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同期プログラミング言語は、リアクティブ システムのプログラミングに最適化されたコンピュータ プログラミング言語です。
コンピュータ システムは、主に次の 3 つのクラスに分類できます。
- 変換システムは、いくつかの入力を受け取り、それを処理し、出力を配信して、実行を終了します。典型的な例はコンパイラです。
- インタラクティブ システムは、独自の速度で環境と継続的に対話します。典型的な例は Web です。
- リアクティブ システムは、環境によって課せられた速度で、環境と継続的に相互作用します。典型的な例は、現代の飛行機の自動飛行制御システムです。したがって、リアクティブ システムは、厳しい時間制限内で環境からの刺激に反応する必要があります。このため、リアクティブ システムはリアルタイム システムとも呼ばれ、組み込みシステムによく見られます。
同期プログラミングは、同期リアクティブプログラミング( SRP )とも呼ばれ、同期プログラミング言語によってサポートされるコンピュータプログラミングパラダイムです。 SRP の原理は、デジタル回路の同期抽象化と同じ抽象化をプログラミング言語に対して行うことです。 同期回路は、電子トランジスタのタイミング特性が無視される高い抽象レベルで設計されています。 したがって、回路の各ゲート (または、および、...) は結果を瞬時に計算し、各ワイヤは信号を瞬時に伝送すると想定されます。 同期回路はクロックされ、クロックの各ティックで、入力値とメモリセルの現在の値から出力値とメモリセル (ラッチ) の新しい値を瞬時に計算します。 言い換えると、回路は電子が無限に高速で流れているかのように動作します。 最初の同期プログラミング言語は、1980 年代にフランスで発明されました。Esterel、Lustre、およびSIGNAL です。 それ以来、他の多くの同期言語が登場しました。
同期抽象化により、論理ティックの概念のおかげで、同期プログラムにおける時間についての推論がはるかに容易になります。同期プログラムは、一連のティックで環境に反応し、ティック内の計算は瞬時に行われるものと想定されます。つまり、それらを実行するプロセッサが無限に高速であるかのように想定されます。したがって、ステートメント「a||b」は、パッケージ「ab」として抽象化され、「a」と「b」は同時です。具体的な例を挙げると、Esterel ステートメント「'every 60 second emitting minute」は、信号「minute」が信号「second」の 60 回目の発生と正確に同期していることを指定します。より基本的なレベルでは、同期抽象化により、同時動作のインターリーブから生じる非決定性が排除されます。これにより、決定論的なセマンティクスが可能になり、同期プログラムは形式的な分析、検証、および認定コード生成に適しており、形式的な仕様形式として使用できるようになります。
対照的に、非同期計算モデルでは、シーケンシャル プロセッサ上で、ステートメント "a||b" は "a;b" または "b;a" として実装できます。これは、インターリーブ ベースの非決定性として知られています。非同期モデルの欠点は、本質的に決定論的なセマンティクス (競合状態など) が禁止され、分析や検証などの形式的な推論がより複雑になることです。ただし、非同期形式は本質的に非同期であるため、分散システムのモデル化、設計、検証に非常に役立ちます。
また、基本的に同期的に相互作用するプロセスを持つシステムも対照的です。例としては、決定論的 (外部) および非決定論的 (内部) の選択を可能にする通信順次プロセス (CSP)モデルに基づくシステムがあります。
同期言語
- アルゴス
- Atom (ハードリアルタイム組み込みプログラミング用のHaskellドメイン固有言語)
- アヴェレスト
- うわあ
- ChucK (オーディオ用の同期リアクティブプログラミング言語)
- エステレル[1]
- ラボビュー
- リー
- 光沢
- プレキシル
- SIGNAL（マルチクロック仕様を可能にするデータフロー指向の同期言語）
- ソル
- シンクチャート
参照
参考文献
- Nicolas Halbwachs. 「リアクティブ システムの同期プログラミング」 Kluwer Academic Publishers、1993 年。http://www-verimag.imag.fr/~halbwach/newbook.pdf
- ^ G. BerryとG. Gonthier。同期プログラミング言語ESTEREL: 設計、セマンティクス、実装。コンピュータプログラミングの科学、19(2)、1992年。
外部リンク
- Verimag ラボの同期グループ。
- SIGNAL プログラミング言語。
- 並列プログラミング言語の同期モデルと非同期モデルの統合 - Cに基づく並列言語を提案し、プログラマーが幅広いコンピュータ アーキテクチャ上で並列処理を指定および管理できるようにします。