Mis on Amdahli seadus?

Amdahli seadus on teooria, mis hõlmab algoritmide läbiviimist kas järjestikku või paralleelselt. Selles öeldakse, et paralleeltöötamise (st mitme sammu samaaegse läbiviimise) eeliseid piiravad kõik algoritmi osad, mida saab käitada ainult järjestikku (üks samm korraga). Kõige sagedamini kasutatakse Amdahli seadust paralleelarvutuses, näiteks mitmetuumalistel masinatel.

Põhimõtteliselt on Amdahli seadus matemaatiline valem. Lihtsamal kujul ütleb see, et suurim kiiruse kasv, mida protsessi paralleelseerimisega saavutada on võrdne ühega, mis on jagatud paralleelse protsessi proportsiooniga, millest lahutatakse üks. Näiteks kui 80% protsessist saab paralleelstada, siis üks jagades ülejäänud 20% annab viis; ühe ära võttes jätab neli. See tähendab, et protsessi paralleelsus sel viisil muudab selle neli korda kiiremaks. Valem töötab ka siis, kui paralleelselt saab protsessist vaid osa: kui paralleelselt saab 12%, jagatakse üks 88%-ga, mis võrdub 1.136-ga, millest lahutatakse üks, mis annab kokku 13.6% kiiruse kasvu.

Valemit saab kohandada kasutamiseks keerulisemates olukordades, kus protsessi erinevad etapid saavad paralleelsusest erineva kiiruse tõusu. See hõlmab iga etapi jaoks arve koostamist, mis on sellele etapile kulunud aja protsent enne paralleelstamist, jagatuna kiiruse suurenemisega, seejärel liita need arvud kokku. Seejärel jagab valem ühe selle kogusummaga ja lahutab tulemusest ühe, mis annab üldise kiiruse kasvu.

Peamine valdkond, kus Amdahli seadust kasutatakse, on paralleelarvutus. See on koht, kus mitu protsessorit töötab ühe ülesandega korraga. See käsitleb arvutiprotsessorite üht peamist puudust, milleks on see, et need töötavad väga kiiresti, kuid suudavad korraga teha ainult ühe toimingu. Mõnel juhul saab mitmetuumaline protsessor tõhusalt teostada paralleelset andmetöötlust, kuna see simuleerib mitut protsessorit.

Kuigi mõned inimesed väidavad, et Amdahli seadus on eksitav nimi ja see peaks tõesti olema “Amdahli argument”, on nimi Moore’i seadusega seotud sõnade mäng. See teooria põhineb Inteli asutaja Gordon Moore’i 1965. aasta avaldusel. Ta ennustas, et tehnoloogia areneb edasi nii, et integraallülitusse paigaldatavate transistoride arv kahekordistub iga kahe aasta järel, ennustus, mis on osutunud äärmiselt täpseks.