Мова програмування, коли кожен виклик / блок функції виконується в окремому потоці? [зачинено]

Наразі я створюю мову програмування для розваги, де ідея полягає в тому, що кожен виклик функції / новий блок (якщо пропозиції, цикли тощо) будуть працювати в окремому потоці. Замість того, щоб створювати нові теми, стандарт повинен бути таким, що він робить це автоматично, і якщо ви хочете, щоб він запускався в основній темі, вам доведеться вказати це.

Я не так поінформований про багатопотокове паралельне програмування, але я знаю основи (Futures, об’єкти, безпечні для потоків). Тому мені цікаво, як така мова могла б виглядати синтаксисом мудрою і чи це взагалі можливо почати? Мета - не зробити його «корисним», це більше для задоволення від цього та досвіду навчання.

(Вибачте, якщо це неправильне місце для публікації. Якщо так, я б радий, якщо ви вкажете мене на потрібне місце, де дозволено таке питання, як моє.)

кожен виклик функції / новий блок (якщо пропозиції, цикли тощо) працюватиме в окремому потоці.

Читайте набагато більше про продовження та стиль проходження продовження (та їхнє відношення до ниток чи розробок) Я пропоную прочитати SICP & Lisp In Small Pieces . Також Прагматика мови програмування дає корисний огляд кількох мов, і допоможе вам створити власну.

Тому мені цікаво, як така мова могла виглядати синтаксисом мудро

Синтаксис не має великого значення для вивчення ідей . Семантика має значення набагато більше. Я пропоную прийняти якийсь синтаксис типу S-expr (щоб ви могли спочатку прообразувати за допомогою Scheme та його call / cc ).

Після того, як ваші ідеї стануть більш чіткими (після деяких експериментів), ви можете обговорити їх на лямбда-остаточному , ви зможете визначити більш сексуальний синтаксис (що насправді має значення, якщо ви хочете, щоб люди сприйняли вашу мову, і що також має значення - якість впровадження, реалізація безкоштовного зразка програмного забезпечення, документація, стандартна бібліотека, інтерфейс іноземних функцій тощо)

Можливо, вам буде цікаво почитати про дослідження паралельних даних Haskell . Якщо ви шукаєте навколо YouTube, Саймон Пейтон Джонс також розказав цікаві розмови, пов'язані з цією темою.

Якщо я пригадую правильно з його розмов, у чистому функціональному програмуванні майже тривіально знайти можливості для створення тем. Його головна проблема в його дослідження , що мають занадто багато , що занадто недовговічні, так що накладні витрати створення потоків і передачі їх результати істотно переважує переваги паралелізму. Наприклад, легко навчити компілятора розкручувати 100 ниток для обчислення sum $ fmap (+1) <100 length vector>, але чи зробить це накладним?

Трюк тоді полягає в консолідації ниток на корисні розміри, не накладаючи тягар на програміста, щоб позначити це вручну. Це складна проблема, яку потрібно зламати, щоб ефективно використовувати майбутні ПК з тисячами ядер.

Саме цим займається Ерланг. Він обробляє повторно з'єднання ниток, переважно за допомогою черг. Це геніальна концепція, але трохи важко обернути голову спочатку, якщо ваш фон є більш мовою процедурного типу. Я настійно рекомендую вивчити це.

По-перше, я б рекомендував вам подивитися на PROMELA , мову, що використовується для опису паралельного алгоритму, щоб перевіряючий зразок міг змусити всі можливі виконання, щоб переконатися, що він нездатний до неправильної поведінки. (Одночасно програмування, як відомо, важко отримати правильно. Ось чому такі методи перевірки важливі.) Він не запускає всі конструкції в окремих потоках, але має досить незвичайний синтаксис та семантику, оскільки його фокус - недетермінізм одночасних програм.

Виходячи з більш абстрактних даних, π-обчислення - прекрасний підхід до моделювання паралельних обчислень. Важко обійтися, якщо ви не отримаєте книгу Робін Мілнер « Комунікаційні та мобільні системи: обчислення Pi» . Це допомогло мені подумати про паралельні обчислення в більш широкому розумінні, що "кілька потоків, що мають доступ до спільної пам'яті". Цікаво, як умовні висловлювання, "готос" тощо можна побудувати з більш простих, природно паралельних примітивів.

Що стосується синтаксису ... найкращий спосіб вирішити це - написати деякі зразкові програми. Напишіть програму, щоб сортувати масив, або паралельно пінг декількох серверів і повідомте, який з них відповідає найшвидше, або спробуйте вирішити лабіринт паралельно, чи що. Поки ви це робите, речі, які відсутні у вашому синтаксисі, стануть очевидними, і ви можете їх додати. Після того, як ви додали кілька речей, запитайте себе, чи є у них щось спільне, і якщо так, можливо, ви можете знайти простіший підхід, який може служити численним цілям.

Подібні проекти намагалися проводити і раніше. Я пропоную прочитати класику, щоб грабувати ідеї. (Усі посилання переходять до Вікіпедії)

• Єдність Ця мова була / використовується для навчання паралельного програмування. Я не думаю, що це було реально реалізовано. Синтаксис дещо криптовалютний, але в основному у вас є колекція висловлювань, які виконуються в невідомому порядку і повторно, поки більше нічого не потрібно робити. Це найближче до того, що ви просите.

• Occam Ця мова була розроблена для фактичного використання, але вона ніколи насправді не прижилася. Тут є ключове слово PAR, що означає, що список операторів повинен виконуватися паралельно.

• Ерланг Ще одна реальна мова. Цей використовується телекомунікаційною компанією Ericsson і має досить наступне. Вони доклали багато роботи, щоб зробити паралелізм практичним та корисним.

• Google GO Це моя улюблена група. Концептуально майже те саме, що Ерланг, але з кращим синтаксисом та вагою Google за ним. Що може помилитися?

Я хотів би завершити з попередженням: Паралелізм дуже важко отримати правильно. Більшість помилок у сучасних програмах є наслідком того, що вони помиляються . Ви впевнені, що хочете туди поїхати?

Це можливо, але це не було б корисно для 99 +% усіх делікатних програм. Логіка типово пов'язана з послідовністю, вона є потоком. Крок за кроком ви досягаєте вирішення проблеми, і порядок дії має значення, головним чином тому, що вихід одного кроку буде введений для наступного.

У кількох випадках у вас багато завдань, які можна виконати незалежно одна від одної, як правило, дешево їх встановлювати послідовно, перш ніж пускати їх паралельно.

Отже, я думаю, що ваш час було б краще витратити на вивчення способів використання багатопотокових мов улюбленої мови програмування.

Clojure, можливо, варто переглянути деякі ідеї.

http://clojure-doc.org/articles/language/concurrency_and_parallelism.html

Ось кілька думок: Якщо ми називаємо одиницю обчислення, яку можна виконати самостійно завданням: 1. Завдання незалежні, тому їх можна виконувати одночасно 2. Різні завдання потребують різних ресурсів і займають різні часи. Тому завдання потрібно планувати для максимальної пропускної здатності 4. Єдиною програмою, яка може виконувати функції планувальника, є операційна система

Такі речі, як яблучна грандіозна центральна відправка, - це спроба надати такого планувальника.

Сказане означає, що відповідальність за виконання завдань не обов'язково покладається на мову програмування.

Друга думка - максимально зменшити тягар програмування паралельних систем. Єдиний спосіб зробити це - видалити будь-яку специфікацію того, як щось робити з програми. Програма повинна вказувати лише те, що слід робити, а решта має відбуватися автоматично.

Сказане, мабуть, означає, що динамічні мови та своєчасна компіляція - це шлях.

Те, що ви шукаєте, називається неявним паралелізмом, і є мови, які досліджували цю концепцію, наприклад, фортеця Сонце / Оракул . Крім усього іншого, він (потенційно) запускає петлі паралельно.

На жаль, це було припинено, і там багато мертвих посилань, але ви все ще можете знайти кілька PDF-файлів, що плавають там, якщо ви досить гучно перебуваєте в Google:

https://www.eecis.udel.edu/~cavazos/cisc879-spring2008/papers/fortress.pdf (специфікація мови)

http://stephane.ducasse.free.fr/Teaching/CoursAnnecy/0506-Master/ForPresentations/Fortress-PLDITutorialSlides9Jun2006.pdf

http://www.oracle.com/technetwork/systems/ts-5206-159453.pdf

http://dl.acm.org/citation.cfm?id=1122972 (платня)

Варто зауважити, що ти зазвичай не хочеш запускати фактичний потік для кожного оператора / виразу, оскільки створення та запуск ниток, як правило, коштує дорого - натомість у тебе буде пул ниток, на який ви публікуєте біти роботи, які потребують виконання . Але це деталь реалізації.

Хоча це не мова програмування як такої, слід поглянути на VHDL . Він використовується для опису цифрової схеми, яка, природно, робить все паралельно, якщо ви спеціально не скажете це робити серійно. Це може дати вам кілька ідей, як створити свою мову та якою логікою вона підходить.

Це можна легко імітувати в C ++. Просто переконайтесь, що "кожен" * виклик функції реалізовано a std::future. Поводження із поверненою вартістю просто здійснюється за допомогою заклику .get()до майбутнього.

Отже, ви можете прообразувати свою мову, компілюючи в C ++. Це також говорить нам про те, як виглядатиме синтаксис: головна відмінність полягає в тому, що ви відокремлюєте точку виклику (де надаються вхідні аргументи) від точки повернення (там, де використовується функція виводу).

(*) Я кажу "кожна функція", але саме від вас залежить від функції. Це memsetвластивість чи функція? Чи присвоєння цілих чисел або призначення визначених користувачем типів є викликом функції?