专业建设公司网站,软件技术培训,电商哪个岗位最吃香,wordpress全站ajax代码本文摘自 葛一鸣 老师的《实战java高并发程序设计》一书。因为觉得写得好就摘下来了 将串行程序改造成并发程序#xff0c;一般来说可以提高程序的整体性能#xff0c;但是究竟能提升多少#xff0c;甚至说究竟是否真的可以提高#xff0c;还是一个需要研究的问题。目前一般来说可以提高程序的整体性能但是究竟能提升多少甚至说究竟是否真的可以提高还是一个需要研究的问题。目前主要有两个定律对这个问题进行解答一个是Amdahl定律另一个是Gustafson定律。 1.Amdahl定律
Amdahl定律是计算机科学中非常重要的定律。它定义了串行系统并行化后的加速比的计算公式和理论上线。
加速比定义 加速比 优化前系统耗时 / 优化后系统耗时
所谓加速比就是优化前的耗时与优化后耗时的比值。加速比越高表明优化效果越明显。图1-1 为Amdahl公式推导过程其中 n 表示处理器个数T 表示时间T1 表示优化前耗时也就是只有 1 个处理器时的耗时Tn 表示使用 n 个处理器优化后的耗时。F 是程序中只能串行执行的比例。 图 1-1 根据这个公式如果 cpu 处理器数量趋于无穷那么加速比与系统的串行化比例成反比如果系统中必须有 50% 的代码串行执行那么系统的最大加速比为 2。
假设有一个程序分为以下步骤执行每个执行步骤花费 100 个单位时间。其中只有步骤 2 和步骤 5 可以并行步骤 1、3、4必须串行如图1-2 所示。在全串行的情况下系统合计耗时为500个单位时间。 图 1-2 若将步骤 2和步骤 5并行化假设在双核处理器上则有如图 1-3所示的处理流程。在这种情况下步骤 2和步骤 5的耗时将为 50个单位时间。故系统整体耗时为400个单位时间。根据加速比定义有
加速比 优化前系统耗时 / 优化后系统耗时 500 / 400 1.25 图 1-3 由于 5个步骤中3个必须串行因此串行化比例为 3/5 0.6即 F0.6且双核处理器的处理器个数N为2.代入加速比公式得
加速比 1/(0.6(1-0.6) /2) 1.25
在极端的情况下假设并行处理器个数无限大则如图 1-4所示处理过程。步骤 2和步骤 5的执行实现趋于0。即使这样整体系统耗时依然大于300个单位时间。使用加速比公式N趋于无穷大有加速比 1 / F且F 0.6故有加速比 1.67。即加速比的极限为 500/300 1.67 图 1-4 由此可见为了提高系统的速度仅增加CPU处理器的数量并不一定能起到有效的作用。需要从根本上修改程序的串行行为提高系统内可并行化的模块比重在此基础上合理增加并行处理器数量才能以最小的投入得到最大的加速比。
根据Amdahl 定律使用多核CPU 对系统进行优化优化的效果取决于CPU的数量以及系统中串行化程序的比例。CPU 数量越多串行化比例越低则优化效果越好。仅提高CPU 数量而不降低程序的串行化比例也无法提高系统性能。 2.Gustafson定律
Gustafson 定律也试图说明处理器个数、串行化比例和加速比之间的关系如图2-1所示但是Gustafson 定律和Amdahl 定律的角度不同。同样加速比都被定义为优化前的系统耗时除以优化后的系统耗时。 图2-1 Gustafson推导过程 可以看到由于切入角度的不同Gustafson 定律的公式和Amdahl 定律的公式截然不同。
从Gustafson 定律中我们可以更容易的发现如果串行化比例很小并行化比例很大那么加速比就是处理器的个数。只要不断地累加处理器就能获得更快的速度。 3.是否相互矛盾
Amdahl 定律和Gustafson 定律的结论不同这是不是说明这两个理论之间有一个是错误的呢其实不然两者的差异其实是因为这两个定律对同一个客观事实从不同的角度去审视的结果他们的侧重点有所不同。
举一个生活中的例子一辆汽车行驶在60km的路上你花了一个小时行驶了30km。无论接下来开多快整个路程你都不可能达到90km/h的平均速度。图3-1很好的说明了原因。 图3-1 Amdahl 定律的偏重点 求解图3-1的方程你会发现如果想要达到90km/h的时速那么你从AB中点到达B点的时间会是一个负数这显然不是一个合理的结论。实际上如果前半程 30km你使用了一小时那么即使你从中点到B点使用光速也 只能把整体的平均时速维持在 60km/h。
也就是说Amdahl 强调当串行化比例一定时加速比是有上限的不管你堆叠多少CPU参与计算都不能突破上限
而Gustafson定律的出发点与之不同对Gustafson定律来说不管你从A点出发的速度有多慢只要给你足够的时间和距离只要你后期的速度比期望快那么一点点你总是可以把平均速度调整到非常接近那个期望值的。比如你想要达到均速90km/h即使在前30km 你的时速只有30km/h 你只要在后面的速度达到91km/h给你足够的时间和距离总有一天可以把均速提高到非常接近90km/h。
因此Gustafson 定律关心的是如果可被串行化的代码所占比例足够大那么加速比就能随着CPU的数量线性增长。
所以这两个定律并不矛盾。从极端的角度来说如果系统中没有可被并行化的代码即 F1那么对于这两个定律其加速比都是1 。反之如果系统中可被并行化代码的比例达到100%那么这两个定律得到的加速比都是n 处理器个数。 --------------------- 作者Mr.LiJiaHao 来源CSDN 原文https://blog.csdn.net/codeHaoHao/article/details/90286873 版权声明本文为作者原创文章转载请附上博文链接 内容解析ByCSDN,CNBLOG博客文章一键转载插件
