О параллелизме на уровне программы имеет смысл говорить в двух случаях. Во-первых, когда в программе могут быть выделены независимые участки, которые допустимо выполнять параллельно. Примером такого вида параллелизма может служить программа робота. Пусть имеется робот, запрограммированный на обнаружение электрических розеток, когда уровень напряжения в его аккумуляторах падает. Когда робот находит одну из розеток, он включается в нее на подзарядку. В процесс вовлечены три подсистемы робота: зрение, манипуляция и движение. Каждая подсистема управляется своим процессором, то есть подсистемы при выполнении разных действий способны работать параллельно.
|
Задача. | Зрение. | Манипуляция. | Движение. |
Поиск розетки. | X. | X. |
Движение к розетке. | X. | X. |
Подключение к розетке. | X. | X. |
Подсистемы достаточно независимы при ведущей роли системы зрения, Возможен также и центральный процессор — «мозг». Это пример параллелизма программ, в котором разные задачи выполняются одновременно для достижения общей цели.
Второй тип параллелизма программ возможен в пределах отдельного программного цикла, если в нем отдельные итерации не зависят друг от друга. Программный параллелизм может быть реализован за счет большого количества процессоров или множества функциональных блоков. В качестве примера рассмотрим следующий фрагмент кода:
For I:= I to N do.
A (I):= B (I)+ C (I).
Все суммы независимы, значит, вычисления могут производиться в любой последовательности и в вычислительной системе с N процессорами все суммы могут быть вычислены одновременно.
Общая форма параллелизма на уровне программ проистекает из разбиения программируемых данных на подмножества. Это разделение называют декомпозицией области (domain decomposition), а параллелизм, возникающий при этом, носит название параллелизма данных. Подмножества данных назначаются разным вычислительным процессам, и называется этот процесс распределением данных (data distribution). Процессоры выделяются определенным процессам либо по инициативе программы, либо в процессе работы операционной системой. На каждом процессоре может выполняться более чем один процесс.