Eşzamanlılık Modelleri ve Süreç Hesaplamaları
Eşzamanlılık modelleri ve süreç hesaplamaları, bağımsız süreçlerin nasıl çalıştığını, iletişim kurduğunu ve senkronize olduğunu biçimsel olarak açıklamaktadır.
Tanım
Süreç hesaplaması, eşzamanlı sistemleri iletişim kuran süreçler olarak tanımlamak için kullanılan biçimsel bir cebirdir; paralel bileşim, iletişim ve seçim için operatörler ile iki sürecin ne zaman aynı şekilde davrandığını belirleyen denklikler içermektedir.
Kapsam
Bu konu, eşzamanlı hesaplamanın cebirsel modellerini kapsamaktadır: Hoare'un CSP'si ve Milner'ın CCS'si, iletişim topolojisi değişen mobil süreçler için pi-calculus ve asenkron mesajlaşmanın aktör modeli. İletişim ve senkronizasyon ilkellerini, bisimülasyon gibi davranışsal denklikleri ve paylaşımlı bellek ile mesajlaşma tabanlı eşzamanlılık arasındaki karşıtlığı ele almaktadır.
Temel sorular
- Eşzamanlı iletişim kuran süreçler cebirsel olarak nasıl tanımlanabilir?
- İki eşzamanlı süreç davranışsal olarak ne zaman denk kabul edilir?
- Mesajlaşma tabanlı eşzamanlılık, paylaşımlı bellek tabanlı eşzamanlılıkla nasıl karşılaştırılmaktadır?
- Pi-calculus'ta olduğu gibi dinamik iletişim yapıları nasıl modellenmektedir?
Temel kuramlar
- İletişim Kuran Sıralı Süreçler (CSP)
- Hoare'un CSP'si, paylaşımlı iletişim olayları üzerinde senkronize olan süreçler aracılığıyla eşzamanlılığı modellemektedir; mesajlaşma tabanlı diller için bir temel ve süreç iyileştirme (refinement) kuramı sunmaktadır.
- CCS ve bisimülasyon
- Milner'ın İletişim Kuran Sistemler Hesaplaması, süreçlerin ne zaman birbirinin yerine geçebileceği üzerine akıl yürütmek için kesin bir davranışsal denklik kavramı olan bisimülasyon ile süreçlerin bir cebirini sunmaktadır.
- Pi-calculus
- Milner, Parrow ve Walker, süreç hesaplamalarını hareketliliğe genişleterek, iletişim kanallarının kendilerinin mesaj olarak iletilmesine olanak tanımış, böylece bağlantı yapısının dinamik olarak evrilmesini sağlamıştır.
Klinik önem
Süreç hesaplamaları ve aktör modeli, mesajlaşma üzerine kurulu eşzamanlı ve dağıtık dillerin ve çerçevelerin tasarımını desteklemektedir; ayrıca protokolleri belirtmek ve doğrulamak için biçimsel araçlar sağlamaktadır. Bisimülasyon ve iyileştirme (refinement), doğru eşzamanlı davranış için kesin kriterler sunmaktadır.
Tarihçe
Eşzamanlılık kuramı, 1970'lerin sonlarında Hoare'un CSP'si ve Milner'ın CCS'si ile olgunlaşmıştır; Hewitt'in aktör modeli (1973) ise asenkron mesajlaşma tabanlı bir alternatif sunmuştur. Pi-calculus, 1992 yılında süreç hareketliliğini yakalamıştır. Bu hesaplamalar, mesajlaşma tabanlı dilleri ve eşzamanlılık kütüphanelerini etkilemiş ve protokol doğrulama için temel olmaya devam etmektedir.
Tartışmalar
- Paylaşımlı bellek ve mesajlaşma
- Temel bir tasarım sorusu, eşzamanlılığın senkronizasyonlu paylaşımlı değiştirilebilir durum etrafında mı yoksa mesaj alışverişi yapan izole süreçler etrafında mı düzenlenmesi gerektiğidir; süreç hesaplamaları ve aktör modeli ikincisini savunmaktadır.
Öne çıkan isimler
- C. A. R. Hoare
- Robin Milner
- Carl Hewitt
- Joachim Parrow
- David Walker
İlgili konular
Temel eserler
- hoare1978
- milner1989
- milner1992
- hewitt1973
Sıkça sorulan sorular
- Bisimülasyon nedir?
- Bisimülasyon, her bir sürecin diğerinin gözlemlenebilir adımlarını süresiz olarak eşleştirebildiği durumlarda geçerli olan süreçler üzerindeki bir denkliktir; bu, iki eşzamanlı sürecin aynı davranışı sergilediği fikrini biçimselleştirmektedir.
- Pi-calculus, önceki hesaplamalara ne gibi yenilikler katmaktadır?
- Pi-calculus, iletişim kanallarının mesaj olarak gönderilmesine izin vererek hareketliliği modellemektedir; böylece kimin kiminle konuşabileceğinin topolojisi yürütme sırasında değişebilmekte, dinamik ve yeniden yapılandırılabilir sistemleri yakalamaktadır.