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Programación

Calculadora de la Ley de Escalabilidad Universal (Gunther, Amdahl y Más Allá)

Capacidad relativa y rendimiento de un sistema con N procesadores o nodos, a partir de sus coeficientes de contención y de coherencia, con el número de nodos a partir del cual añadir más empieza a perjudicar.

Resultados

Capacidad relativa C(N) 10,51
Rendimiento con N 10.506
Eficiencia por nodo 32,8 %
Número de nodos en el pico 43,6
Capacidad en el pico 10,74
Techo sin retraso de coherencia (Amdahl) 20,0
Cómo varía
Capacidad relativa C(N)Número de procesadores, nodos o hilos 1 – 64. Capacidad relativa C(N): 1 → 10,3795; Techo sin retraso de coherencia (Amdahl): 1 → 15,4217Capacidad relativa C(N)Techo sin retraso de coherencia (Amdahl)05101520204060Número de procesadores, nodos o hilos

La línea discontinua marca el valor que ha escrito.

Qué hace esta herramienta

La ley de Amdahl dice que la contención por un recurso compartido limita la aceleración a 1 ÷ α. La Ley de Escalabilidad Universal de Neil Gunther añade un segundo término, β N (N − 1), por el coste de mantener los nodos coherentes entre sí, que crece con el cuadrado de N y hace que la capacidad alcance un pico y luego baje: el pico está en √((1 − α) ÷ β) nodos. Con α = 0,05 y β = 0,0005 el sistema alcanza como máximo unas 10,7× con unos 44 nodos, y a partir de ahí solo añade coste. α y β no se adivinan: se ajustan al rendimiento medido con varias cargas, y la curva predice entonces el resto.

Fórmula

C(N) = N ÷ (1 + α(N − 1) + β N (N − 1)) · X(N) = γ C(N) · pico en N* = √((1 − α) ÷ β) (Ley de Escalabilidad Universal de Gunther)

Variables

SímboloSignificadoUnidad
nNúmero de procesadores, nodos o hilos—
alContención α (parte que se serializa)—
beRetraso de coherencia β (coste de mantener copias concordantes)—
gaRendimiento con un solo nodoreq/s
CCapacidad relativa C(N)—
XRendimiento con N—
EFEficiencia por nodo%
PNNúmero de nodos en el pico—
PCCapacidad en el pico—
AMTecho sin retraso de coherencia (Amdahl)—

Ejemplo resuelto

  • Número de procesadores, nodos o hilos32
  • Contención α (parte que se serializa)0,05
  • Retraso de coherencia β (coste de mantener copias concordantes)0,0005
  • Rendimiento con un solo nodo1000 req/s
  • Capacidad relativa C(N)10,51
  • Rendimiento con N10.506
  • Eficiencia por nodo32,8 %
  • Número de nodos en el pico43,6
  • Capacidad en el pico10,74
  • Techo sin retraso de coherencia (Amdahl)20,0

Limitaciones

  • El resultado es una estimación basada solo en los valores introducidos. Las situaciones reales suelen incluir factores que esta calculadora desconoce.
  • La fórmula supone condiciones ideales: sin pérdidas por fricción, sin resistencia del aire y sin pérdidas de rendimiento salvo que las introduzca.