S2 - 04 - Speedup y Eficiencia

Summary

En este video, se exploran métricas clave para medir el rendimiento en aplicaciones paralelas, enfocándose en el 'speed up' (aceleración) y la 'eficiencia'. Se explica cómo el 'speed up' compara la latencia de una tarea ejecutada con una sola unidad de procesamiento frente a múltiples unidades, y se ofrece un ejemplo práctico de mejora con dos núcleos. La 'eficiencia' se define como la relación entre la mejora obtenida y los recursos utilizados. A través de gráficos, se analizan comportamientos ideales y reales de ambos conceptos, destacando cómo la eficiencia disminuye a medida que se añaden más núcleos.

Takeaways

• 😀 El 'speedup' (aceleración) compara el tiempo necesario para ejecutar una tarea usando una unidad de procesamiento frente a múltiples unidades.
• 😀 El 'speedup' se calcula como el tiempo de ejecución secuencial dividido entre el tiempo de ejecución paralelo.
• 😀 Un ejemplo de cálculo de 'speedup': si un proceso toma 10 segundos con un solo núcleo y 6 segundos con dos núcleos, el 'speedup' sería 1.67.
• 😀 La 'eficiencia' mide el rendimiento por unidad de hardware utilizado en el desarrollo de paralelismo.
• 😀 La eficiencia se calcula dividiendo el 'speedup' por el número de núcleos utilizados.
• 😀 Un 'speedup' ideal sería lineal, es decir, si se usan 2 núcleos, se debería obtener un 'speedup' de 2, y así sucesivamente.
• 😀 En la práctica, lograr un 'speedup' lineal no es común debido a la sobrecarga del paralelismo y otros factores que causan retrasos.
• 😀 El 'superlinear speedup' ocurre cuando el 'speedup' excede el número de núcleos utilizados, lo cual puede suceder en aplicaciones donde el paralelismo cambia la forma de abordar el problema.
• 😀 La eficiencia tiende a disminuir a medida que se aumentan los núcleos, pero se espera que la disminución sea razonable y no abrupta.
• 😀 El análisis del 'speedup' y la eficiencia se puede realizar mediante gráficos que muestran la relación entre el número de núcleos y el rendimiento obtenido.
• 😀 En el próximo video, se discutirá la ley de Amdahl, que establece los límites del rendimiento en aplicaciones paralelas.

Q & A

¿Qué es la aceleración (speed up) en el contexto de las aplicaciones paralelas?

La aceleración o speed up compara el tiempo de ejecución de un problema utilizando una unidad de procesamiento contra el mismo problema usando p unidades de procesamiento. Se define como el tiempo de ejecución secuencial dividido por el tiempo de ejecución paralelo.

¿Cómo se calcula la aceleración (speed up)?

La aceleración se calcula dividiendo el tiempo que toma ejecutar una tarea secuencialmente (t1) entre el tiempo que toma ejecutar la misma tarea con p unidades de procesamiento (tp). Por ejemplo, si t1 = 10 segundos y tp = 6 segundos, la aceleración sería 1.67.

¿Qué significa una aceleración de 1.67?

Una aceleración de 1.67 significa que el código se ejecuta 1.67 veces más rápido cuando se utiliza 2 unidades de procesamiento en comparación con cuando se utiliza solo una.

¿Qué es la eficiencia en el contexto de las aplicaciones paralelas?

La eficiencia mide el rendimiento por unidad de hardware utilizado. Se calcula como la aceleración dividida por el número de unidades de procesamiento utilizadas (p). Si la aceleración es 1.67 con 2 unidades, la eficiencia sería 1.67 / 2 = 0.83, lo que indica un 83% de eficiencia.

¿Cómo se define la eficiencia en paralelo?

La eficiencia se define como la aceleración obtenida al usar p unidades de procesamiento, dividida por el número de unidades de procesamiento utilizadas. También puede expresarse como el tiempo secuencial dividido entre el tiempo paralelo multiplicado por p.

¿Qué es un speed up lineal ideal?

Un speed up lineal ideal es cuando la aceleración crece proporcionalmente con el número de unidades de procesamiento. Es decir, si se usan 2 unidades de procesamiento, el speed up debería ser 2; si se usan 4 unidades, el speed up debería ser 4, y así sucesivamente.

¿Por qué no se alcanza un speed up lineal ideal en la práctica?

En la práctica, es difícil alcanzar un speed up lineal ideal debido a factores como la sobrecarga de la comunicación entre los procesadores, los retrasos en la implementación del paralelismo y otras ineficiencias inherentes al sistema de procesamiento paralelo.

¿Qué es un speed up superlineal?

Un speed up superlineal ocurre cuando la aceleración es mayor que el número de unidades de procesamiento utilizadas. Esto puede suceder en aplicaciones donde el paralelismo cambia la forma de abordar el problema y, por lo tanto, mejora el rendimiento más allá de lo esperado.

¿Cómo se comporta la eficiencia a medida que se agregan más unidades de procesamiento?

La eficiencia generalmente disminuye a medida que se agregan más unidades de procesamiento. Aunque puede comenzar en el 100% con una sola unidad, a medida que se agregan más unidades, la eficiencia tiende a disminuir debido a los costos adicionales de coordinación y comunicación entre procesadores.

¿Qué se espera de la eficiencia en aplicaciones paralelas con un número grande de unidades de procesamiento?

En aplicaciones paralelas con un gran número de unidades de procesamiento, se espera que la eficiencia disminuya gradualmente pero de manera razonable, no de forma abrupta, lo que indica que el sistema sigue siendo eficiente en el uso de los recursos disponibles.