并发计算

✍ dations ◷ 2025-08-16 19:02:08 #操作系统技术,并发计算

并发计算(英语:Concurrent computing,或译为并发处理、共时计算),是一种程序计算的形式,在系统中,至少有两个以上的计算在同时运作,计算结果可能同时发生。用来实现并发系统(Concurrent system)的编程语言与各种算法,统称为并发计算。

并发程序通常被设计为交互式的运算过程,因为它的运算过程是不确定的,在设计上的难度较高。设计并发程序最大的挑战,在于确保不同运算运行步骤间的交互或是通信,能以正确的顺序进行,同时,也要确保在不同运行步骤间共享的资源,能够正确被访问。在这个领域的先驱人物有艾兹赫尔·戴克斯特拉、东尼·霍尔与泊·派克·汉森等人。

并发计算,简单来说,就是将一个计算任务,分割成几个小的部分,让它们同时被计算,之后再汇整计算结果,以完成任务。它跟并行计算(Parallel computing)与分布式计算,有重叠之处,在概念上不同,但常会让人混淆。

并发计算是一种程序运算的特性,可以被视为是并行运算的进一步抽象,它包涵了时间片这种可以被用来实现虚拟并行运算(pseudoparallelism)的技术,因此在实际的物理运作中,计算过程可能是并行,或非并行的。

并行计算是指,当并发计算的程序,在机器平台上同时被运行的状况,因此,并行计算是一种机器运算的形式之一。分布式计算(Distributed computing)则是并行计算的一个特例,它采用计算机网络来进行同步。

实现并发程序有许多方式,依编程语言与操作系统的支持,可以用行程,或是线程来实现。它可以运行在单一处理器上,将不同的运行步骤分散在不同时间片中运行,以非并行方式循序运算;它也可以用并行计算来实现,将每个行程指定给处理器组中的某个处理器,以单片机多处理器平台,或是透过网络链接的分散平台来实做。

依照硬件与操作系统的支持,并发计算可以在同一个行程中完成,在同一个行程中以多线程来完成,以多个行程来达成,甚至可以分成数个程序来运行。可以用单处理器的循序计算来实现,也可以采并行计算或分布式计算方式实做。

但以并行方式来运作并发程序,并不必然会增进运行效率。因为运行结果可能会因为平台特性而改变,也增加它在设计上的难度。

并发计算中,不同计算单元之间,需要进行通信以保持同步。这些通信方式,在某些并发编程语言中,是被隐藏起来的(例如,利用future方式)。以外显方式来进行通信,可分成两种主要方式:

并发性编程语言使用编程语言结构特性进行并发。这些结构涉及到多线程,分布式计算,消息传递,资源共享(包括内存共享)。有时候我们也称这些语言是面向并发的编程语言(COPL)。如今很多常用的语言都拥有并发的特性,例如:Java和C#。这两种语言底层都是通过内存共享以及锁监听机制的并发模型来实现(尽管消息传递模型如今也是基于内存共享模型实现的)。在消息传递的并发模型世界中,Erlang最具代表性并被广泛使用至今。

很多并发性编程语言更多的是被用作研究(例如:Pict)而非生产用途。尽管如此,在最近20年,还是有很多语言例如 Erlang,Limbo和Occam被用于生产工业。类似这些并发性编程语言还包括:

相关

  • 闪电闪电,一般是专指对流层大气放电,是静电放电现象的一种。当空气作为一种介质时,空气中的各种微粒互相碰撞和摩擦便会使该空气介质两面的正负电荷的量持续积累,这时加于该空气介质
  • 海带目见内文海带目是褐藻纲之下一个目级的海藻分类单元,现时包括有约30个属。 这些海带生长于浅海海洋底下的海藻林:一种类似于陆地上森林的海洋植物群落,估计从中新世(即500到2300万
  • 种群遗传学现代生物分类群体从它们的 共同祖先遗传分化的图示。进化论介绍(英语:Introduction to evolution) 演化的证据 共同起源 共同起源的证据群体遗传学 · 遗传多样性 突变 · 自
  • 街口网络股份有限公司街口电子支付股份有限公司,简称街口电子支付,为街口金融科技股份有限公司的全资子公司,是中华民国电子支付系统业者之一,旗下有街口支付支付系统。于2015年由胡亦嘉所创立,2018年
  • 烫面烫面是一种制作面团的技巧,用沸水来制作面团。常用于中式面食。通常使用中筋面粉,倒入沸水后和面。比起用冷水和的面,热水会让淀粉糊化(英语:starch gelatinization),阻止面筋形成,
  • 集体歇斯底里集体歇斯底里,或称集体发疯,是一个社会学及心理学术语,用来指因集体性的恐慌错觉通过谣言等方式迅速传播的现象。医学上也用来指一人以上无意识的有类似实际症状的现象。常见的
  • 遵循先例原则遵循先例(Stare decisis)是指在普通法中,作为判例的先例对其后的案件具有法律约束力,法院以后面对相同的问题时必须作出同样判决的原则。遵循先例是判例法形成的基础。当然,法院
  • 1880年1880年民主党全国大会于1880年6月22至24日在美国俄亥俄州辛辛那提的辛辛那提音乐厅举行,旨在选出1880年大选的党派候选人。最终,宾夕法尼亚州的温菲尔德·斯科特·汉考克获得
  • 蓝狗联盟蓝狗联盟(英语:Blue Dog Coalition)是美国国会中部分偏中间派的民主党议员组成的党团。1994年11月8日美国中期选举,共和党革命,民主党在国会选举中失利,失去长达40年的国会控制权(
  • 亨利四世 (法兰西)(伟大的、贤明的)亨利四世(法语:Henri IV,1553年12月13日-1610年5月14日),本名“亨利·德·波旁”(“一说‘亨利·德·纳瓦尔’”),纳瓦拉国王(恩里克三世·德·纳瓦尔,1572年-1610年),继而