Джойс (язык программирования) - Joyce (programming language)

Джойс
Парадигма	одновременный, императив, структурированный
Семья	Вирт Паскаль
Разработано	Пер Бринч Хансен
Впервые появился	1987; 33 года назад
Стабильный выпуск	1 / 1987; 33 года назад
Печатная дисциплина	Сильный
Под влиянием
	Связь последовательных процессов, Паскаль, Параллельный Паскаль
Под влиянием
	СуперПаскаль

Джойс это безопасный язык программирования за параллельные вычисления разработано Пер Бринч Хансен в 1980-е гг.^[1] Он основан на последовательном языке Паскаль и принципы связь последовательных процессов (CSP). Он был создан для устранения недостатков CSP для применения в качестве языка программирования и для предоставления инструмента, в основном для обучения, для распределенных вычислений внедрение системы.

Язык основан на концепции агенты; одновременно выполняемые процессы, которые общаются только с помощью каналов и передача сообщений. Агенты могут активировать субагентов динамически и рекурсивно. Развитие Джойса легло в основу языка СуперПаскаль, также разработанный Хансеном в 1993 году.

Функции

Joyce основан на небольшом подмножестве Pascal, расширенном функциями, вдохновленными CSP для параллелизма.^[2] В следующих разделах описываются некоторые из новых введенных функций.

Агенты

Агент - это процедура, состоящая из набора операторов и, возможно, вложенных определений других агентов. Агент может динамически активировать субагентов, которые работают одновременно со своими создатель. Агент может завершить работу только тогда, когда все его подагенты также будут завершены. Например, агент процесс2 активирует процесс1:

агент процесс1(Икс, у: целое число);начинать    ...конец;агент процесс2();использовать процесс1;начинать    процесс1(9, 17);конец;

Активация агента создает новые экземпляры всех локальные переменные и значение каждого формального параметра копируется в локальную переменную. Следовательно, агенты не могут получить доступ переменные других агентов и могут общаться только по каналам. Это ограничение предотвращает проблемы, связанные с использованием общих переменных, таких как условия гонки.

Коммуникация

Агенты общаются через объекты, называемые каналы. У каналов есть алфавит, определяющий набор символов, которые могут быть переданы. Каналы создаются динамически, и доступ к ним осуществляется с помощью порт переменные. Тип порта определяется отдельным набором символов, составляющих его алфавит. Символы с несколькими значениями определяются с помощью определенного типа. Например:

транслировать = [int(целое число), эос];

Символ int (целое число) обозначает сообщение символ называется int любого целочисленного значения. Объявление второго бестипового символа эос (конец потока) называется сигнал. После определения типа порта можно объявить переменную порта этого типа:

из : транслироватьв  : транслировать

И тогда сущность канала, внутренняя по отношению к создающему его агенту, может быть активирована следующим образом:

+из;

Затем символы можно отправлять и получать по каналам с помощью операторов ввода и вывода в стиле CSP. ? и ! соответственно. Связь может происходить, только если есть агент-получатель, соответствующий агенту-отправителю. Получающий агент должен ожидать получения символа отправляемого типа. Например, значение 9, за которым следует эос символ отправляется в порт из:

из ! int(9)из ! эос

И целочисленное сообщение принимается в переменную соответствующего типа, за которым следует эос:

получила : целое числов ? int(получила)в ? эос

Заявления для опроса

Операторы опроса основаны на концепции защищенных альтернатив CSP. Оператор опроса состоит из набора операторов, каждая из которых защищена оператором входного канала. Когда связь согласована между передающим агентом и охранником, выполняется защита, за которой следует соответствующий оператор. Например:

опрос    в ? Икс -> Икс := Икс + 1 |    в ? Y -> у := у + 1конец

Где порт в контролируется на наличие сигналов Икс или же Y, в соответствующем сообщении соответствующие переменные Икс или же у увеличиваются.

Безопасность

Джойс был задуман как безопасный язык в том смысле, что компилятор сможет обнаружить все нарушения языковых правил.

Пример программы

Ниже приводится полный пример программы, взятой из оригинальной статьи, представляющей язык программирования Джойс.^[1] реализация алгоритма генерации простых чисел на основе техники просеивания для генерация простых чисел. А сито агенту отправляется поток целых чисел от его предшественника, первое из которых является простым. Он удаляет из потока все кратные этому простому числу и активирует преемника. Это продолжается до тех пор, пока эос сигнал распространяется вдоль набора сит.

агент сито(inp, из: транслировать);вар более: логический; Икс, у: целое число;  succ: транслировать;начинать    опрос        inp?int(Икс) -> +succ;             сито(succ, из); более := истинный |        inp?эос    -> из!эос; более := ложный    конец;    пока более делать        опрос            inp?int(у) ->                если у мод Икс <> 0 тогда succ!int(у) |            inp?эос    -> из!int(Икс);                succ!эос; более := ложный        конец;конец;

Следующий агент инициализирует набор ситовых агентов и вводит в них поток целых чисел от 3 до 9999.

агент простые числа;использовать генерировать, сито, Распечатать;вар а, б: транслировать;начинать    +а; +б; генерировать(а, 3, 2, 4999);    сито(а, б); Распечатать(б)конец;

Выполнение

Распределение стека

Из-за одновременного выполнения агентских процедур обычный последовательный куча Схема распределения не может использоваться, поскольку записи об активации вызовов агента не следуют шаблону «последний пришел - первым вышел». Вместо этого отношения создатель-субагент образуют древовидный стек. Для реализации этого поведения используется простая схема, которая работает путем размещения новых записей активации в верхней части стека и связывания записей активации субагентов с записью их создателя. Эти записи освобождаются только тогда, когда агент завершает работу и они находятся на вершине стека.^[3] Эффективность этой схемы зависит от структуры и поведения программы, что в некоторых случаях приводит к плохому использованию памяти. Более эффективная схема была реализована на языке Хансена. СуперПаскаль.

внешняя ссылка

Официальный веб-сайт, Архив Бринча Хансена, комплект его документов

[Hansen1987-1] а ^б Хансен, Бринч (2002). «Джойс: язык программирования для распределенных систем». В Хансене, Пер Бринч (ред.). Истоки параллельного программирования: от семафоров до удаленных вызовов процедур. Нью-Йорк, Нью-Йорк: Springer. С. 464–492. Дои:10.1007/978-1-4757-3472-0. ISBN 978-1-4419-2986-0. S2CID 44909506.

[Hansen1989a-2] Хансен, Бринч (Июнь 1989 г.). "Отчет о языке Джойса". Программное обеспечение: практика и опыт. Джон Вили и сыновья. 19 (6): 553–578. Дои:10.1002 / spe.4380190606.

[Hansen1989b-3] Хансен, Бринч (Июнь 1989 г.). «Многопроцессорная реализация Джойса». Программное обеспечение: практика и опыт. Джон Вили и сыновья. 19 (6): 579–592. Дои:10.1002 / spe.4380190606.

[1]

[2]

[3]