Ciencias de la Computación (plan 2013) 2025-1

Octavo Semestre, Computación Concurrente

Inicio de clase: 5 de Agosto de 2024

Fin de clase: 22 de Noviembre de 2024

Objetivo General

“Concurrency is about dealing with lots of things at once. Parallelism is about doing lots of things at once.” [Rob Pike]

El objetivo general del curso es proporcionar a los estudiantes una comprensión profunda de los fundamentos teóricos y prácticos de la concurrencia en el ambito de la computación. Se capacitará a los estudiantes para que puedan diseñar, implementar y gestionar de manera efectiva sistemas y aplicaciones concurrentes, aprovechando al máximo los beneficios de la concurrencia y garantizando la correcta coordinación y sincronización de tareas concurrentes en entornos de computación modernos.

Durante el curso, los estudiantes explorarán conceptos clave, como la concurrencia, el paralelismo, la comunicación y la sincronización, y adquirirán habilidades prácticas para identificar y solucionar problemas inherentes a la programación concurrente. Se familiarizarán con modelos de programación concurrente, como hilos, procesos, calendarización y eventos, y aprenderán a utilizar técnicas y herramientas para asegurar la consistencia para evitar condiciones de carrera y gestionar eficientemente los recursos compartidos

Prerequisitos

• Introducción a las Ciencias de la Computación

• Estructuras de Datos

• Modelado y Programación

• Sistemas Operativos

• Y ... mucha perseverancia, entusiasmo y ganas de aprender.

Herramientas

• Google Classroom: https://classroom.google.com/
  Código de clase: putjgyr

• Github Classroom: https://classroom.github.com/

Evaluación

• Exámenes: 30%

• Tareas: 35%

• Laboratorio: 35%

• Actividad Opcional: 10%

Reglas

• En la calificación final a partir de 0,5 se redondeará al entero superior próximo siempre y cuando sea una calificación aprobatoria [>= 6,0]. Por ejemplo, si el alumno obtiene un promedio de 7, 5 su calificación final será 8.0. En cambio, si es 5,9 se quedará en 5,0.

• El NP solo se considerará si el alumno no ha realizado NINGUNA entrega, o por petición escrita del interesado siempre que haya obtenido un promedio mayor o igual que 7.

• No hay reposiciones ni examen final.

• Para la comunicación asíncrona entre alumnos y el grupo de profesores se utilizará Google Classroom.

• La rúbrica de Actividad Opcional constará de la realización de al menos 40 preguntas creadas en socrative que hagan referencia a los temás y conceptos vistos en la clase organizadas por tema. Se realizará una primera entrega a medidados del curso y la segunda parte seria al finalizar las clases. Se deben considerar varios tipos de preguntas.

Temario

1. Introducción
   • ¿Porqué utilizar Concurrencia?
   • Concurrencia vs Paralelismo
   • Ley de Amhdal
   • Conceptos Básicos
2. El problema de la Exclusión Mutua
   • Sincronización
   • Definición de Candados
   • Algoritmo de Peterson
   • Algoritmo del Filtro
   • Algoritmo del Panadero
3. Consenso
   • Cotas Inferiores en Registros
   • Operaciones Atómicas
   • El problema del consenso
   • Consenso multivaluado vs Consenso Binario
   • Universalidad del Consenso
4. Construcción de Registros
   • Registros Safe, Regular y Atomicos
   • De Single-Reader a Multi-Reader
   • De Safe a Regular
   • Registro Single-Reader/Single-Writer Atómico
5. Monitores
   • Espera Ocupada y Bloqueo
   • Variables Condicionales
   • El Problema del Despertar Perdido
   • El Problema del Despertar Ficticio
   • Candado Reentrante
6. Sincronización con Objetos Concurrentes
   • El concepto de un Semáforo
   • Problema del Productor-Consumidor
   • Problema Priority Scheduling
   • Problema de los Lectores Escritores
   • Buffer compartido
7. Barreras
   • Barreras como forma de sincronización
   • Barrera para dos procesos
   • Barreras para N hilos
   • Barreras reutilizables
8. Temas selectos
   • Algoritmos de exclusión tolerantes a fallas de paro
   • Transacciones en memoria compartida

Más información

Para más información de las reglas de entrega y bibliografīa consultar el Syllabus que se encuentra en la sección Trabajo de Clase -> Recursos del sitio de google classroom.