アムダールの法則とは

アムダールの法則（Amdahl’s Law）とは、
システムやプログラムを高速化する際に、
並列化による性能向上には理論的な上限がある
ことを示した法則です。
コンピュータアーキテクチャや並列処理の分野で
非常に重要な考え方として知られています。

アムダールの法則が示す考え方

プログラム全体の処理のうち、
一部しか並列化できない場合、
どれだけCPUコア数を増やしても
性能向上には限界が生じます。

特に直列処理部分が残っていると、
その割合がボトルネックとなり、
全体の処理時間を大きく短縮することはできません。

基本的な数式

アムダールの法則は、次の式で表されます。

高速化率 ＝ 1 ÷（S ＋ P / N）

• S：直列処理の割合
• P：並列化できる処理の割合（S＋P＝1）
• N：並列処理数（CPUコア数など）

この式から、Nを無限に増やしても、
直列処理Sがゼロでない限り、
高速化率には上限があることが分かります。

具体例で理解する

例えば、処理全体の10％が直列処理で、
90％が並列化可能な場合、
CPUコア数を無限に増やしても、
最大高速化率は約10倍にしかなりません。

このことから、
並列化だけに頼った性能向上には限界があると分かります。

システム設計への影響

アムダールの法則は、
マルチコアCPUや分散処理システムの設計において
重要な指針となります。

単純にハードウェアを増強するのではなく、
直列処理部分を減らすアルゴリズム改善や
処理フローの見直しが
性能向上には不可欠です。

まとめ

アムダールの法則は、
並列処理による性能向上の限界を明確に示した法則です。

システム開発やIT試験対策においては、
「直列部分が全体の性能を左右する」
という点をしっかり理解しておくことが重要です。

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