Cuando el lenguaje si importa

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1 Cuando el lenguaje si importa de software financiero J. Daniel Garcia Grupo ARCOS Universidad Carlos III de Madrid 11 de mayo de 2016 cbed J. Daniel Garcia 1/27

2 Aviso c b e d Esta obra está bajo una Licencia Creative Commons Atribución-NoComercial-SinDerivar 4.0 Internacional. Debes dar crédito en la obra en la forma especificada por el autor o licenciante. El licenciante permite copiar, distribuir y comunicar públicamente la obra. A cambio, esta obra no puede ser utilizada con fines comerciales a menos que se obtenga el permiso expreso del licenciante. El licenciante permite copiar, distribuir, transmitir y comunicar públicamente solamente copias inalteradas de la obra no obras derivadas basadas en ella. cbed J. Daniel Garcia ARCOS@UC3M (josedaniel.garcia@uc3m.es) 2/27

3 1 ARCOS@uc3m 2 Altas prestaciones en finanzas 3 4 Conclusiones cbed J. Daniel Garcia ARCOS@UC3M (josedaniel.garcia@uc3m.es) 3/27

4 Grupo ARCOS ARCOS: Grupo de Arquitectura de Computadores, Comunicaciones y Sistemas. Computación y Entrada/Salida de Altas Prestaciones. Big Data. Sistemas ciberfísicos. Modelos de programación para la mejora de aplicaciones. cbed J. Daniel Garcia ARCOS@UC3M (josedaniel.garcia@uc3m.es) 4/27

5 Grupo ARCOS ARCOS: Grupo de Arquitectura de Computadores, Comunicaciones y Sistemas. Computación y Entrada/Salida de Altas Prestaciones. Big Data. Sistemas ciberfísicos. Modelos de programación para la mejora de aplicaciones. Reengineering and Enabling Performance and power of Applications REfactoring Parallel Heterogeneous Resource-Aware Applications cbed J. Daniel Garcia ARCOS@UC3M (josedaniel.garcia@uc3m.es) 4/27

6 Altas prestaciones en finanzas 1 ARCOS@uc3m 2 Altas prestaciones en finanzas 3 4 Conclusiones cbed J. Daniel Garcia ARCOS@UC3M (josedaniel.garcia@uc3m.es) 5/27

7 Altas prestaciones en finanzas The free lunch is over Fuente: Herb Sutter. cbed J. Daniel Garcia 6/27

8 Altas prestaciones en finanzas Qué significa rendimiento? Computación de altas prestaciones: Reducir el tiempo de ejecución de una tarea. Ejemplos: Computación científica, simulaciones, análisis de datos... cbed J. Daniel Garcia 7/27

9 Altas prestaciones en finanzas Qué significa rendimiento? Computación de altas prestaciones: Reducir el tiempo de ejecución de una tarea. Ejemplos: Computación científica, simulaciones, análisis de datos... Computación de baja latencia: Minimizar el retraso entre entrada y salida. Ejemplos: Voz sobre IP, juegos online,... cbed J. Daniel Garcia ARCOS@UC3M (josedaniel.garcia@uc3m.es) 7/27

10 Altas prestaciones en finanzas Lenguajes en finanzas No hay un único lenguaje de programación. Lenguajes dinámicos frente a estáticos. Con y sin máquina virtual. Procedimientales, orientados a objetos, genéricos, funcionales,... cbed J. Daniel Garcia ARCOS@UC3M (josedaniel.garcia@uc3m.es) 8/27

11 Altas prestaciones en finanzas Lenguajes en finanzas No hay un único lenguaje de programación. Lenguajes dinámicos frente a estáticos. Con y sin máquina virtual. Procedimientales, orientados a objetos, genéricos, funcionales,... Lenguajes con alta demanda: Python: 6.8 candidatos/puesto. C++: 8.5 candidatos/puesto. C#: 10.7 candidatos/puesto. Java: 15.3 candidatos/puesto. SQL: 16.7 candidatos/puesto. HTML 5: 23.4 candidatos/puesto. Fuente: diciembre 2015 cbed J. Daniel Garcia ARCOS@UC3M (josedaniel.garcia@uc3m.es) 8/27

12 Altas prestaciones en finanzas Uso de C++ por sectores Fuente: julio 2015 cbed J. Daniel Garcia 9/27

13 Altas prestaciones en finanzas Finanzas cuantitativas Modelos matemáticos de mercados financieros. Areas de aplicación: Gestión de activos. Gestión de riesgos. Fijación de precios de derivados.... Necesidad: Altas prestaciones. cbed J. Daniel Garcia 10/27

14 Altas prestaciones en finanzas Negociación de alta frecuencia High Frequency Trading: Negociación de intercambio de valores financieros. Altamente cuantitativa y algorítmica. Posiciones mantenidas durante breves periodos. Posciones saldadas al final del día. Necesidad: Baja latencia. cbed J. Daniel Garcia ARCOS@UC3M (josedaniel.garcia@uc3m.es) 11/27

15 1 2 Altas prestaciones en finanzas 3 4 Conclusiones cbed J. Daniel Garcia ARCOS@UC3M (josedaniel.garcia@uc3m.es) 12/27

16 Gestión de memoria 3 Gestión de memoria Programación genérica Concurrencia y paralelismo cbed J. Daniel Garcia ARCOS@UC3M (josedaniel.garcia@uc3m.es) 13/27

17 Gestión de memoria Gestión de recursos C++ is my favorite garbage collected language because it generates so little garbage. Bjarne Stroustrup cbed J. Daniel Garcia 14/27

18 Gestión de memoria Memoria dinámica Gestión de memoria dinámica altamente personalizable. Co-existencia de mútliples allocators. cbed J. Daniel Garcia 15/27

19 Gestión de memoria Memoria dinámica Gestión de memoria dinámica altamente personalizable. Co-existencia de mútliples allocators. Semántica de movimiento. Eliminación eficiente de temporales. Reduce la necesidad de memoria dinámica. cbed J. Daniel Garcia 15/27

20 Gestión de memoria Memoria dinámica Gestión de memoria dinámica altamente personalizable. Co-existencia de mútliples allocators. Semántica de movimiento. Eliminación eficiente de temporales. Reduce la necesidad de memoria dinámica. smart pointers: Reducen problemas tradicionales con el uso de punteros. cbed J. Daniel Garcia 15/27

21 Programación genérica 3 Gestión de memoria Programación genérica Concurrencia y paralelismo cbed J. Daniel Garcia ARCOS@UC3M (josedaniel.garcia@uc3m.es) 16/27

22 Programación genérica Clases de polimorfismo Hay dos tipos de polimorfismo: estático y dinámico. cbed J. Daniel Garcia ARCOS@UC3M (josedaniel.garcia@uc3m.es) 17/27

23 Programación genérica Clases de polimorfismo Hay dos tipos de polimorfismo: estático y dinámico. Polimorfismo dinámico: Selección de implementación en tiempo de ejecución. Sobrecoste en tiempo de ejecución. Mecanismo: Herencia y enlace dinámico de funciones. cbed J. Daniel Garcia ARCOS@UC3M (josedaniel.garcia@uc3m.es) 17/27

24 Programación genérica Clases de polimorfismo Hay dos tipos de polimorfismo: estático y dinámico. Polimorfismo dinámico: Selección de implementación en tiempo de ejecución. Sobrecoste en tiempo de ejecución. Mecanismo: Herencia y enlace dinámico de funciones. Polimorfismo estático: Selección de implementación en tiempo de ejecución. En muchísimos casos ofrece flexibilidad suficiente sin sobrecoste. Mecanismo: Programación genérica. cbed J. Daniel Garcia ARCOS@UC3M (josedaniel.garcia@uc3m.es) 17/27

25 Programación genérica Programación genérica Permite expresar tipos y funciones de forma genérica. Abre la puerta a nuevas optimizaciones (std::sort() más rápido que qsort()). cbed J. Daniel Garcia ARCOS@UC3M (josedaniel.garcia@uc3m.es) 18/27

26 Programación genérica Programación genérica Permite expresar tipos y funciones de forma genérica. Abre la puerta a nuevas optimizaciones (std::sort() más rápido que qsort()). Permite una forma mínima de programación funcional. Simplifica funciones de orden superior (que toman funciones). Uso de expresiones lambda. cbed J. Daniel Garcia ARCOS@UC3M (josedaniel.garcia@uc3m.es) 18/27

27 STL Programación genérica Parte de la bilbioteca estándar del lenguaje. Contenedors, iteradores y algoritmos. cbed J. Daniel Garcia ARCOS@UC3M (josedaniel.garcia@uc3m.es) 19/27

28 STL Programación genérica Parte de la bilbioteca estándar del lenguaje. Contenedors, iteradores y algoritmos. Contenedores: Estructuras de datos. Iteradores: Definen secuencias de valores y permiten recorrerlas. Algoritmos: Expresados en términos de iteradores. cbed J. Daniel Garcia ARCOS@UC3M (josedaniel.garcia@uc3m.es) 19/27

29 Concurrencia y paralelismo 3 Gestión de memoria Programación genérica Concurrencia y paralelismo cbed J. Daniel Garcia ARCOS@UC3M (josedaniel.garcia@uc3m.es) 20/27

30 Concurrencia y paralelismo Concurrencia Modelo de programación multi-hilo portable. Abstracciones clásicas: thread, mutex, condition_variable. Eliminación de ruido sintáctico (ya no necesito casts). Definición de un modelo de memoria abstracto. cbed J. Daniel Garcia ARCOS@UC3M (josedaniel.garcia@uc3m.es) 21/27

31 Concurrencia y paralelismo Concurrencia Modelo de programación multi-hilo portable. Abstracciones clásicas: thread, mutex, condition_variable. Eliminación de ruido sintáctico (ya no necesito casts). Definición de un modelo de memoria abstracto. Mecanismo simplificado de transferencia entre hilos Tanto de valores como de excepciones. cbed J. Daniel Garcia ARCOS@UC3M (josedaniel.garcia@uc3m.es) 21/27

32 Concurrencia y paralelismo Concurrencia Modelo de programación multi-hilo portable. Abstracciones clásicas: thread, mutex, condition_variable. Eliminación de ruido sintáctico (ya no necesito casts). Definición de un modelo de memoria abstracto. Mecanismo simplificado de transferencia entre hilos Tanto de valores como de excepciones. Modelos de consistencia relajada de memoria. cbed J. Daniel Garcia ARCOS@UC3M (josedaniel.garcia@uc3m.es) 21/27

33 Concurrencia y paralelismo Paralelismo Mejor aprovechamiento de los recursos hardware. cbed J. Daniel Garcia ARCOS@UC3M (josedaniel.garcia@uc3m.es) 22/27

34 Concurrencia y paralelismo Paralelismo Mejor aprovechamiento de los recursos hardware. A diversos niveles. Paralelismo de datos dentro de CPU. Uso de GPU como acelerador (ej. Thrust). Paralelismo entre nodos de un clúster. cbed J. Daniel Garcia ARCOS@UC3M (josedaniel.garcia@uc3m.es) 22/27

35 Concurrencia y paralelismo Baja latencia Limitación de construcciones que afecta a la latencia. Memoria dinámica: Uso de preasignación, memory pools,... Impacto de excepciones: alternativas. cbed J. Daniel Garcia ARCOS@UC3M (josedaniel.garcia@uc3m.es) 23/27

36 Concurrencia y paralelismo Baja latencia Limitación de construcciones que afecta a la latencia. Memoria dinámica: Uso de preasignación, memory pools,... Impacto de excepciones: alternativas. Estructuras de datos libres de cerrojos. Acceso concurrente sin necesidad de sincronización bloqueante. Basadas en modelos de consistencia no secuencial. cbed J. Daniel Garcia ARCOS@UC3M (josedaniel.garcia@uc3m.es) 23/27

37 Cuando el lenguaje si importa Concurrencia y paralelismo Evolución cb e d J. Daniel Garcia ARCOS@UC3M (josedaniel.garcia@uc3m.es) 24/27

38 Cuando el lenguaje si importa Concurrencia y paralelismo Evolución cb e d J. Daniel Garcia ARCOS@UC3M (josedaniel.garcia@uc3m.es) 24/27

39 Conclusiones 1 ARCOS@uc3m 2 Altas prestaciones en finanzas 3 4 Conclusiones cbed J. Daniel Garcia ARCOS@UC3M (josedaniel.garcia@uc3m.es) 25/27

40 Conclusiones Conclusiones The free lunch is over. Mi lenguaje no puede ignorarlo. cbed J. Daniel Garcia 26/27

41 Conclusiones Conclusiones The free lunch is over. Mi lenguaje no puede ignorarlo. : Computación de altas prestaciones: Finanzas cuantitativas. Computación de baja latencia: Negociación de alta frecuencia. cbed J. Daniel Garcia ARCOS@UC3M (josedaniel.garcia@uc3m.es) 26/27

42 Conclusiones Conclusiones The free lunch is over. Mi lenguaje no puede ignorarlo. : Computación de altas prestaciones: Finanzas cuantitativas. Computación de baja latencia: Negociación de alta frecuencia. C++ altamente usado en altas prestaciones y/o baja latencia. cbed J. Daniel Garcia ARCOS@UC3M (josedaniel.garcia@uc3m.es) 26/27

43 Conclusiones Conclusiones The free lunch is over. Mi lenguaje no puede ignorarlo. : Computación de altas prestaciones: Finanzas cuantitativas. Computación de baja latencia: Negociación de alta frecuencia. C++ altamente usado en altas prestaciones y/o baja latencia. Finanzas y banca los sectores en los que más se usa C++. cbed J. Daniel Garcia ARCOS@UC3M (josedaniel.garcia@uc3m.es) 26/27

44 Conclusiones Conclusiones The free lunch is over. Mi lenguaje no puede ignorarlo. : Computación de altas prestaciones: Finanzas cuantitativas. Computación de baja latencia: Negociación de alta frecuencia. C++ altamente usado en altas prestaciones y/o baja latencia. Finanzas y banca los sectores en los que más se usa C++. Mútliples características enfocadas a mejora de prestaciones. cbed J. Daniel Garcia ARCOS@UC3M (josedaniel.garcia@uc3m.es) 26/27

45 Conclusiones Cuando el lenguaje si importa de software financiero J. Daniel Garcia Grupo ARCOS Universidad Carlos III de Madrid 11 de mayo de 2016 cbed J. Daniel Garcia 27/27