Sesión de teoría: Introducción a la concurrencia (1/6)

Summary

Este tema explora el concepto de concurrencia, destacando su importancia en el uso eficiente del hardware, especialmente en procesadores multinúcleo. Se explica cómo la programación secuencial puede desperdiciar la potencia de los procesadores, y cómo la concurrencia permite ejecutar múltiples procesos simultáneamente para mejorar el rendimiento. Además, se abordan los desafíos de sincronización y comunicación entre procesos concurrentes, con ejemplos prácticos que ilustran cuándo y por qué ciertos algoritmos pueden ser paralelizados. El objetivo es lograr programas deterministas y eficientes, aprovechando al máximo los recursos del sistema sin errores en el resultado final.

Takeaways

• 😀 El hardware moderno, como el de los dispositivos móviles, tiene múltiples núcleos de procesamiento, lo que permite aprovechar mejor los recursos mediante la concurrencia.
• 😀 El software debe ser capaz de utilizar todos los núcleos disponibles para no desperdiciar el potencial del hardware.
• 😀 La concurrencia es clave para hacer que un programa aproveche las capacidades de procesamiento de múltiples núcleos de una máquina.
• 😀 La concurrencia no es aplicable a todos los algoritmos; solo aquellos con la posibilidad de ejecución simultánea son adecuados para ser paralelizados.
• 😀 Un algoritmo secuencial con dependencias entre variables no se puede ejecutar de manera concurrente sin que se produzcan resultados incorrectos.
• 😀 Si un algoritmo tiene operaciones independientes entre sí, como la asignación de variables que no se dependen entre sí, puede ejecutarse de forma concurrente para mejorar el rendimiento.
• 😀 La sincronización y la comunicación son dos problemas clave cuando se trabaja con programación concurrente.
• 😀 La sincronización asegura que las operaciones se ejecuten en el orden correcto y no haya conflictos entre procesos.
• 😀 La comunicación entre procesos es necesaria para compartir datos entre ellos, especialmente en procesos que dependen de otros para completar su ejecución.
• 😀 La programación concurrente debe ser determinista, es decir, el resultado debe ser siempre el mismo sin importar el número de procesadores o el orden en que se ejecutan las operaciones.

Q & A

¿Por qué la concurrencia es importante en el contexto de los procesadores modernos?

La concurrencia es esencial porque los procesadores modernos, especialmente los de múltiples núcleos, tienen el potencial de realizar múltiples tareas al mismo tiempo. Si no se aprovecha correctamente, el software no utilizará toda la potencia del hardware disponible, lo que resultaría en un desempeño subóptimo.

¿Qué diferencia hay entre hardware y software en términos de velocidad de las máquinas?

El hardware es lo que hace que una máquina sea rápida, pero el software puede ralentizarla si no se optimiza correctamente. Esto se relaciona con la eficiencia en la ejecución del código y la capacidad de aprovechar los recursos disponibles, como los núcleos de un procesador.

¿Qué significa que un algoritmo sea 'concurrente'?

Un algoritmo es concurrente si tiene la posibilidad de ejecutar múltiples tareas al mismo tiempo, es decir, si tiene partes que pueden ser procesadas simultáneamente sin interferir entre sí.

¿Cuál es la importancia de las dependencias en un algoritmo al trabajar con concurrencia?

Las dependencias son cruciales porque determinan si las partes de un algoritmo pueden ejecutarse en paralelo. Si un fragmento de código depende del resultado de otro, no puede ejecutarse de manera concurrente, ya que afectaría el resultado final.

¿Por qué el código con dependencias no puede ejecutarse de manera concurrente?

El código con dependencias no puede ejecutarse concurrentemente porque cada tarea depende de los resultados de otras. Si se ejecutan en orden incorrecto, los valores podrían ser incorrectos, lo que llevaría a un resultado no determinista.

En el ejemplo de la suma de a + b + c y d + e, ¿qué problemas surgen al intentar hacerlo concurrente?

Los problemas que surgen son la **comunicación** y la **sincronización**. La sincronización es necesaria para asegurar que la multiplicación no se ejecute antes de que ambas sumas (a+b+c y d+e) se completen. La comunicación es fundamental para compartir los resultados entre procesos.

¿Qué es la sincronización en el contexto de la concurrencia?

La sincronización es el proceso de asegurar que las operaciones concurrentes se realicen en el orden correcto, es decir, que una tarea no se ejecute hasta que su dependencia haya terminado, para evitar errores y resultados incorrectos.

¿Qué diferencia hay entre los problemas de comunicación y sincronización en la concurrencia?

La **comunicación** se refiere al intercambio de información entre tareas concurrentes, mientras que la **sincronización** se enfoca en garantizar que las tareas se ejecuten en el orden adecuado para evitar resultados erróneos.

¿Qué significa que un programa concurrente sea determinista?

Un programa concurrente es determinista si siempre produce el mismo resultado, independientemente del número de procesadores utilizados o el orden en que se ejecuten las operaciones. Esto asegura que el programa sea predecible y fiable.

¿Por qué la concurrencia puede ser un desafío en términos de seguridad y confiabilidad?

La concurrencia presenta desafíos porque las operaciones deben gestionarse cuidadosamente para evitar condiciones de carrera, errores de sincronización y problemas de comunicación, que pueden hacer que el programa funcione de manera impredecible o incorrecta.