Boshqaruv hamda pedagog kadrlarni qayta tayyorlash va ularni malakasini oshirish instituti

narx 
(
xarajat 
) masalani parallel yechish vaqti va foydalanilgan protsessorlar soni 
ko‘paytmasi sifatida aniqlangan hisob-kitoblar. 
Nazorat savollari 
1.
Parallellik darajasini baholash 
2.
Amdal qonuni 
3.
Parallelizatsiya samaradorligi 

---

144 
23-Ma’ruza. 
Gustafson qonuni 
Reja:
1.
Parallel hisoblashlar
 
2.
Gustafson qonuni
 
Tayanch iboralar: 
parallel hisoblashlar, Amdal qonuni, Gustafson qonuni. 
 
Parallel hisoblashning bir turi hisoblash bu erda ko'plab hisob-kitoblar yoki 
bajarilish jarayonlar bir vaqtning o'zida amalga oshiriladi.
Katta muammolarni ko'pincha kichikroq muammolarga bo'lish mumkin, 
keyinchalik ularni bir vaqtning o'zida hal qilish mumkin. Parallel hisoblashning bir 
necha xil shakllari mavjud: bit darajali, ko'rsatmadarajasi, ma'lumotlar va vazifa 
parallelligi. Parallelizm uzoq vaqtdan beri ishlatilgan yuqori samarali hisoblash, 
ammo jismoniy cheklovlarning oldini olish tufayli keng qiziqish uyg'otdi chastota 
miqyosi. So'nggi yillarda kompyuterlar tomonidan elektr energiyasini iste'mol 
qilish (va natijada issiqlik ishlab chiqarish) tashvishga solmoqda. Parallel hisoblash 
inverktivparadigma bo'ldi kompyuter arxitekturasi shaklida, asosan ko'p yadrol 
iprotsessorlar. 
Parallel hisoblash bilan chambarchas bog'liq bir vaqtda hisoblash- ular tez-
tez birgalikda ishlatiladi va ko'pincha bir-biriga qarama-qarshi bo'lib turadi, garchi 
ikkalasi bir-biridan farq qiladi: bir-biriga o'xshashlik siz parallellik bo'lishi 
mumkin (masalan, bit darajasidagi parallellik) va parallellik siz bir vaqtda 
(masalan, tomonidan ko'p vazifalarni bajarish kabi) vaqtni taqsimlash bitta yadroli 
protsessorda). Parallel hisoblashda hisoblash vazifasi odatda mustaqil ravishda 
qayta ishlanishi mumkin bo'lgan va natijalari tugagandan so'ng birlashtiriladigan 
birnechta, ko'pincha juda o'xshash kichik vazifalarga bo'linadi. Aksincha, bir 
vaqtda hisoblashda turli jarayonlar ko'pincha tegishli vazifalarni hal qilmaydi; ular 
qilganda, odatdagidek tarqatilgan hisoblash, alohida vazifalar har xil xarakterga 
ega bo'lishi mumkin va ko'pincha ba'zi birlarini talab qiladi jarayonlararo aloqa ijro 
paytida. 

---

145 
Parallel kompyuterlar, tAHMinan, apparatlarning parallellikni qo'llab-
quvvatlash darajasiga qarab tasniflanishi mumkin ko'p yadroli va ko'p protsessor 
bir nechta kompyuterlar ishlov berish elementlari bitta mashina ichida esa 
klasterlar, MPPlar va panjara bitta topshiriq ustida ishlash uchun bir nechta 
kompyuterlardan foydalaning. Ixtisoslashgan parallel kompyuter arxitekturalari 
ba'zida an'anaviy vazifalarni tezlashtirish uchun an'anaviy protsessorlar bilan birga 
qo'llaniladi. 
Ba'zi hollarda parallellik dasturchi uchun shaffof, masalan, bit darajasida 
yoki buyruq darajasidagi parallellikda, ammo aniq parallel algoritmlar, ayniqsa, 
paralellikdan foydalanadiganlarni yozishdan ko'ra qiyinroq ketma-ketbirlari,[7] 
chunki bir xillik potentsialning bir nechta yangi sinflarini taqdim etadi dasturiy 
ta'minotdagi xatolar, ulardan poyga shartlari eng keng tarqalgan. Aloqa va 
sinxronizatsiya turli xil kichik topshiriqlar orasida, odatda, dasturning optimal 
parallel ishlashini ta'minlash uchun eng katta to'siqlar mavjud. 
Nazariy yuqori chegara ustida tezlikni oshirmoq Parallellashtirish natijasida 
bitta dasturning qiymati Amdahl qonuni. 
An'anaga ko'ra, kompyuter dasturlari uchun yozilgan ketma-kethisoblash. 
Muammoni hal qilish uchun algoritm ko'rsatmalarning ketma-ket oqimi sifatida 
qurilgan va amalga oshirilgan. Ushbu ko'rsatmalar a-da bajariladi markaziy 
protsessor bitta kompyuterda. Bir vaqtning o'zida faqat bitta ko'rsatma bajarilishi 
mumkin – bubuyruq tugagandan so'ng keyingisi bajariladi. 
Chastotani o'lchash yaxshilanishining ustun sababi edi kompyuterning 
ishlashi 1980 yillarning o'rtalaridan 2004 yilgacha ish vaqti dasturning birbuyruq 
uchun o'rtacha vaqtga ko'paytirilgan ko'rsatmalar soniga teng. Har bir narsani 
doimiy ravishda ushlab turish, soat chastotasini ko'paytirish ko'rsatmani bajarish 
uchun o'rtacha vaqtni pasaytiradi. Shunday qilib chastotaning ko'payishi hamma 
uchun ish vaqtini pasaytiradi hisoblash bilan bog'langan dasturlar. Biroq, quvvat 
sarfi P chip tomonidan tenglama bilan berilgan P = C × V 2 × F, qayerda C bo'ladi 
sig'im soat tsikliga o'tish (kirishlari o'zgaradigan tranzistorlar soniga mutanosib), V 
bu Kuchlanish va F protsessor chastotasi (sekundiga tsikllar). Chastotaning 

---

146 
ko'payishi protsessorda ishlatiladigan quvvat hajmini oshiradi. Protsessorning 
quvvat sarfini oshirish oxir-oqibat bunga olib keldi Inte l2004 yil 8 mayda uning 
bekor qilinishi Tejash va Jayxavk protsessorlar, bu odatda dominant kompyuter 
arxitekturasi paradigmasi sifatida chastota masshtabining oxiri sifatida keltirilgan. 
Elektr energiyasini iste'mol qilish va katta qizib ketish muammosini hal 
qilish markaziy protsessor (CPU yoki protsessor) ishlab chiqaruvchilar bir nechta 
yadroli energiya tejaydigan protsessorlarni ishlab chiqarishni boshladilar. Yadrop 
rotsessorning hisoblash birligidir va ko'pyadroli protsessorlarda har bir yadro 
mustaqil bo'lib, bir vaqtning o'zida bir xil xotiraga kira oladi. Ko'p yadroli 
protsessorlarga parallel hisoblash olib keldi ish stoli kompyuterlar. Shunday qilib, 
ketma-ket dasturlarni parallellashtirish asosiy dasturlash vazifasiga aylandi. 2012 
yilda to'rt yadroli protsessorlar standart bo'ldi ish stoli kompyuterlar, esa serverlar 
10 va 12 yadroli protsessorlarga ega. Kimdan Mur qonunihar 18-24 oyda bir 
protsessor uchun yadrolar soni ikki baravar ko'payishini tAHMin qilish mumkin. 
Bu 2020 yildan keyin odatdagi protsessor o'nlab yoki yuzlab yadrolarga ega 
bo'lishini anglatishi mumkin. 
An operatsion tizim mavjud bo'lgan yadrolarda turli xil vazifalar va 
foydalanuvchi dasturlarining parallel ravishda bajarilishini ta'minlashi mumkin. 
Biroq, ketma-ket dasturiy ta'minot dasturi ko'p yadroli arxitekturadan to'liq 
foydalanishi uchun dasturchi kodni qayta tuzishi va parallel qilishi kerak. Ilova 
dasturiy ta'minotining ishlash vaqtini tezlashtirish endi chastotalarni kattalashtirish 
orqali amalga oshirilmaydi, aksincha dasturchilar ko'p yadroli arxitekturalarning 
hisoblash quvvatining ortib borishi uchun o'zlarining dasturiy ta'minot kodlarini 
parallellashtirishlari kerak. 
Gustafson (ba'zan Gustavson) – Barsis qonuni bir vaqtning o'zida 
bajariladigan hisoblash oqimlari ("protsessorlar") soniga va ketma-ket hisoblashlar 
ulushiga qarab, parallel dastur bajarilishining maksimal erishish mumkin bo'lgan 
tezlashuvining tAHMinidir. Amdal qonunining analogi. 
Gustafson – Barsis qonuni quyidagi formula bilan ifodalanadi:
$S\_p = g + (1-g)\; p\; = p + (1-p) g$, buerda 

---

147 
g – dasturdagi ketma-ket hisob-kitoblarning nisbati, 
p – protsessorlar soni. 
Tezlikni oshirishning bu tAHMini masshtabli tezlik deb ataladi, chunki bu 
xususiyat ha lqilinayotgan muammolarning murakkabligi ortib borayotgani bilan 
parallel hisoblashlarni qanchalik samarali tashkil qilish mumkinligini ko'rsatadi. 
Gustafson (ba'zan Gustavson) – Barsis qonuni bir vaqtning o'zida hisoblash 
oqimlari ("protsessorlar") soniga va ketma-ket hisoblashlar ulushiga qarab, parallel 
dastur bajarilishining maksimal erishish mumkin bo'lgan tezlashuvining 
tAHMinidir. 
Parallelhisoblash – bu kompyuterda hisoblashni tashkil qilish usuli bo'lib, 
unda parallel (bir vaqtning o'zida) ishlaydigan o'zaro ta'sir qiluvchi hisoblash 
jarayonlari majmuasi sifatida dasturlar ishlab chiqiladi. 
Bitta protsessorda ikkita bajarilish chizig'iga ega bo'lgan jarayon ijrochi 
oqim (thread; from thread) operatsion tizim yadrosiga tayinlanishi mumkin bo'lgan 
ishlov berishning eng kichik birligidir. 
Gustafson (ba'zan Gustavson) – Barsis qonuni birvaqtning o'zida hisoblash 
oqimlari ("protsessorlar") soniga va ketma-ket hisoblashlar ulushiga qarab, parallel 
dastur bajarilishining maksimal erishish mumkin bo'lgan tezlashuvining 
tAHMinidir. Bitta protsessorda ikkita bajarilish chizig'iga ega bo'lgan jarayon 
ijrochi oqim (thread; from thread) operatsion tizim yadrosiga tayinlanishi mumkin 
bo'lgan ishlov berishning eng kichik birligidir. 
Gustafson qonuni. Amdahldan farqli o'laroq, bizda tezlikni oshirishning 
yuqori chegarasi yo'q. t s faqat tezlikni oshirishning qulayligini aniqlaydi. 

---

148 
Ikkita tasvir orasidagi zichpik sel yozishmalarini baholash nomuammosini 
ko'rib chiqadi. Bu muammo ConvNets (CNN) yaqinda sezilarli yutuqlarga 
erishgan optic oqimni baholash vazifasi bilan chambarchas bog'liq. Optik oqim 
usullari kichik pikselli translatsiya va cheklangan ko'rinishdagi o'zgarishlar uchun 
juda aniq natijalar beradi... 
Amdahl qonuni ham, Gustafson qonuni ham dasturning ketma-ket qismining 
ishlash vaqti protsessorlar soniga bog'liq emas deb hisoblaydi. Amdahl qonuni 
barcha muammoniani o'lchamda bo'lishini nazarda tutadi, shuning uchun parallel 
ravishda bajariladigan ishlarning umumiy miqdori ham protsessorlarsonidan 
mustaqil, Gustafson qonunida esa bajariladigan ishlarning umumiy miqdori 
parallel ravishda amalga oshiriladi protsessorlar soniga qarab chiziqli ravishda 
o'zgaradi.