Sesión de teoría: Introducción a la concurrencia (2/6)

Summary

Este video aborda la evolución de la concurrencia en los sistemas operativos, destacando su importancia desde sus inicios. Se explica cómo la capacidad de ejecutar múltiples tareas simultáneamente optimiza el uso de los recursos, como la CPU, y permite mejorar la experiencia del usuario al realizar tareas como navegar por internet, escuchar música o escribir documentos de forma concurrente. A lo largo del tiempo, la concurrencia ha evolucionado desde su implementación mediante librerías externas hasta la integración en lenguajes de programación. También se abordan los hilos como la unidad básica de ejecución concurrente y la importancia de gestionar su acceso a los recursos para evitar problemas como la corrupción de datos.

Takeaways

• 😀 La concurrencia en los sistemas operativos surgió en sus primeras fases para permitir ejecutar múltiples tareas y optimizar el uso de la CPU.
• 😀 La concurrencia mejora la eficiencia al permitir que diferentes procesos y tareas se ejecuten de forma paralela, maximizando el uso de recursos como el procesador.
• 😀 Un beneficio clave de la concurrencia es la optimización del uso de la CPU, que es mucho más rápida que otros componentes, como discos duros y pantallas.
• 😀 Gracias a la concurrencia, se puede dividir un programa en tareas más pequeñas y ejecutarlas en diferentes núcleos del procesador, mejorando la rapidez del sistema.
• 😀 La concurrencia también distribuye los recursos de manera más justa entre los procesos, permitiendo que no se bloqueen mutuamente, como al escuchar música mientras se escribe.
• 😀 Los lenguajes de programación evolucionaron para integrar la concurrencia, pasando de depender de librerías externas del sistema operativo a ofrecer soporte nativo.
• 😀 Aunque los primeros compiladores intentaban convertir el código en programas concurrentes, a menudo no aprovechaban todo el potencial de la ejecución paralela, lo que limitaba el rendimiento.
• 😀 En los años 80, aparecieron sistemas operativos que permitían no solo múltiples procesos concurrentes, sino también tareas dentro de cada proceso, mejorando aún más la concurrencia.
• 😀 Los hilos, también conocidos como procesos ligeros, son la unidad básica de ejecución concurrente y permiten que diferentes flujos de ejecución se realicen simultáneamente.
• 😀 La programación concurrente requiere coordinar el acceso a los datos compartidos entre los hilos para evitar la corrupción de los mismos, lo que se denomina 'seguridad' o 'safety'.

Q & A

¿Por qué la concurrencia es importante en los sistemas operativos?

La concurrencia es importante porque permite ejecutar varias tareas de manera simultánea, optimizando el uso de los recursos, especialmente la CPU, que es mucho más rápida que otros componentes como los discos duros o las pantallas. Además, facilita la ejecución de múltiples tareas como navegar por internet y escuchar música al mismo tiempo.

¿Cómo ayuda la concurrencia a mejorar el rendimiento de un programa?

La concurrencia permite dividir un programa en múltiples tareas que se pueden ejecutar en paralelo, aprovechando al máximo la capacidad de los procesadores y acelerando la ejecución del programa.

¿Cuáles son los beneficios de la concurrencia a nivel de recursos?

La concurrencia permite un reparto más justo de los recursos del sistema, ya que varios programas pueden ejecutarse sin tener que esperar que otro termine. Esto mejora la eficiencia y permite realizar varias tareas a la vez.

¿Cómo afecta la concurrencia al desarrollo de software?

Inicialmente, la concurrencia no estaba integrada en los lenguajes de programación, por lo que los programadores dependían de librerías del sistema operativo. Esto complicaba el desarrollo. Con el tiempo, se desarrollaron lenguajes de programación que permiten crear programas concurrentes de manera más directa.

¿Qué problemas se presentaban al usar compiladores para generar programas concurrentes?

Los compiladores automáticos no aprovechaban completamente las oportunidades de ejecución en paralelo. Muchas de las ejecuciones posibles no se identificaban, lo que resultaba en un rendimiento subóptimo.

¿Qué son los hilos en programación concurrente?

Los hilos son la unidad básica de ejecución concurrente. Son flujos de ejecución dentro de un proceso que pueden ejecutarse simultáneamente y de manera asíncrona, es decir, no sabemos exactamente cuándo se ejecutarán, ya que depende del sistema operativo o la máquina virtual.

¿Por qué es importante coordinar el acceso a los datos compartidos entre hilos?

Es crucial coordinar el acceso a los datos compartidos entre hilos para evitar la corrupción de los datos. Sin esta coordinación, varios hilos podrían intentar modificar los mismos datos al mismo tiempo, lo que causaría inconsistencias.

¿Qué significa 'vitalidad' en el contexto de la concurrencia?

La vitalidad, o 'liveliness', se refiere a la necesidad de mantener constantemente en uso la CPU, aprovechando al máximo su capacidad de procesamiento para asegurar que los recursos del sistema se utilicen de manera eficiente.

¿Qué es un proceso ligero o hilo en términos de recursos?

Un hilo, o proceso ligero, es un tipo de proceso que comparte el mismo espacio de direcciones que otros hilos dentro del mismo proceso. Aunque comparten muchas zonas de memoria, también tienen áreas específicas para cada hilo, lo que les permite ejecutar tareas concurrentes sin interferir entre sí.

¿Cómo se gestionan los hilos en un sistema operativo o máquina virtual?

Los hilos son gestionados por el sistema operativo o la máquina virtual, que decide cuándo deben ejecutarse en los procesadores disponibles. Este control de la ejecución es lo que permite la concurrencia, donde múltiples hilos pueden trabajar al mismo tiempo, dependiendo de los recursos disponibles.