Cilk ist eine parallele Programmiersprache, die am MIT von Charles E. Leiserson, Keith H. Randall und Silviu C. Craciunas. Sie basiert auf der Programmiersprache C und fügt einige Schlüsselwörter zur Unterstützung von Parallelität hinzu.
Cilk-Programme werden von einem Laufzeitsystem ausgeführt, das einen Pool von Arbeits-Threads verwaltet. Wenn eine Cilk-Funktion aufgerufen wird, legt das Laufzeitsystem einen neuen Thread an, um die Funktion auszuführen. Der erzeugte Thread kann wiederum andere Threads erzeugen, wodurch ein Baum von Threads entsteht.
Das Cilk-Laufzeitsystem ist so konzipiert, dass es mit jedem parallelen Programmiermodell arbeiten kann, z. B. mit gemeinsamem Speicher oder Message Passing. Das gebräuchlichste Modell ist jedoch das Shared-Memory-Modell, bei dem jeder Thread seine eigenen privaten Daten hat, aber auch auf gemeinsame Daten zugreifen kann.
Cilk bietet einige Schlüsselwörter zur Unterstützung der Parallelität. Das wichtigste ist "cilk_spawn", das einen neuen Thread zur Ausführung einer Funktion erzeugt. Der erzeugte Thread kann wiederum andere Threads erzeugen, wodurch ein Baum von Threads entsteht.
Das Schlüsselwort "cilk_sync" wird verwendet, um alle Threads in einem Cilk-Programm zu synchronisieren. Wenn ein Thread eine "cilk_sync"-Anweisung erreicht, wartet er, bis alle untergeordneten Threads beendet sind, bevor er fortfährt. Dadurch wird sichergestellt, dass alle Threads ihre Arbeit beendet haben, bevor das Programm fortgesetzt wird.
Das Cilk-Programmiermodell basiert auf dem Prinzip "Teilen und Erobern". Um ein Problem zu parallelisieren, wird es in kleinere Teilprobleme aufgeteilt, die dann parallel gelöst werden. Dieser Ansatz eignet sich gut für Probleme, die in unabhängige Teilprobleme unterteilt werden können.
Ein einfaches Beispiel für ein Cilk-Programm ist das "Hello, World!"-Programm:
#include <stdio.h>
int main() {
cilk_spawn printf("Hallo, ");
printf("World!\n");
cilk_sync;
return 0;
}
In diesem Programm wird die Zeichenfolge "Hello, World!" von zwei Threads gedruckt. Der erste Thread wird durch das Schlüsselwort "cilk_spawn" gestartet und druckt die Zeichenkette "Hello, ". Der zweite Thread, der Hauptthread, gibt die Zeichenkette "World!" aus. Das Schlüsselwort "cilk_sync" synchronisiert die beiden Threads, so dass die Zeichenkette "World!" erst gedruckt wird, wenn die Zeichenkette "Hello, " gedruckt wurde.
Cilk ist ein leistungsfähiges Werkzeug für die parallele Programmierung, hat aber auch ein paar Nachteile. Erstens können Cilk-Programme schwer zu verstehen und zu debuggen sein. Zweitens kann das Cilk-Laufzeitsystem langsam sein, insbesondere wenn viele Threads erzeugt werden. Schließlich unterstützt Cilk einige wichtige parallele Programmiermodelle nicht, z. B. die Datenparallelität.