Rinnakkaisuus

Rinnakkaisuus (engl. concurrency, parallelism) tarkoittaa tietotekniikassa ongelman ratkaisemista siten, että sen osaongelmat ratkaistaan joko näennäisesti tai aidosti yhtä aikaa rinnakkaisissa laskennoissa. 
Laskennat voidaan suorittaa myös monessa tietokoneessa eli klusterissa, jolloin yleensä käytetään termiä hajautettu järjestelmä.
Eräissä tapauksissa erotellaan rinnakkaisuus (engl. parallel) ja yhtäaikaisuus (engl. concurrent) käsitteen selkeyden vuoksi. Esimerkiksi Flynnin luokittelussa SIMD-malli kuvataan rinnakkaisena mutta ei yhtäaikaisena, koska käsittelymalli ei sisällä vuoronnusta.

Tehtävätason rinnakkaisuus

Perinteisesti prosessi (engl. process) on tarkoittanut yhtä ajossa olevaa ohjelmaa. Rinnakkaisuus on tällöin sitä, että järjestelmässä on useita prosesseja ajossa yhtä aikaa. Näillä prosesseilla ei tarvitse olla mitään yhteistä, ja kukin niistä voi ratkaista omaa laskentaansa. Toisaalta prosessit voivat myös kommunikoida keskenään, jolloin niiden välille syntyy riippuvuuksia ja suoritettava laskenta on ainakin jossain määrin yhteinen. Käyttöjärjestelmän tehtävänä on suojata prosessit toisiltaan, tarjota niille mekanismeja keskinäiseen kommunikointiin ja päättää, mikä prosessi milloinkin on ajovuorossa (skedulointi, engl. scheduling eli vuoronnus). 
Saman prosessin sisällä olevia rinnakkaisia itsenäisesti vuoronnettavia ohjelman osia kutsutaan yleensä säikeiksi (engl. thread), mutta myös termejä tehtävä (engl. task) ja kevytprosessi (engl. light-weight process) käytetään jonkin verran. Säie eroaa prosessista siten, että säikeellä ei ole omia resursseja kuten muistia, auki olevia tiedostoja ja niin edelleen, vaan se käyttää sen prosessin resursseja, johon se kuuluu. Säikeet ovat nykyään suosittu tapa toteuttaa laskennan rinnakkaisuutta yhden koneen sisällä,
jos käyttöjärjestelmä tukee säikeitä.
Jos tietokoneessa on vain yksi suoritin, voi ainoastaan yksi prosessi (tai yksi säie) kerrallaan olla ajossa. Muut prosessit joutuvat odottamaan vuoroaan. Tämä ei aina aiheuta todellista hidastumista, sillä useimmat prosessit pyytävät välillä oheislaitteilta palvelupyyntöjä, joita ne joutuvat odottamaan. Odotuksen aikana voidaan hyvin suorittaa toista prosessia.
Mikäli tietokoneessa on useita suorittimia (moniprosessointi), voi ajossa olla niin monta prosessia (tai säiettä) kuin on suorittimiakin. Yleensä järjestelmän teho ei kuitenkaan kasva lineaarisesti suorittimien määrän myötä, sillä suorittimet häiritsevät hieman toisiaan käsitellessään yhteistä fyysistä muistia tai ajaessaan käyttöjärjestelmän ytimen koodia.

Testaaminen

Testauksen kannalta rinnakkaisohjelmien perusongelma on ajoituksen muuttuminen ajokerrasta toiseen. Ajoituksen muuttuminen aiheuttaa sen, että sama ohjelma voidaan ajaa läpi hyvin monella eri tapaa, ja testausvaiheessa on mahdotonta saada aikaan kaikkia näitä mahdollisia laskentoja. Pienikin muutos ympäristössä voi muuttaa olennaisesti ajoitusta ja jokin piilevä virhe tulee näkyviin. Tätä voi kuvata myös tilaräjähdyksenä: perinteinen ohjelma suoritetaan sarjallisesti mahdollisten kontrollirakenteiden ohjaamana, mutta kuitenkin siten, että ohjelmalla on yksi ohjelmalaskuri, joka määrää laskennan sen hetkisen tilan yhdessä muistin sisällön kanssa. Rinnakkaisessa järjestelmässä ohjelmalaskureita on useita, eivätkä kaikki ohjelmat suorita samaa ohjelmakoodia. Laskennan tila on siis ohjelmalaskureiden ja muistin sisällön määräämä, jolloin mahdollisia tiloja on moninkertainen määrä sarjalliseen ohjelmaan verrattuna.