ネットワークスペシャリスト 2015年午前2 問23

問題文

マルチプロセッサによる並列処理において、1プロセッサのときに対する性能向上比はアムダールの法則で説明することができる。性能向上に関する記述のうち、適切なものはどれか。〔アムダールの法則〕

性能向上比 = \frac{1}{（ 1 - 並列化可能部の割合 ） + \frac{並列化可能部の割合}{プロセッサ数}}

ア：プロセッサ数が一定の場合、性能向上比は並列化可能部の割合に比例する。

イ：プロセッサ数を増やした場合、性能向上比は並列化可能部の割合に反比例する。

ウ：並列化可能部の割合が0.5の場合は、プロセッサ数をいくら増やしても性能向上比が2を超えることはない。（正解）

エ：並列化可能部の割合が最低0.9以上であれば、性能向上比はプロセッサ数の半分以上の値となる。

選択肢ウは「並列化可能部の割合が0.5の場合、プロセッサ数をいくら増やしても性能向上比が2を超えない」と述べています。
アムダールの法則の式に当てはめると、並列化可能部が0.5のとき、性能向上比の上限は

\frac{1}{( 1 - 0.5 ) + \frac{0.5}{\infty}} = \frac{1}{0.5 + 0} = 2

となり、プロセッサ数を無限に増やしても性能向上比は2を超えません。これが正しい説明です。

性能向上比はプロセッサ数を増やせば無限に上がると思いがちですが、並列化できない部分がボトルネックとなり限界があります。

アムダールの法則は並列処理の理論的な性能上限を示します。実際のシステムでは通信遅延や同期オーバーヘッドも加わり、理論値より低くなることが多いです。性能向上を狙う際は並列化可能部の割合を増やすことが最も効果的です。

Q: アムダールの法則で性能向上比が1未満になることはありますか？
A: はい。並列化可能部が非常に小さい場合やオーバーヘッドが大きい場合、性能が逆に低下することもあります。

Q: 並列化可能部の割合が1なら性能向上比はどうなりますか？
A: プロセッサ数に比例して性能向上比が増加し、理論上は無限に近づきます。ただし実際は限界があります。

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