Programación Concurrente y Atomicidad

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Questions and Answers

¿Cuáles de las siguientes instrucciones se pueden ejecutar concurrentemente según las condiciones de Bernstein?

x=y+a y x=x+1

x=a+1 y x=y+a

y=1 y x=a+1 (correct)

x=x+1 y y=1 (correct)

¿Por qué no pueden ejecutarse concurrentemente las instrucciones x=x+1 y x=a+1?

x=a+1 no tiene ninguna dependencia.

X es una variable constante.

Ambas escriben en la variable x. (correct)

No hay conflicto ya que escriben en diferentes variables.

¿Qué dependencia se presenta entre las instrucciones x=y+a y x=a+1?

Ambas dependen de la variable y.

Ambas dependen de la variable x. (correct)

X es dependiente de la variable a.

No tienen dependencia entre ellas.

De las siguientes afirmaciones, ¿cuál es correcta sobre las instrucciones b) y c)?

Pueden ejecutarse concurrentemente sin problemas. Signup and view all the answers

¿Qué condiciones deben cumplirse para que dos instrucciones se puedan ejecutar de manera concurrente?

No deben haber dependencias en las variables que escriben o leen. Signup and view all the answers

¿Qué se entiende por abstracción en programación concurrente?

La capacidad de encapsular información del diseño y ejecución. Signup and view all the answers

La interfoliación en programación concurrente se refiere a:

La mezcla de secuencias de instrucciones de procesos secuenciales. Signup and view all the answers

¿Qué son las instrucciones atómicas?

Instrucciones que se ejecutan de manera indivisible y sin interferencias. Signup and view all the answers

¿Cuál de las siguientes es una característica de la atomicidad?

La ejecución de secuencias de instrucciones sin interrupciones. Signup and view all the answers

¿Cuál es una consecuencia de utilizar operaciones no atómicas en un entorno concurrente?

Condiciones de carrera que provocan resultados erróneos. Signup and view all the answers

¿Cuál es la función principal de las operaciones atómicas en programación concurrente?

Aseguran la integridad y coherencia de los datos. Signup and view all the answers

Cuando se habla de contención en procesos concurrentes, se refiere a:

El acceso simultáneo de dos o más procesos a un recurso común. Signup and view all the answers

¿Qué se entiende por atomicidad en el contexto de programación?

La ejecución de una operación como una unidad indivisible. Signup and view all the answers

¿Qué significa la vivacidad en programación concurrente?

La posibilidad de que un proceso no se congele o quede estancado. Signup and view all the answers

La equidad en programación concurrente busca:

Que todos los procesos se ejecuten una vez cada cierto tiempo. Signup and view all the answers

¿Qué aspecto negativo pueden presentar las operaciones concurrentes sin garantías de atomicidad?

Conflictos en el acceso al recurso compartido. Signup and view all the answers

En un sistema concurrente, ¿qué se evita al garantizar que las operaciones sean atómicas?

La pérdida de datos. Signup and view all the answers

En el contexto de programación concurrente, la seguridad se refiere a:

La protección contra interferencias no controladas entre procesos. Signup and view all the answers

¿Cuál de las siguientes afirmaciones sobre la interfoliación es correcta?

Puede afectar la ejecución de operaciones atómicas. Signup and view all the answers

¿Qué rol tiene la comunicación entre procesos en programación concurrente?

Facilita el intercambio de mensajes para coordinación de acciones. Signup and view all the answers

¿Cuál es el resultado de realizar operaciones atómicas en varios procesos sobre un recurso compartido?

El resultado es consistente independientemente de la interfoliación. Signup and view all the answers

¿Qué implica la irrepetibilidad de una ejecución en programas concurrentes?

La generación de muchas trazas diferentes durante la ejecución. Signup and view all the answers

¿Qué se entiende por una invariante en el contexto de la programación concurrente?

Una relación que debe ser verdadera antes y después de ejecutar un algoritmo. Signup and view all the answers

¿Cuál es la función del bloqueo asociado en la ejecución concurrente?

Mantener la condición invariante mientras el bloqueo esté activo. Signup and view all the answers

¿Qué significa la exclusión mutua en la programación concurrente?

Impedir que dos hilos accedan a la misma zona crítica al mismo tiempo. Signup and view all the answers

¿Qué debe hacerse con el invariante después de que un hilo finaliza su ejecución?

Debe ser evaluado nuevamente si el hilo ha liberado el bloqueo. Signup and view all the answers

¿En qué consiste el procedimiento de la función cond_wait()?

Permitir que un hilo se suspenda y libere el invariante. Signup and view all the answers

¿Qué se requiere para afirmar que un sistema es correcto en programación concurrente?

Cumplir con las características de exclusión mutua y estabilidad. Signup and view all the answers

En arquitecturas hardware monoprocesador, ¿cómo se percibe la ejecución de procesos al usuario?

La sensación es de que los procesos se ejecutan al mismo tiempo. Signup and view all the answers

¿Qué significa que un algoritmo es correcto en el contexto de programación concurrente?

El algoritmo cumple con las sentencias iniciales o invariantes requeridas. Signup and view all the answers

¿Qué mecanismo se utiliza en arquitecturas hardware monoprocesador para sincronizar y comunicar procesos?

Uso de variables compartidas en memoria. Signup and view all the answers

En arquitecturas fuertemente acopladas, ¿cómo se comunican los procesadores?

Comparten memoria a través de un bus de datos. Signup and view all the answers

¿Cuál de las siguientes afirmaciones sobre arquitecturas débilmente acopladas es correcta?

Cada procesador tiene su memoria local. Signup and view all the answers

¿Cuál de las siguientes instrucciones se puede ejecutar concurrentemente sin conflictos?

y = 1 Signup and view all the answers

En contextos donde se requiere programación concurrente, ¿qué se busca optimizar principalmente?

La interactividad con el usuario. Signup and view all the answers

¿Qué tipo de arquitectura es más adecuada para un sistema donde los procesadores operan de manera independiente?

Arquitectura débilmente acoplada. Signup and view all the answers

¿Cuál es un beneficio principal de la programación concurrente en sistemas con recursos limitados?

Mejora el uso de recursos a través de la alternancia. Signup and view all the answers

¿Qué define el interbloqueo activo?

Cuando un proceso simula acciones sin llegar a completarlas. Signup and view all the answers

¿Qué es la inanición en términos de programación concurrente?

Es la situación donde los procesos no obtienen tiempo de CPU para ejecutar. Signup and view all the answers

En el contexto de exclusión mutua, ¿qué sucede si dos procesos intentan acceder al mismo recurso?

Los procesos deben esperar a que el recurso se libere para poder acceder a él. Signup and view all the answers

¿Cuál de las siguientes situaciones se relaciona con un interbloqueo?

Un jugador toma el pañuelo y se niega a devolverlo, creando un bloqueo. Signup and view all the answers

¿Qué aspecto describe la condición de sincronización?

Un proceso que debe esperar un evento específico para continuar. Signup and view all the answers

En el juego del pañuelo, ¿qué representa el juez en términos de programación concurrente?

El proceso que decide cuándo los jugadores pueden actuar. Signup and view all the answers

¿Cuál es una característica del interbloqueo pasivo?

Ocurre cuando los procesos quedan bloqueados en un ciclo de espera. Signup and view all the answers

¿Qué implicaciones tiene el acceso a recursos en situación de exclusión mutua?

Los procesos deben esperar a que los recursos sean liberados para evitar conflictos. Signup and view all the answers

Study Notes

Programación Concurrente y Distribuida

El tema trata sobre conceptos básicos de programación concurrente.
Se define la programación concurrente como el estudio de la ejecución interfoliada/interleaved de instrucciones atómicas.
Se describe la abstracción como la capacidad de aislar y encapsular información del diseño y la ejecución.
El encapsulamiento es una abstracción clave para la descripción de sistemas complejos en programación concurrente.
La interfoliación, también llamada intercalación, es la mezcla de la ejecución de instrucciones de varios procesos.
Un programa concurrente consiste en un conjunto de procesos secuenciales que se ejecutan simultáneamente.
Dos procesos en la misma computadora, pero con distintas CPU (abstracción) pueden interactuar de dos maneras:
- Contención. Dos o más procesos compiten por un recurso o deben acceder a la misma información.
- Comunicación. Dos o más procesos deben intercambiar información. Este intercambio permite la sincronización.
Se presentan ejemplos de ejecución secuencial, interfoliada e interleaved.
Se define la atomicidad como un concepto fundamental de la concurrencia en informática y programación.
Las instrucciones atómicas son aquellas cuyo procesamiento no puede ser interrumpido.
Las operaciones atómicas son cruciales para mantener la integridad y la coherencia de los datos en entornos concurrentes.
Evitan las condiciones de carrera que producen resultados impredecibles y errores.
Se asegura que las operaciones se ejecutan de forma atómica.
Se presentan ejemplos de programas con instrucciones atómicas.
Se explica el concepto de corrección de programas concurrentes.
Los programas concurrentes son complejos porque la interfoliación crea una infinidad de trazas de posibles ejecuciones.
La corrección se analiza con el concepto de invariantes, sentencias que deben cumplirse antes de ejecutar el algoritmo y luego permanecer sin cambios después de la ejecución..
Se explica el concepto de invariante como una condición o relación que siempre es verdadera.
La definición de invariante se modifica ligeramente para aplicaciones concurrentes.
Una invariante es verdadera durante un bloqueo asociado.
El código que soporta un bloqueo debe restablecer el invariante antes de liberar el bloqueo.
Se presentan ejemplos y un ejemplo de cómo las variables de condición implementan invariantes.
Se define y describe la "seguridad" en la concurrencia.
- Característica crucial para programas concurrentes correctos.
La exclusión mutua imposibilita el acceso simultáneo a una zona compartida.
- Ejemplo de esto es una intersección o cruce de carretera donde no pueden pasar dos autos al mismo tiempo.
El concepto de interbloqueo.
- Un conjunto de procesos que compiten por recursos o por la comunicación se bloquean permanentemente.
- Puede entenderse con un ejemplo de dos personas intentando pasar por una puerta al mismo tiempo.
Se define el concepto de inanición.
Esto ocurre cuando un proceso no puede obtener los recursos que necesita para progresar.
Ejemplos de inanición: un proceso espera que un recurso específico que nunca se libera o que nunca puede acceder a él, porque otro proceso siempre lo está utilizando.
La equidad se refiere al reparto de recursos en entornos concurrentes.
La equidad permite una distribución justo y equilibrada de recursos.
Se muestra FIFO (First-In, First-Out) como un tipo de equidad común en sistemas centralizados, donde el primer proceso en hacer una petición se sirve primero.
Características de los programas concurrentes:
- Especificaciones funcionales.
- Propiedades de seguridad.
- Propiedades de viveza.
Sincronización de procesos en arquitecturas monoprocesador.
Sincronización mediante variables compartidas.
Tipos de arquitecturas:
- Fuertemente acopladas, donde los procesadores se comunican por buses.
- Débilmente acopladas, donde no hay memoria compartida y el paso de mensajes es común.
Ejemplos de instrucciones que no pueden ejecutarse concurrentemente.
Condiciones de Bernstein.
La solución a problemas de sincronización y simultaneidad en la programación concurrente.
Resumen de las presentaciones.

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Description

Este cuestionario se centra en los conceptos clave de la programación concurrente, incluyendo la ejecución concurrente de instrucciones, la atomicidad y sus características. Se exploran las condiciones de Bernstein y la importancia de las operaciones atómicas en entornos concurrentes, así como los problemas asociados con la contención. Responde a preguntas que te ayudarán a comprender mejor estos temas.