Взаимодействие параллельных процессов
Разнообразие схем взаимодействия процессов требует особой заботы об экономии концепций, понятий и их представлений. Функциональны подход к програмированию ценен именно возможностью унификации понятий, различие которых мало существенно с точки зрения их реализации. В этом плане можно не придавать значения разнице между процессами, объектами, системами и их окружениями. Все это определенные процессы с заданной схемой взаимодействия и разными преписанными ролями в более общем процессе информационной обработки.
Взаимодействие - это события, в которых требуется участие ряда процессов. При необходимости взаимодействие процессов может быть пошагово синхронизовано. Представляя процессы функциями, взаимодействия процессов естественно могут быть заданы как взаимосвязанные рекурсивные функции.
Именование и пометка процессов дают основания для удобной связи символики представления процессов с текстами программ, порождающих процессы.
Дальнейшее развитие базовых понятий, используемых при организации параллельных процессов связано с привлечением недетерминизма и общих разделяемых ресурсов, к обсуждению которых мы еще вернемся в лекции 9.
В качестве примеров, показывающих типовые схемы взаимодействия, принятые в основных областях задач параллельного программирования рекомендуется рассмотреть однородные вычисления, такие как задачи на шахматной доске или обработка векторов или матриц, асинхронные процессы, такие как задачи про философов и читателей-писателей, а также приемы синхронизации и оптимизации, описанные в книге Хоара [[25]]. Некоторые примеры будут рассмотрены в лекции 11, посвященной языкам параллельного программирования и высокопроизводительных вычислений.
Учебная демонстрация проблем программирования взаимодействующих процессов показана на примере исполнителя "Машинист" языка начального обучения программирвоанию Робик [[43]].
Роль параллелизма в современном программировании распределенных систем подробна рассмотрена [[21]]
Покажем простейший пример автоматизированного перехода от последовательных процессов к параллельным.
Пример 6.5. Распараллеливание. Параллельная реализация ветвления.
| Условный оператор | Эквивалентное выражение, приспособленное к распараллеливанию |
| if X then Y else Z | (x * y) + (~x * z) |
Команды, образующие задания, используют такие объекты как переменные среды, потоки данных, протоколы исполнения команд и сценарии. Переменные среды обеспечивают параметризацию зависимости процессов от пользователей, используемых информационных систем и методов доступа к данным.
Основные события - инициализация процессов и систем, назначение стандартных потоков данных (ввод, вывод, ошибки), переключение режимов исполнения команд (приоритеты, фоновый режим), переадресация потоков, выяснение состояния файлов или устройств, задание времени исполнения команды, отмена команды.
Более подробно со средствами управления процессами на уровне ОС можно ознакомиться в книге [[13]] и курсах по операционным системам, например, "Основы работы в ОС Linux. Лекция 5 : Оболочка bash".
Языки управления процессами характеризуются функциональной полнотой, обеспечивающей реализацию эффективных решений по доступу к устройствам и надежности информационной обработки долговременно хранимых данных.
