Apuntes sobre los sistemas concurrentes, Apuntes de Informática

¡Descarga Apuntes sobre los sistemas concurrentes y más Apuntes en PDF de Informática solo en Docsity!

Sistemas Concurrentes:

Conceptos fundamentales

Contenidos

• Concurrencia y paralelismo
• Sistema concurrente
• Programación concurrente
• Lenguaje concurrente
• Arquitectura paralela
• Sistema distribuido

Paralelismo vs concurrencia

• El paralelismo es un caso particular de la concurrencia.
• Se habla de paralelismo cuando ocurre la ejecución simultánea de instrucciones:  arquitecturas paralelas  procesamiento paralelo  algoritmos paralelos  programación paralela

Procesos y concurrencia

• Una forma de ver la concurrencia es como un conjunto de actividades que se desarrollan de forma simultánea.
• En informática, cada una de esas actividades se suele llamar proceso.

¿Qué es un sistema concurrente?

• Es un sistema informático en el que la concurrencia desempeña un papel importante.
• Ejemplos:  sistemas operativos  sistemas de gestión de bases de datos (DBMS)  sistemas de tiempo real  sistemas distribuidos

Concurrencia inherente o potencial

• Sistemas inherentemente concurrentes:  el entorno con el que interactúan, o el entorno que modelan tiene forzosamente actividades simultáneas  p.ej. red de cajeros automáticos
• Sistemas potencialmente concurrentes:  no es estrictamente necesario que haya concurrencia, pero se puede sacar partido de ella  p.ej. para aumentar la velocidad de ejecución

Conclusiones

• La concurrencia está presente en la Naturaleza y en los sistemas informáticos.
• El hardware multiprocesador permite realizar más trabajo en menos tiempo.
• De ahí se derivan dos grandes objetivos:  aprovechar la concurrencia existente en el hardware  facilitar al programador su misión de modelar sistemas concurrentes

Técnicas para producir actividades

concurrentes en el computador

• De forma manual  Trabajar directamente sobre el hardware  Usar llamadas al sistema o bibliotecas de software (ejs. PVM, pthreads)  Expresarla en un lenguaje de alto nivel
• De forma automática  El sistema operativo se encarga automáticamente (ej. multiprogramación)  El compilador detecta la concurrencia implícita en nuestros programas secuenciales

Programación concurrente:

definición

• Conjunto de técnicas y notaciones para expresar el paralelismo potencial de una aplicación, tratando los problemas de sincronización y comunicación entre procesos.
• La programación concurrente, en sentido

amplio, no trata de la implementación del

paralelismo en el hardware.

Motivación de la programación

concurrente

• Aprovechar el hardware multiprocesador
• Aumentar la productividad de la CPU
• Facilitar la escritura de aplicaciones donde la concurrencia sea un elemento importante

Lenguajes de alto nivel

• A lo largo de la historia, se han inventado abstracciones en los LAN que han resultado muy útiles para la comunidad informática:  abstracción de expresiones (FORTRAN...)  abstracción del flujo de control: programación estructurada secuencial (Algol...)  abstracción de la lógica y el álgebra (Lisp, Prolog...)  abstracción de datos (Algol, Pascal...)  modelado de objetos (Smalltalk, C++...)  ¿abstracción de la concurrencia?

Lenguajes concurrentes

• Aquellos que incorporan características que permiten expresar la concurrencia directamente, sin recurrir a servicios del s.o., bibliotecas, etc.
• Normalmente incluyen mecanismos de sincronización y comunicación entre procesos
• Ejemplos: Ada, Java, SR, Occam, PARLOG...

Sincronización y comunicación

• Los procesos concurrentes tendrán necesidad de comunicarse información.
• Además, será necesario en ocasiones detener a un proceso hasta que se produzca un determinado evento o se den ciertas condiciones  sincronización
• Los lenguajes concurrentes deben proporcionar mecanismos de sincronización y comunicación.

Mecanismos clásicos de

sincronización

• Mecanismos de señalización  Semáforos  Cerrojos y variables condición  Señales, eventos  Retardos temporales
• Recursos compartidos  Regiones críticas  Monitores  Objetos protegidos