Интернет магазин китайских планшетных компьютеров

Компьютеры - Оккам (язык программирования)

Язык программирования Оккам — процедурный язык параллельного программирования высокого уровня, разработанный в начале 1980-х годов группой учёных из Оксфорда под руководством Дэвида Мэя по заданию английской компании INMOS Ltd. в рамках работ по созданию транспьютеров. Назван в честь английского философа XIV века Уильма Оккамского, а его сентенция, известная как бритва Оккама, является девизом проекта.

Между языком Оккам и транспьютерами существует непосредственная связь: INMOS-транспьютеры спроектированы так, чтобы объекты и конструкции Occam’а реализовывались в их системе команд наилучшим образом. Фактически, транспьютер является «кремниевой реализацией» языка Оккам. Долгое время INMOS утверждала, что транспьютерам не требуется система программирования типа «ассемблер», так как её вполне заменяет Occam.

Тем не менее, Оккам является типичным языком высокого уровня, синтаксически похожим на Паскаль или Си.

В основе языка лежит так называемая CSP -концепция, разработанная Ч. Хоаром. В сущности, CSP — это формализм для описания соответствующей вычислительной модели, достаточно выразительный, чтобы на нём можно было записывать и доказывать теоремы, и достаточно мощный и однозначный, чтобы являться языком программирования. Согласно CSP, сначала вводится множество элементарных событий, затем из них конструируются процессы, причём из только что описанных процессов можно строить новые. Процессы, протекающие параллельно, обмениваются информацией, используя безбуферный обмен информацией типа «рандеву» между парой процессов посредством специального объекта — канала. При взаимодействии тот участник обмена, который обратился к каналу первым, ожидает готовности партнёра; при наступлении последней инициируется обмен. Использование общей для нескольких параллельных процессов памяти в CSP не допускается.

Базовым понятием языка Оккам является вычислительный процесс; основной характеристикой процесса является то, что он может быть начат и завершён. В языке определено несколько простых процессов: процесс присваивания, процессы ввода и вывода через канал, формальные процессы SKIP и STOP, процессы чтения таймера и таймерной задержки. Все остальные процессы могут быть получены иерархическим построением. Для этой цели Оккам предоставляет набор конструкторов процессов: SEQ, PAR, а также конструктор условного процесса IF, циклического процесса WHILE, процесса выбора процессов ALT. При этом действует правило, согласно которому составной процесс типа SEQ или PAR считается выполненным, когда завершены все составляющие его процессы. Процессы могут быть поименованы и вызваны по имени с передачей параметров. Процессы SEQ, PAR, IF и ALT могут быть реплицированы при помощи репликатора FOR. Процесс ALT привносит в язык индетерминизм, так как считается, что при одновременном выполнении нескольких условий точно предсказать дальнейший ход событий невозможно.

  пример:
  Мультиплексор, бесконечно читающий из массива каналов in и передающий в общий канал out,
  используя промежуточную переменную temp
     WHILE TRUE
       INT temp :
       ALT i=0 FOR N
         in ? temp
           out ! temp

  пример:
  Каскад параллельно работающих мультиплексоров.
  На входе — массив из M*N каналов in, на выходе — канал out.  
  Массив из M каналов ch используется для связи между мультиплексорами каскада:
     PAR -- каскад параллельных мультиплексоров ввода
       PAR i=0 FOR M -- M параллельных мультиплексоров, обрабатывающих по N каналов из in каждый
         WHILE TRUE
           INT temp :
           ALT j=i*N FOR N
             in ? temp
               ch ! temp
       WHILE TRUE -- корневой мультиплексор, читающий M промежуточных каналов ch
         INT temp :
         ALT i=0 FOR M
           ch ? temp
             out ! temp

  пример:
  Процесс буферизации ввода-вывода.
  Запуск процесса buffer позволяет каналу out отстать от канала in 
  вплоть на N сообщений, которые будут буферизованы внутри процесса buffer:
     PROC buffer
       CHAN OF INT in.wait, out.wait :
       INT n : -- счётчик буферизованных значений
      INT buff :
       SEQ
         n:=0
         PAR
           -- input
           INT i, any: -- i — указатель записи в буфер
           SEQ
             i:=0
             WHILE TRUE
               SEQ
                 WHILE n<
                   SEQ
                     in ? buff
                     n:=n+1
                     IF
                       n=1
                         out.wait ! any
                       TRUE
                         SKIP
                     i:= MOD N
                 in.wait ? any
           -- output
           INT j, any: -- j — указатель чтения из буфера
           SEQ
             j:=0
             WHILE TRUE
               SEQ
                 out.wait ? any
                 WHILE n>0
                   SEQ
                     out ! buff
                     n:=n-1
                     IF
                       n=
                         in.wait ! any
                       TRUE
                         SKIP
                     j:= MOD N
     :

Изучая примеры, следует иметь в виду, что символ «два минуса» -- означает начало комментария до конца строки, а символ «точка» . может быть в Оккаме частью идентификатора и не несёт никакой специальной нагрузки. Символ «двоеточие» : имеет значение «конец описания». Оссам чувствителен к заглавным/строчным буквам в идентификаторах.

Интересной особенностью языка Occam является включение индентации в его синтаксис. Это популярное и весьма выразительное средство выделения структуры в Оккаме является единственным способом указания области действия конструкторов. В ряду безусловных достоинств такого решения можно назвать уменьшение количества служебных символов при записи конструкции и вынужденная стандартизация оформления текстов, что повышает их читабельность.

  Пример важности «лесенки»:
    SEQ
      proc1
      PAR
        proc21
        proc22
      proc3
  здесь сначала будет выполнен процесс proc1, затем будут параллельно исполняться proc21 и proc22, 
  и лишь после завершения самого длительного из них стартует proc3. Если сдвинуть вызов proc3 
  на уровень вправо, то proc3 стартует одновременно с proc21 и proc22:
    SEQ
      proc1
      PAR
        proc21
        proc22
        proc3