并发计算

✍ dations ◷ 2025-07-27 08:22:51 #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

  • 触电遭雷击的患者,腿部表面有红色条状痕即电流流经的痕迹 。触电是指当生物(主要指人类)与电有直接的接触时,因此感受到疼痛或甚至受到伤害的意外事故。被雷电击中(简称雷击)也属于触
  • 在位时间最长的君主列表以下列表是历史上在位时间达54年的君主一览(根据在位时间倒序);绿色为在世君主,粗体为著名君主。
  • 塞尔焦·马塔雷拉塞尔焦·马塔雷拉(意大利语:Sergio Mattarella,意大利语发音:,1941年7月23日-) 意大利政治家,2015年2月3日就任第12任意大利总统。他1983年至2008年是议员,1989年至1990年担任过教育
  • 高碳富勒烯高碳富勒烯为多于70个碳原子组成的富勒烯分子,是六边形和五边形组合成的笼型稠环结构,多边形的每个顶点都有一个碳分子、每个边缘都有一个键结。1990年, W. Krätchmer 和 D.
  • 聚酯聚酯(英语:Polyester)是一类在其主链上含有酯基官能团的聚合物。虽然聚酯有很多种,但是“聚酯”一词通常指的是聚对苯二甲酸乙二酯(PET)。聚酯纤维是由饱和的二元酸与二元醇通过缩
  • 美国国务院美国国务院,直译为美国国务部(英语:United States Department of State,有时亦称State Department),是美国联邦政府负责外交事务的行政部门,前身为美国外交部,目前亦相当于世界各国
  • 蜥蜴蜥蜴(学名:Lacertilia)是对属于有鳞目蜥蜴亚目的物种的总称,是一群分布广泛的爬行动物,有超过六千个物种。蜥蜴在全球除了南极洲以外的大陆上均有分布,此外也生活在大洋洲的岛链上
  • 麦当娜麦当娜·路易丝·西科尼(英语:Madonna Louise Ciccone,1958年8月16日-),是一名美国歌手、词曲作家、演员和企业家。出生于美国密歇根州贝城,她跳脱主流流行音乐歌词内容和音乐录影
  • 伦敦御苑英国伦敦的御苑(或称皇家公园或宫苑,英语:Royal Parks)是对公众开放的皇家园林。 御苑的土地所有权属于英国君主,其原用途大多是王室的休闲场地(主要用于狩猎),而现在基本转化为公园
  • 并发性在计算机科学中,并发性(英语:Concurrency)是指在一个系统中,拥有多个计算,这些计算有同时执行的特性,而且他们之间有着潜在的交互。因此系统可进行的运行路径会有相当多个,而且结果