Speedup
کمپیوٹر فن تعمیر میں، سپیڈ اپ ایک نمبر ہے جو ایک ہی مسئلے پر کارروائی کرنے والے دو نظاموں کی متعلقہ کارکردگی کی پیمائش کرتا ہے۔ مزید تکنیکی طور پر، یہ مختلف وسائل کے ساتھ دو اسی طرح کے آرکیٹیکچرز پر انجام دیئے گئے کام کی انجام دہی کی رفتار میں بہتری ہے۔ سپیڈ اپ کا تصور امدل کے قانون کے ذریعے قائم کیا گیا تھا، جو خاص طور پر متوازی پروسیسنگ پر مرکوز تھا۔ تاہم، اسپیڈ اپ کو کسی بھی وسائل میں اضافے کے بعد کارکردگی پر اثر ظاہر کرنے کے لیے زیادہ عام طور پر استعمال کیا جا سکتا ہے۔ تعریفیں سپیڈ اپ کو دو مختلف اقسام کی مقداروں کے لیے بیان کیا جا سکتا ہے: تاخیر اور تھرو پٹ۔ فن تعمیر کی تاخیر کسی ٹاسک کی عمل درآمد کی رفتار کا باہمی ہے: جہاں v ٹاسک کی عمل درآمد کی رفتار ہے۔ T ٹاسک کے عمل درآمد کا وقت ہے۔ W ٹاسک کے عمل درآمد کا کام کا بوجھ ہے۔ فن تعمیر کا تھرو پٹ کسی کام کی انجام دہی کی شرح ہے: جہاں ρ عمل درآمد کی کثافت ہے (مثال کے طور پر، پائپ لائن فن تعمیر کے لیے انسٹرکشن پائپ لائن میں مراحل کی تعداد) ؛ A عمل درآمد کی صلاحیت ہے (مثال کے طور پر، متوازی فن تعمیر کے لیے پروسیسرز کی تعداد)۔ تاخیر کو اکثر فی یونٹ کارکردگی کے کام کے بوجھ کے سیکنڈ میں ماپا جاتا ہے۔ تھرو پٹ کو اکثر کارکردگی کے کام کے بوجھ فی سیکنڈ کی اکائیوں میں ماپا جاتا ہے۔ تھرو پٹ کی ایک اور اکائی انسٹرکشن پر سائیکل (آئی پی سی) ہے اور اس کا باہمی، سائیکل پر انسٹرکشن (سی پی آئی)، تاخیر کی ایک اور اکائی ہے۔ سپیڈ اپ بے طول و عرض ہے اور ہر قسم کی مقدار کے لیے مختلف طریقے سے بیان کیا گیا ہے تاکہ یہ ایک مستقل میٹرک ہو۔ تاخیر میں رفتار کی تعریف مندرجہ ذیل فارمولے سے کی جاتی ہے: جہاں استحکام فن تعمیر 1 کے حوالے سے فن تعمیر 2 کی تاخیر میں رفتار ہے۔ L1 فن تعمیر 1 کی تاخیر ہے ؛ L2 فن تعمیر 2 کی تاخیر ہے۔ تاخیر میں تیزی کی پیش گوئی امدل کے قانون یا گسٹافسن کے قانون سے کی جا سکتی ہے۔ تھرو پٹ میں سپیڈ اپ کی تعریف اس فارمولے سے کی جاتی ہے: جہاں تھرو پٹ فن تعمیر 1 کے حوالے سے فن تعمیر 2 کے تھرو پٹ میں سپیڈ اپ ہے۔ Q1 فن تعمیر 1 کا تھرو پٹ ہے ؛ Q2 فن تعمیر 2 کا تھرو پٹ ہے۔ کارکردگی کے اوقات کا استعمال کرتے ہوئے ہم کسی پروگرام کے نفاذ پر برانچ پیشن گوئی کرنے والے کی تاثیر کی جانچ کر رہے ہیں۔ سب سے پہلے، ہم پروسیسر پر معیاری برانچ پیشن گوئی کے ساتھ پروگرام کو انجام دیتے ہیں، جس سے عمل درآمد کا وقت 2.25 سیکنڈ حاصل ہوتا ہے۔ اگلا، ہم اسی پروسیسر پر اپنے ترمیم شدہ (اور امید ہے کہ بہتر) برانچ پیشن گوئی کے ساتھ پروگرام کو انجام دیتے ہیں، جو 1.50 سیکنڈ کا عمل درآمد کا وقت پیدا کرتا ہے۔ دونوں صورتوں میں عمل درآمد کا کام کا بوجھ یکساں ہوتا ہے۔ اپنے سپیڈ اپ فارمولے کا استعمال کرتے ہوئے، ہم جانتے ہیں کہ ہمارے نئے برانچ پیشن گوئی کرنے والے نے اصل پر 1.5x سپیڈ اپ فراہم کیا ہے۔ سائیکلوں فی ہدایات اور ہدایات فی سائیکل کا استعمال کرتے ہوئے ہم سائیکلوں فی ہدایات (سی پی آئی) میں رفتار کی پیمائش بھی کر سکتے ہیں جو کہ ایک تاخیر ہے۔ سب سے پہلے، ہم معیاری برانچ پیشن گوئی کے ساتھ پروگرام کو انجام دیتے ہیں، جس سے 3 کا سی پی آئی حاصل ہوتا ہے۔ اگلا، ہم اپنے ترمیم شدہ برانچ پیشن گوئی کے ساتھ پروگرام کو انجام دیتے ہیں، جس سے 2 کا سی پی آئی حاصل ہوتا ہے۔ دونوں صورتوں میں عمل کا کام کا بوجھ ایک جیسا ہوتا ہے اور دونوں آرکیٹیکچر نہ تو پائپ لائن ہوتے ہیں اور نہ ہی متوازی۔ سپیڈ اپ فارمولے کا استعمال کرتے ہوئے ہم فی سائیکل (آئی پی سی) ہدایات میں سپیڈ اپ کی پیمائش بھی کر سکتے ہیں، جو کہ ایک تھرو پٹ اور سی پی آئی کا الٹا ہے۔ سپیڈ اپ فارمولے کا استعمال کرتے ہوئے ہم وہی 1.5x سپیڈ اپ حاصل کرتے ہیں، حالانکہ ہم نے مختلف مقداروں کی پیمائش کی۔ اضافی تفصیلات آئیے S کسی کام کو انجام دینے کی رفتار اور کام کے اس حصے کو انجام دینے کی رفتار ہے جو فن تعمیر کے وسائل کی بہتری سے فائدہ اٹھاتا ہے۔ لکیری سپیڈ اپ یا مثالی سپیڈ اپ کب حاصل کیا جاتا ہے۔ لکیری سپیڈ اپ کے ساتھ کسی کام کو چلاتے وقت، مقامی سپیڈ اپ کو دوگنا کرنا مجموعی سپیڈ اپ کو دوگنا کر دیتا ہے۔ چونکہ یہ مثالی ہے، اس لیے اسے بہت اچھی توسیع پذیری سمجھا جاتا ہے۔ کارکردگی بہتر نظام کے وسائل کے استعمال کا ایک میٹرک ہے جس کی تعریف اس طرح کی گئی ہے کہ اس کی قیمت عام طور پر 0 اور 1 کے درمیان ہوتی ہے۔ لکیری اسپیڈ اپ والے پروگرام اور ایک ہی پروسیسر پر چلنے والے پروگراموں کی کارکردگی 1 ہوتی ہے، جبکہ بہت سے مشکل سے متوازی پروگراموں کی کارکردگی 1/ln (s) ہوتی ہے جو پروسیسرز کی تعداد میں اضافے کے ساتھ 0 تک پہنچتی ہے۔ انجینئرنگ کے سیاق و سباق میں، کارکردگی کے منحنی خطوط کو اسپیڈ اپ منحنی خطوط کے مقابلے گراف کے لیے زیادہ کثرت سے استعمال کیا جاتا ہے، کیونکہ گراف کا تمام رقبہ مفید ہے (جبکہ اسپیڈ اپ منحنی خطوط میں آدھی جگہ ضائع ہو جاتی ہے) ؛ یہ دیکھنا آسان ہے کہ نظام کی بہتری کتنی اچھی طرح سے کام کر رہی ہے ؛ "کامل اسپیڈ اپ" منحنی خطوط کو پلاٹ کرنے کی ضرورت نہیں ہے۔ مارکیٹنگ کے سیاق و سباق میں، تیز رفتار منحنی خطوط زیادہ کثرت سے استعمال ہوتے ہیں، زیادہ تر اس وجہ سے کہ وہ اوپر اور دائیں طرف جاتے ہیں اور اس طرح کم باخبر لوگوں کو بہتر نظر آتے ہیں۔ سپر لکیری سپیڈ اپ بعض اوقات متوازی کمپیوٹنگ میں اے پروسیسرز کا استعمال کرتے وقت اے سے زیادہ کی رفتار کا مشاہدہ کیا جاتا ہے، جسے سپر لکیری سپیڈ اپ کہا جاتا ہے۔ سپر لکیری سپیڈ اپ شاذ و نادر ہی ہوتا ہے اور اکثر ابتدائی افراد کو الجھاتا ہے، جن کا خیال ہے کہ جب اے پروسیسرز استعمال کیے جاتے ہیں تو نظریاتی زیادہ سے زیادہ سپیڈ اپ اے ہونا چاہیے۔ نچلی سطح کے حسابات میں سپر لکیری اسپیڈ اپ کی ایک ممکنہ وجہ جدید کمپیوٹر کی مختلف میموری کی درجہ بندی کے نتیجے میں کیش اثر ہے: متوازی کمپیوٹنگ میں، نہ صرف پروسیسرز کی تعداد میں تبدیلی آتی ہے، بلکہ مختلف پروسیسرز سے جمع کیشز کا سائز بھی تبدیل ہوتا ہے۔ جمع شدہ کیش کے بڑے سائز کے ساتھ، زیادہ یا یہاں تک کہ تمام ورکنگ سیٹ کیش میں فٹ ہو سکتے ہیں اور میموری تک رسائی کا وقت ڈرامائی طور پر کم ہو جاتا ہے، جس کی وجہ سے اصل حساب سے اضافی رفتار بڑھتی ہے۔ ایک مماثل صورتحال اس وقت پیدا ہوتی ہے جب بڑے ڈیٹا سیٹس کی تلاش کی جاتی ہے، جیسے کہ جینومک ڈیٹا جسے BLAST نفاذ کے ذریعے تلاش کیا جاتا ہے۔ وہاں ایک کلسٹر میں ہر نوڈس سے جمع شدہ رام ڈیٹا سیٹ کو ڈسک سے رام میں منتقل کرنے کے قابل بناتا ہے جس سے مطلوبہ وقت میں زبردست کمی واقع ہوتی ہے۔ اسے تلاش کرنے کے لیے ایم پی آئی بلاسٹ۔ متوازی طور پر بیک ٹریکنگ انجام دیتے وقت سپر لکیری اسپیڈ اپس بھی ہو سکتے ہیں: ایک دھاگے میں ایک رعایت کئی دوسرے دھاگوں کو جلد بیک ٹریک کرنے کا سبب بن سکتی ہے، اس سے پہلے کہ وہ خود استثنی تک پہنچ جائیں۔ سپر لکیری اسپیڈ اپس بہتر بنانے کے لیے برانچ اینڈ باؤنڈ کے متوازی نفاذ میں بھی ہو سکتے ہیں: ایک پروسیسر کے ذریعے ایک نوڈ کی پروسیسنگ دوسرے نوڈس کے لیے دوسرے پروسیسرز کو کرنے کی ضرورت کے کام کو متاثر کر سکتی ہے۔ امدل کا قانون گسٹافسن کا قانون بروکس کا قانون کارپ-فلیٹ میٹرک متوازی سست رفتار اسکیل ایبلٹی حوالہ جات متوازی الگورتھم کا تجزیہ بھی دیکھیں۔