並列計算

- アムダールの法則とはアムダールの法則は、1967年にアメリカのコンピューター科学者であるジーン・アムダールによって提唱されました。この法則は、コンピュータープログラムの一部を並列処理化して高速化した場合に、実際にどれだけの性能向上が見込めるのかを予測するために用いられます。アムダールの法則が示す重要な点は、プログラム全体を高速化できるかどうかは、並列処理できない部分に大きく依存するということです。 例えば、プログラム全体の処理時間のうち、並列処理可能な部分が95%を占めていたとしても、残りの5%が並列処理できない場合、高速化の効果は限られてしまいます。なぜなら、並列処理できない部分は、全体の処理速度を決定づけるボトルネックとなってしまうからです。具体的に考えてみましょう。もし、あるプログラムの実行に100秒かかるとします。そのうち、95秒分の処理は並列化によって10倍高速化できるとします。しかし、残りの5秒分の処理は並列化できません。この場合、高速化後のプログラムの実行時間は、並列処理部分にかかる時間（95秒 ÷ 10 = 9.5秒）と並列処理できない部分にかかる時間（5秒）を足して、14.5秒となります。つまり、高速化によってプログラムの実行時間は約85%短縮されますが、完全に10倍高速化されるわけではないのです。アムダールの法則は、コンピューターシステムの設計や性能評価において重要な役割を果たします。 特に、近年注目を集めているマルチコアプロセッサやGPUといった並列処理に特化したハードウェアにおいては、アムダールの法則を意識したソフトウェア設計が不可欠です。並列処理の潜在能力を最大限に引き出すためには、プログラム全体の並列化率を高めるだけでなく、ボトルネックとなる部分を特定し、その部分を重点的に最適化していく必要があります。