Lisp – отложенные вычисления

Унификация представления данных и программ позволила пополнить передачу параметров по заранее вычисленному значению или указателю возможностью организовывать передачу представления выражений, вычис- ление которых можно выполнять по мере необходимости. Такая возмож- ность привела к концепции «ленивых» вычислений и развитию методов ди- намической оптимизации процессов в отличие от статической оптимизации программ.

 

APL – векторные операции

Более удачной оказалась идея поэлементной обработки однородных структур данных в языке APL, особенно с появлением векторных архитектур Cray. В 1962 году был предложен интересный механизм реализации многомерных векторов, приспособленный к расширению и распараллеливанию обработки данных. Сложные данные представляются как пара из последовательности скаляров и паспорта, согласно которому эта последовательность структурируется. Такое решение позволяет любое определение функции над скалярами автоматически распространять на произвольные структуры данных из однотипных скаляров. В настоящее время для большинства специализированных языков параллельного программирования типично, что сложные построения факторизуются с учетом особенностей структуры данных так, что выделяются несложные отображающие функции, "просачиваемые" по структуре данных с помощью функций более высокого порядка – функционалов. В результате можно независимо варьировать структуры данных, функционалы, методы сборки полного результата и набор отображаемых множеств. Целенаправленно выделяются конвейерные процессы, приспособленные к минимизации хранения промежуточных результатов. С 1980-х годов эта идея наследуется многими языками, поддерживающими параллелизм и в наше время фактически является стандартной.

 

Algol-68 – критические участки и семафоры

К концу 1960-х годов сложилось значительное разнообразие теоретических моделей параллелизма, при исследовании которых проявилась проблема надежности параллельных вычислений, выразившаяся в неожиданном разли- чии поведения императивной последовательности действий в зависимости от включаемых в нее фрагментов «независимых» процессов, нарушающих импе- ративность. Для профилактики таких эффектов в семантику языка Algol-68 включается идея непрерывно исполняемых критических участков и представ- ления их защиты в терминах семафоров.

 

Unix и JCL – управление процессами

Независимо идеи явного порождения процессов и организации их взаи- модействия через каналы возникают в языках управления заданиями и про- цессами в операционных системах.

 

Setl – множества и кванторы

Другой подход к надежности программирования предложен в языке теоретико-множественного программирования Setl, ориентированном на активизацию интуиции грамотных математиков при разработке спецификаций программ в терминах преобразования множеств, естественно подразумевающих возможность параллельной обработки элементов множества, причем в реализационно независимом стиле. Наследование решений из универсальных языков сверх высокого уровня, таких как Setl, абстрагирование данных и процессов в которых приспособлено к гибкому и строгому структурированию, удобно для культивирования доказательных построений в практике параллельного программирования. В этом плане представляет особый интерес эксперимент по развитию теоретико- множественной семантики языка Setl, в котором весьма общее построение формул с кванторами над множествами погружено в обычную схему последовательного управления процессами. Реализация языка Setl характеризуется богатым полиморфизмом. Для представления множеств используется около двадцати разных структур данных, выбор которых осуществляется системой программирования в зависимости от динамики операций над множествами. В результате программируемые функции слабо зависят от реализационной структуры данных. В практике управления процессами используется понимание команд как позиций независимого порождения процессов. Такое понимание естественно согласуется с идеями теории множеств о независимости элементов множеств и может служить основой архитектурно-независимой семантики языка программирования.