Exekveringsmodeller

Exekveringsmodeller är begrepp inom datavetenskap som beskriver hur instruktioner eller uppgifter faktiskt utförs i ett system. De specificerar ordningen för exekvering, tidskrav, synkronisering, kommunikation mellan komponenter och resursanvändning samt hur deterministisk eller icke-deterministisk exekvering är.

Vanliga modeller inkluderar den sekventiella exekveringsmodellen, där en åtgärd följer en annan; konkurrens- och parallellmodeller där flera trådar eller processer körs samtidigt, antingen med delat minne eller via meddelandepost; dataflödesmodellen där beräkningar drivs av data tillgänglighet; aktormodellen som kommunicerar genom asynkrona meddelanden; samt synkrona/reactiva modeller som används i inbyggda system.

För språkspecifikationer används ofta operationell semantik som beskriver exekveringsregler; i hårdvara används modeller som beskriver pipelinering och samtidighet; i distribuerade system studeras exekveringsmodeller för koordination och felhantering. Verifikationsverktyg som Petri-nät och processkalkyler används för att modellera och analysera beteende.

Användningsområden inkluderar mjukvaruutveckling, realtidssystem, inbyggda system, dataflödes- och arbetsflödesapplikationer samt simulering och forskning. Viktiga kriterier vid jämförelse av modeller är determinism, förutsägbarhet, overhead, skalbarhet och hur lätt det är att uttrycka samtidighet och kommunikation.

Historiskt dominerade den sekventiella modellen tidigt, varefter konkurrens- och distribuerade modeller utvecklades för att utnyttja flerkärniga och nätverksbaserade system. Valet av exekveringsmodell påverkar språkdesign, utvecklingsmetoder och prestanda.