Параллелизм называется способность системы или программы выполнять несколько задач или процессов одновременно. Это свойство систем, позволяющее перекрывать или параллельно выполнять операции, обеспечивая эффективное использование ресурсов и повышение общей производительности системы.
В контексте информатики и разработки программного обеспечения параллелизм обычно предполагает управление несколькими потоками выполнения внутри программы. Эти потоки могут работать одновременно, независимо или скоординировано, в зависимости от конструкции и требований системы.
Параллелизма можно достичь с помощью различных методов и приемов. Вот некоторые часто используемые подходы:
-
Потоки. Потоки — это облегченные исполнительные единицы внутри процесса, которые могут выполняться одновременно. Разделив программу на несколько потоков, можно одновременно выполнять различные задачи, эффективно используя доступную вычислительную мощность.
-
Процессы. Процессы — это независимые экземпляры программы. Несколько процессов могут выполняться одновременно в многопроцессорной системе, что обеспечивает параллельное выполнение.
-
Параллелизм. Параллелизм предполагает разбиение задачи на более мелкие подзадачи, которые могут выполняться одновременно на нескольких процессорах или ядрах. Этот метод обычно используется в высокопроизводительных вычислениях и распределенных системах.
-
Синхронизация. Механизмы синхронизации, такие как блокировки, семафоры и барьеры, используются для координации и контроля доступа к общим ресурсам между параллельными потоками или процессами, обеспечивая согласованность и предотвращая конфликты.
-
Передача сообщений. В моделях параллельной передачи сообщений различные потоки или процессы взаимодействуют, отправляя сообщения друг другу. Такой подход облегчает взаимодействие и координацию между параллельными объектами.
-
Программная транзакционная память (STM). STM — это механизм управления параллелизмом, который позволяет нескольким потокам безопасно получать доступ к общей памяти, обеспечивая семантику транзакций, аналогичную транзакциям базы данных.
-
Асинхронное программирование. Модели асинхронного программирования, такие как обратные вызовы, обещания и асинхронное/ожидание, обеспечивают одновременное выполнение задач, обеспечивая неблокирующие операции и эффективное использование системных ресурсов.