Parallelität und Transputer

Die Möglichkeiten zur Nutzung von Parallelität und die Sprachmittel zur Formulierung paralleler Abläufe hängen u.a. vom verwendeten parallelen Computersystem ab. Dieses ist durch die zugrunde liegende Architektur, durch das Betriebssystem, die verfügbaren parallelen Sprachen und durch Werkzeuge zur Entwicklung, zum Laden, Start, zur Überwachung und zum Test paralleler Programme gekennzeichnet.

Mailbox-, Rendez-Vous-Konzepte, Ports oder Kanäle verwenden keine geteilten Speicherbereiche zur Synchronisation und Kommunikation; sie haben vielmehr Mechanismen zum Austausch von Botschaften (message passing) als Grundlage. An die Stelle des Schreibens und Lesens von Daten tritt das Senden und Empfangen von Nachrichten, und an die Stelle der geteilten Variablen tritt der Kommunikationskanal. Der Nachrichtenaustausch mit Hilfe von Anweisungen

Kennzeichnend für die Architektur eines Transputersystems ist u.a. der Aufbau und die Struktur des Verbindungsnetzwerks. Das Netzwerk hat die Aufgabe, die Linkinterfaces der Transputer paarweise miteinander zu verbinden, um die Kommunikation der auf den Prozessoren ablaufenden parallelen Aktivitäten zu ermöglichen. In seiner einfachsten Form kann das Netzwerk aus Leitungen zwischen den Linkschnittstellen bestehen. Es entsteht eine statische Verbindungsstruktur. Sie kann die Form eines Ringes, Torus, Sterns, Hypercubes, einer Pipeline etc. haben.

Die Erfahrungen im Bereich des Automatischen Beweisens, wo Beweissysteme auf der Grundlage der Resolution [Rob 65], der Induktion oder von Hilbert-Typ-Kalkülen entwickelt werden, zeigen den hohen Aufwand, der bei der Implementation der vollen Prädikatenlogik zu treiben ist. Den meisten logischen Programmiersprachen und insbesondere Prolog [Col 79] (programming in logic) liegt daher eine Teilmenge der Prädikatenlogik - die Horn-Klausel-Logik — zugrunde. Sie ermöglicht die Verwendung der SLD-Resolution (lineare Resolution mit Selektorfunktion für definite Klauseln), die im Unterschied zu allgemeinen Resolutionsprozeduren effiziente Implementationen zuläßt. Logische Programme sind endliche Mengen von Horn-Klauseln, die prädikatenlogische Formeln in Klauselform repräsentieren und die je nach Semantik unterschiedlich interpretiert werden. Aufbauend auf der operationalen Interpretation wird in den folgenden Abschnitten das für parallele logische Sprachen wichtige Prozeßmodell entwickelt. Grundlegend sind dabei syntaktische Begriffe (Term, Formel, Klausel, Substitution, Unifikation) zur Beschreibung und Manipulation von Daten resp. zur Charakterisierung von Eigenschaften und Zusammenhängen und beweistheoretische Begriffe (Resolution), mit deren Hilfe sich ein Ableitungs- und Auswertungsbegriff für Anfragen definieren läßt.

Linda ist keine Programmiersprache. In [Gel 85][CaGe 89a][CaGe 89b] werden vielmehr Sprachkonstrukte zur Prozeßkommunikation eingeführt, die sich unter Beachtung des jeweiligen Typkonzepts in konventionelle Sprachen wie C, C++, Modula-2, FORTRAN etc. integrieren lassen. Es entstehen parallele Programmiersprachen C-Linda, FORTRAN-Linda etc., die eine explizite parallele Programmierung in C etc. ermöglichen. Bemerkenswert ist das Kommunikationsmodell, nach dem der Austausch von Daten durch einen Assoziativspeicher — den Tuple-Space- vermittelt wird. Der Speicher übernimmt die Rolle einer Mailbox, über die durch Ablage (out-Operation) und Entnahme (in-Operation) von Tupeln die Kommunikation zwischen Prozessen abgewickelt wird. Die Prozesse holen sich Daten aus dem Speicher, verarbeiten sie und legen Ergebnisse dort wieder zurück. Linda gestattet die Generierung von Prozessen mit Hilfe von eval-Operationen. deren Wirkung mit der von out vergleichbar ist. Der Unterschied besteht darin, daß zunächst Prozesse generiert werden, die bei Terminierung in Daten übergehen, und die ihrerseits anderen Prozessen als Eingabe dienen können. Die für Linda vorgesehene Kommunikation wird daher in [Gel 85] als generativ (generative communication) bezeichnet.