Tehtävärinnakkaisuus

Tehtävärinnakkaisuus on rinnakkaislaskennan muoto, jossa ohjelman työkuorma jaetaan erillisiin tehtäviin, jotka voidaan suorittaa samanaikaisesti riippuvuuksien sallimalla tavalla. Tavoitteena on hyödyntää useita suoritusyksiköitä, kuten CPU-ytimiä, ja sovittaa suoritus dynaamisesti muuttuviin kuormituksiin. Toisin kuin data-rinnakkaisuus, jossa sama operaatio suoritetaan useilla dataelementeillä, tehtävärinnakkaisuudessa korostuu työn jako ja riippuvuuksien hallinta.

Tehtävät muodostavat usein riippuvuuksista koostuvan tehtäväverkon (DAG), jossa reunat määrittävät, mitkä tehtävät voivat alkaa ennen muita. Ajo (scheduler) vastaa tehtävien jakamisesta, kuormituksen tasapainottamisesta ja synkronoinnista. Käytännössä toteutukset ovat tehtäväpohjaisia runtimes - esimerkiksi thread pool -ja erilaiset futures- ja promises-mekanismit. Esimerkkejä kielikehityksiltä: C++: OpenMP, Intel TBB; Java: ForkJoinPool; .NET: Task Parallel Library.

Edut ja haasteet: Tehtävärinnakkaisuus parantaa skalautuvuutta epäyhtenäisiin töihin ja mahdollistaa paremman vasteenhallinnan I/O- ja verkko-operaatioissa sekä suurissa työkuormissa. Haasteita ovat tehtävien liiallinen luominen ja hallinta, liian pieneksi hiottu tai liian suuriksi jätetty granulaatio, tietojen välinen tehokas locality sekä synkronoinnin kustannukset.

Käyttökohteita ovat suurten simulointien ja laskennallisten mallien sekä grafiikan renderöinnin, palvelinarkkitehtuurien ja datatuotannon kaltaiset järjestelmät, joissa työ seuraa riippuvuuksilla määriteltyä tehtäväverkostoa ja mahdollistaa tehokkaan, hajautetun suorituksen. Tehtävärinnakkaisuus on olennainen osa monien nykyaikaisten rinnakkaisuus- ja parallellisuusmalleja.