Desafíos y estrategias en sistemas concurrentes

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Questions and Answers

¿Cuál de las siguientes opciones describe con mayor precisión el desafío fundamental en los sistemas concurrentes?

Coordinar el acceso a recursos compartidos y la sincronización de procesos para evitar condiciones de carrera e inconsistencias en los datos. (correct)
Garantizar la ejecución secuencial de tareas para evitar conflictos, sacrificando el potencial de paralelismo.
Maximizar la utilización de la CPU minimizando el tiempo de inactividad, independientemente de la corrección de los resultados.
Implementar interfaces gráficas de usuario interactivas que permitan la monitorización en tiempo real del rendimiento del sistema.

En el contexto de sistemas distribuidos, ¿cuál de las siguientes afirmaciones representa un desafío único en comparación con los sistemas concurrentes?

La necesidad de gestionar eficientemente el acceso a la memoria compartida entre múltiples hilos de ejecución.
La complejidad inherente a la programación de algoritmos que explotan el paralelismo a nivel de instrucción.
La dificultad de asegurar la exclusión mutua en el acceso a recursos críticos dentro de un único proceso.
La latencia variable y la potencial falta de fiabilidad de la red de comunicación entre los nodos del sistema. (correct)

¿Qué implicación tiene la granularidad de la concurrencia en el rendimiento de un sistema concurrente?

El rendimiento se maximiza al usar una granularidad que minimice la contención de memoria caché.
La granularidad no afecta el rendimiento, ya que este depende únicamente de la velocidad del procesador y la cantidad de memoria disponible.
Una granularidad gruesa reduce la sobrecarga de gestión, pero puede limitar el paralelismo y la utilización de recursos. (correct)
Una granularidad fina siempre mejora el rendimiento al maximizar el paralelismo, independientemente de la sobrecarga de gestión.

¿Cuál de las siguientes estrategias es más adecuada para mitigar los efectos de la contención en memoria compartida en sistemas concurrentes?

Utilizar estructuras de datos inmutables y técnicas de copia al escribir para reducir la necesidad de sincronización. (D) Signup and view all the answers

En el contexto de la sincronización en memoria compartida, ¿cuál es el riesgo principal asociado con el uso excesivo de bloqueos (locks)?

Aumento de la probabilidad de interbloqueo (deadlock) y reducción del rendimiento debido a la contención. (C) Signup and view all the answers

¿Cuál de las siguientes describe mejor la diferencia entre un semáforo binario y un mutex?

Un semáforo binario puede ser liberado por cualquier hilo, mientras que un mutex solo puede ser liberado por el hilo que lo adquirió. (D) Signup and view all the answers

Considerando el problema de los filósofos cenando, ¿cuál de las siguientes soluciones NO previene el interbloqueo?

Asignar un número aleatorio a cada filósofo que determina el tiempo que esperará para tomar un tenedor antes de renunciar. (D) Signup and view all the answers

En la gestión de concurrencia, ¿cuál es el impacto de la afinidad de hilos (thread affinity) en el rendimiento de un sistema?

Puede mejorar el rendimiento al reducir la migración de hilos entre núcleos, aumentando la probabilidad de reutilizar datos en la caché. (D) Signup and view all the answers

Considerando la Opción 1, donde la sentencia es `begin a:= x+y; print(a) end`, ¿qué condición adicional garantizaría que siempre se imprima el valor 10, asumiendo que inicialmente `x+y==10`?

No se requiere ninguna condición adicional, siempre se imprimirá 10. (C) Signup and view all the answers

En la Opción 2, la sentencia `< a:= x+y; print(a); >` se presenta entre corchetes angulares. ¿Qué implicación tiene el uso de estos corchetes en el contexto de concurrencia?

Significa que la sentencia debe ser tratada como una sección crítica y ejecutarse atómicamente. (B) Signup and view all the answers

Respecto a la atomicidad de la sentencia `begin-end` en la Opción 2, ¿cuál de las siguientes afirmaciones es correcta?

La sentencia <code>begin-end</code> en la Opción 2 (entre corchetes) es atómica debido a la notación utilizada. (D) Signup and view all the answers

En el contexto de la copia concurrente de un fichero `f` a otro `g` usando `cobegin-coend`, ¿cuál es el principal desafío para garantizar que el fichero `g` sea una copia exacta de `f`?

Garantizar que los procesos concurrentes no lean el mismo ítem de <code>f</code> simultáneamente y mantener el orden correcto al escribir en <code>g</code>. (C) Signup and view all the answers

Si múltiples procesos intentan `escribir(g, x)` concurrentemente, ¿qué mecanismo se necesita para asegurar la integridad de los datos en el archivo `g`?

Un semáforo que proteja el acceso al archivo <code>g</code>. (A) Signup and view all the answers

Al implementar la copia concurrente de archivos con `cobegin-coend`, ¿cómo se manejaría la condición `fin(f)` para asegurar que todos los procesos terminen correctamente?

Se utiliza una variable compartida protegida por un mutex que indica si <code>fin(f)</code> es verdadero, permitiendo que los procesos terminen de manera coordinada. (B) Signup and view all the answers

Supongamos que se divide la copia del archivo `f` en segmentos y se asigna cada segmento a un proceso diferente en el bloque `cobegin-coend`. ¿Qué problema podría surgir si los segmentos no se procesan en orden?

El archivo <code>g</code> contendría los datos de <code>f</code> en un orden incorrecto. (C) Signup and view all the answers

En el contexto de accesos concurrentes a archivos, ¿qué diferencia fundamental existe entre acceder al mismo archivo y acceder a archivos distintos?

Acceder al mismo archivo requiere mecanismos de sincronización más complejos para evitar corrupción de datos, mientras que acceder a archivos distintos puede tener menos restricciones. (D) Signup and view all the answers

¿Cuál de las siguientes afirmaciones describe mejor el propósito de la instrucción `v := leer(f)` al comienzo del proceso `CopiaSecuencial`?

Inicializa la variable <code>v</code> con el primer valor del archivo <code>f</code>, actuando como una 'lectura adelantada'. (C) Signup and view all the answers

En el contexto de los programas concurrentes construidos con `cobegin-coend` y `fork-join`, ¿qué implicación tiene un grafo de precedencia con un camino crítico largo en el rendimiento del programa?

Implica que la ejecución está limitada por la longitud del camino crítico, reduciendo el beneficio de la concurrencia. (C) Signup and view all the answers

Considerando el fragmento de código concurrente que utiliza `cobegin` anidados, ¿cuál es la consecuencia principal de tener bloques `cobegin` dentro de otros bloques `cobegin`?

Permite una mayor granularidad en la definición de las dependencias entre tareas. (A) Signup and view all the answers

¿Cuál es la diferencia fundamental entre el uso de `cobegin-coend` y `fork-join` para la concurrencia en programación?

<code>cobegin-coend</code> define un número fijo de procesos concurrentes, mientras que <code>fork-join</code> permite una mayor flexibilidad en la creación y gestión de procesos. (A) Signup and view all the answers

En un sistema de tiempo real que captura impulsos de un contador de energía eléctrica, ¿qué tipo de restricciones de tiempo son más críticas y por qué?

Restricciones de tiempo duras (hard real-time), ya que la pérdida de un impulso podría llevar a una medición incorrecta y tener consecuencias económicas. (B) Signup and view all the answers

Si se modifica el código `CopiaSecuencial` para que utilice acceso directo en lugar de secuencial, ¿cuál sería el principal beneficio y el principal desafío?

Beneficio: acceso más rápido a cualquier parte del archivo. Desafío: necesidad de gestionar los indicadores de posición de lectura/escritura. (A) Signup and view all the answers

¿Qué problema podría surgir al convertir un programa secuencial como `CopiaSecuencial` en un programa concurrente sin una planificación adecuada?

Aumento en la probabilidad de deadlocks y condiciones de carrera. (D) Signup and view all the answers

En el contexto de la concurrencia, ¿qué representa un grafo de precedencia y cómo se utiliza para optimizar la ejecución de un programa?

Un grafo de precedencia representa las dependencias de datos entre las tareas y se utiliza para determinar el orden de ejecución óptimo para maximizar el paralelismo. (B) Signup and view all the answers

¿Cuál de las siguientes afirmaciones describe con mayor precisión el problema fundamental ilustrado por el programa concurrente dado, donde `x` se incrementa en procesos separados?

A pesar de usar diferentes registros para el incremento, la actualización de la variable compartida <code>x</code> no es atómica, lo que podría resultar en una condición de carrera donde se pierden actualizaciones. (D) Signup and view all the answers

Considerando el proceso `P` dado y la sentencia `S ≡ z := i + 1`, ¿qué afirmación describe mejor la atomicidad de `S` y su posible impacto en otros procesos concurrentes?

<code>S</code> es atómica porque la asignación de un valor a <code>z</code> se realiza en un solo paso, lo que significa que otros procesos no pueden observar estados intermedios. (A) Signup and view all the answers

Dado el proceso `P` y la sentencia `S ≡ z := 2 * x + j`, ¿cuál es la principal preocupación con respecto a la atomicidad y la concurrencia?

La sentencia no es atómica debido a la lectura de variables compartidas (<code>x</code>) y la variable local (<code>j</code>), seguida de una operación aritmética y una asignación, lo que puede llevar a inconsistencias si <code>x</code> es modificada concurrentemente por otro proceso. (D) Signup and view all the answers

En un sistema concurrente, ¿cuál es la implicación más crítica de que una sección de código no sea atómica?

Puede llevar a condiciones de carrera y resultados impredecibles debido a la intercalación de operaciones de diferentes hilos, comprometiendo la integridad de los datos. (C) Signup and view all the answers

¿Qué estrategia de sincronización es más adecuada para asegurar la atomicidad de una operación de actualización compleja sobre una variable compartida en un entorno concurrente?

Emplear semáforos para controlar el acceso simultáneo a la variable compartida, permitiendo que solo un hilo la modifique a la vez. (B) Signup and view all the answers

En el contexto de la programación concurrente, ¿cómo afecta la granularidad de los bloqueos al rendimiento y la complejidad del código?

Los bloqueos de grano fino mejoran el rendimiento al maximizar la concurrencia, pero aumentan la complejidad del código debido a la necesidad de gestionar múltiples bloqueos. (B) Signup and view all the answers

¿Qué riesgo específico se introduce al utilizar bloqueos (locks) para asegurar la atomicidad en programas concurrentes, y cómo se puede mitigar?

Los bloqueos pueden causar inanición (starvation) si un hilo nunca puede acceder al recurso, mitigado mediante políticas de asignación justas. (C) Signup and view all the answers

¿Cuál de las siguientes opciones describe mejor el problema del interbloqueo (deadlock) en sistemas concurrentes?

Una situación en la que dos o más hilos están bloqueados indefinidamente, esperando mutuamente a que el otro libere un recurso. (B) Signup and view all the answers

¿Cuál de las siguientes opciones describe con mayor precisión el tiempo de ejecución $P1$, donde dos instancias concurrentes de `Sort` se ejecutan en el mismo procesador?

$P1 = 2(\frac{(2^{n-1})(2^{n-1} - 1)}{2}) + 2^n$ (D) Signup and view all the answers

En el contexto del algoritmo paralelo, ¿cuál es la interpretación correcta de la expresión '$k(k-1)/2$'?

Indica el número de iteraciones del bucle interno en el procedimiento <code>Sort</code> sobre un segmento de tamaño k. (C) Signup and view all the answers

Si $S$ representa el tiempo que tarda la versión secuencial del algoritmo, y se define como $S = 2^{2n-1} - 2^{n-1} + 2^n$, ¿cómo se compara $S$ con $P1$ y $P2$ en términos de eficiencia?

Es la menos eficiente, especialmente a medida que $n$ aumenta. (D) Signup and view all the answers

¿Cuál es el tiempo de ejecución $P2$ si cada instancia de `Sort` se ejecuta en un procesador distinto?

$P2 = \frac{(2^{n-1})(2^{n-1} - 1)}{2} + 2^n$ (A) Signup and view all the answers

Considerando que el procedimiento `Merge` tarda $p$ unidades de tiempo en un vector con $p$ entradas, ¿qué implicación tiene esta afirmación en el rendimiento general del algoritmo paralelo?

Representa una sobrecarga que afecta principalmente al algoritmo paralelo. (A) Signup and view all the answers

¿Qué optimización podría reducir el tiempo total de ordenamiento en la versión paralela?

Optimizar el procedimiento <code>Merge</code> para reducir su tiempo de ejecución. (B) Signup and view all the answers

En el contexto de la función `Copiar(escribir, leer, superior)`, ¿cuál es su propósito principal dentro del algoritmo de ordenamiento por mezcla?

Mover elementos desde el vector original al vector auxiliar. (C) Signup and view all the answers

¿Cuál es la principal diferencia en la complejidad temporal entre las versiones secuencial y paralela del algoritmo discutido, asumiendo un número suficiente de procesadores disponibles?

La versión secuencial tiene una complejidad cuadrática, mientras que la paralela puede acercarse a una complejidad lineal. (D) Signup and view all the answers

¿Cuál de las siguientes afirmaciones describe con mayor precisión la lógica detrás de las líneas 7 y 8 en los procesos P0 y P1?

Las líneas 7 y 8 implementan una forma de espera ocupada (busy-waiting) combinada con cesión temporal para evitar el interbloqueo. (C) Signup and view all the answers

Considerando que tanto `b0` como `b1` son `true`, ¿cuál es la consecuencia más probable si la línea 7 en ambos procesos (P0 y P1) se comentara accidentalmente?

La sección crítica será accedida de forma concurrente por ambos procesos, invalidando la exclusión mutua. (A) Signup and view all the answers

¿Qué problema fundamental podría surgir en este código si la sección crítica es significativamente más larga para P0 que para P1?

P1 experimentaría inanición, ya que P0 mantendría <code>b0</code> en <code>true</code> por más tiempo, impidiendo que P1 acceda a su sección crítica. (A) Signup and view all the answers

Si se quisiera modificar el protocolo para dar prioridad a P1 sobre P0 cuando ambos intentan acceder a la sección crítica simultáneamente, ¿qué cambio sería más efectivo en las líneas existentes?

Añadir una pausa aleatoria más larga en la línea 7 de P0 para que sea menos probable que vuelva a cerrar el paso inmediatamente. (D) Signup and view all the answers

¿Qué implicación tendría cambiar el tipo de las variables `b0` y `b1` de `boolean` a un tipo entero con valores mayores a uno?

Introduciría la necesidad de operaciones atómicas para modificar las variables, complicando el protocolo de entrada y salida. (A) Signup and view all the answers

En un entorno donde los procesos P0 y P1 se ejecutan en núcleos de procesamiento separados pero comparten la misma memoria, ¿podría el retraso en la consistencia de la caché afectar la correcta ejecución de este protocolo?

Sí, si un núcleo no ve inmediatamente la actualización de <code>b0</code> o <code>b1</code> realizada por el otro núcleo, podría entrar incorrectamente a la sección crítica. (D) Signup and view all the answers

Analizando la estructura del código, ¿cuál es la principal desventaja del enfoque implementado en términos de eficiencia del procesador?

El 'busy-waiting' en los bucles <code>while</code>, que consume ciclos de CPU innecesariamente mientras se espera que el otro proceso libere el acceso. (D) Signup and view all the answers

Si este protocolo se utilizara en un sistema de tiempo real, ¿qué consideración adicional sería crucial para garantizar su aplicabilidad?

Todas las anteriores. (D) Signup and view all the answers

Flashcards

Sistemas Concurrentes

¿Qué son los sistemas concurrentes?

Sistemas Distribuidos

¿Qué son los sistemas distribuidos?