2)考虑所有开销,并假设T0(∞)=T0(256) ◼ 解： ◼ (1)当忽略所有开销时， 工作负载等于 W=14．37s ◼ 顺序成分是HT步， 说明: α=0.04／14．37=0．278％。 ◼ 根据Amdahl定律，加速比的上限为： 1／α=359