È probabile che quando fai più cose contemporaneamente, come ascoltare musica mentre cucini o rispondere ai messaggi mentre cammini, stai facendo multitasking. Ma sai che anche il tuo computer può fare qualcosa di simile? Grazie alla programmazione parallela e concorrente, può sfruttare la potenza di tutti quei piccoli “mini-cervelli” chiamati core nei processori multi-core. Ma come funziona tutto ciò?
Prima di tutto capiamo cosa sono esattamente i core. Pensa a un core come a un singolo lavoratore. Più lavoratori hai (o più core nel caso del processore), più compiti puoi svolgere contemporaneamente. Un processore multi-core ha dunque più lavoratori a bordo e la programmazione parallela è il caposquadra che li gestisce affinché lavorino insieme efficientemente.
La programmazione parallela significa eseguire diversi pezzi di un programma simultaneamente. È come se chiedessi a quattro amici di montare ognuno un pezzo diverso di un mobile IKEA invece di farlo da solo uno dopo l’altro. Ogni amico lavora su un pezzo separatamente, ma tutti stanno lavorando allo stesso tempo per completare l’intero mobile più velocemente.
La programmazione concorrente, d’altra parte, è leggermente diversa ma altrettanto importante. È come se tu fossi in cucina preparando più piatti per una cena. Devi gestire diverse pentole sul fuoco, assicurandoti che nulla si bruci e che ogni piatto sia pronto per essere servito caldo. Anche se non puoi fisicamente lavorare su tutti i piatti esattamente nello stesso istante, passi rapidamente dall’uno all’altro coordinando la cottura. In termini di programmazione, significa avere più thread (sequenze di istruzioni eseguibili) che possono essere eseguiti in maniera apparentemente simultanea, anche su un processore con un solo core.
Ma come si fa a dividere un compito informatico in pezzi più piccoli da eseguire in parallelo? Questo è dove le cose si fanno tecniche. Un programma viene scritto dai programmatori in modo che possa essere diviso in diverse operazioni che possono essere eseguite indipendentemente l’una dall’altra, ma che alla fine lavorano tutte insieme per completare un processo.
Un esempio classico di questo è il calcolo parallelo, come per esempio nel rendering di immagini 3D nei video giochi. Se il tuo gioco ha una grafica mozzafiato, è probabilmente perché il processore nel tuo computer è stato in grado di calcolare i milioni di pixel sullo schermo in parallelo velocemente.
Affinché tutto questo funzioni senza intoppi, la programmazione parallela deve fare affidamento su alcune tecniche e strumenti specializzati. Uno di questi è il mutex, o lock mutuale esclusivo, che evita che due thread provino a eseguire lo stesso pezzo di codice nello stesso momento. È un po’ come fare in modo che due persone non cerchino di entrare dalla stessa porta nello stesso momento, evitando così imbarazzi e confusioni.
Inoltre, esiste qualcosa chiamato sincronizzazione. Quando si lavora in parallelo, talvolta è necessario assicurarsi che alcune parti del lavoro siano completate prima che altre possano iniziare; è un po’ come aspettare che l’acqua bolle prima di mettere la pasta nella pentola. La sincronizzazione aiuta a organizzare l’ordine in cui i thread devono avvenire.
Dopo aver distillato i compiti complessi in azioni più semplici e gestito con cura le interazioni tra di essi, possiamo ottenere il massimo dalla potenza di calcolo a nostra disposizione. Questo significa programmi che girano più velocemente, computer che lavorano in modo più efficiente e, naturalmente, utenti più felici che possono fare di più, meglio e in meno tempo.
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