Tính toán song song và phân tán – định luật Amdahl, GPU và đường ống lệnh

Bài Bên trong máy tính (Tin học 11) cho biết CPU có nhiều nhân và máy tính có thể cùng nhau xử lí một công việc. Mô phỏng chia một công việc 100 giây thành phần tuần tự và các tác vụ song song, rồi chạy trên một nhân, trên n nhân dùng chung bộ nhớ hoặc trên n máy tính nối mạng phải chờ nhận dữ liệu. Biểu đồ Gantt cho thấy nhân nào làm gì theo thời gian; đồ thị tăng tốc so kết quả với định luật Amdahl S = 1/((1 − p) + p/n) và giới hạn 1/(1 − p), còn đường phân tán đi lên rồi đi xuống khi chi phí truyền dữ liệu lớn dần. Thẻ CPU và GPU chạy cùng một bộ lọc ảnh trên 4 nhân CPU mạnh và hàng trăm nhân GPU đơn giản; thẻ Đường ống lệnh cho các lệnh nạp, giải mã, thực hiện chồng lên nhau. Chọn cách chạy, kéo phần song song p, số nhân n, số tác vụ và thời gian gửi dữ liệu, bấm Chạy để xem biểu đồ Gantt và Thêm vào bảng để ghi kết quả. Ở thẻ CPU và GPU, đổi số nhân GPU, chọn bộ lọc đen trắng hoặc làm mờ nối tiếp, bật thời gian chép dữ liệu rồi bấm Chạy. Ở thẻ Đường ống lệnh, chọn chương trình có hay không có xung đột dữ liệu, bật tắt đường ống và bấm Bước để theo dõi từng nhịp. Câu hỏi gợi ý: – Với p = 80%, vì sao tăng từ 16 lên 32 nhân hầu như không làm công việc nhanh hơn? – Vì sao khi phân tán, thêm máy tính có lúc làm công việc chậm đi? – Vì sao GPU thắng ở bộ lọc đen trắng nhưng thua CPU ở việc làm mờ nối tiếp?