Depto. Sistemas I.O. y Computación. informáticos y Computación Univ. La Laguna

Transcripción

1 Sobre el papel de la programación paralela en los nuevos planes de estudios de informática Francisco Almeida Domingo Giménez José M. Mantas Antonio M. Vidal Depto. Estadística, Depto. Informática y Depto. Lenguajes y Depto. Sistemas I.O. y Computación Sistemas Sistemas Informáticos informáticos y Computación Univ. La Laguna Univ. Murcia Univ. Granada Univ. Pol. Valencia 8 al 10 julio 2009

2 CONTENIDOS 1. Motivación 2. La programación paralela en los planes actuales 3. La programación paralela en los futuros planes 8 al 10 julio 2009

3 CONTENIDOS 1. Motivación 2. La programación paralela en los planes actuales 3. La programación paralela en los futuros planes 8 al 10 julio 2009

4 MOTIVACIÓN Uso tradicional de la programación paralela Resolución de problemas muy costosos en ciencias e ingeniería Costosos supercomputadores + paralelización de algoritmos existentes Aparición de las redes de ordenadores Los científicos podían tener su propio sistema computacional paralelo Se usan estándares de progr. paralela para conseguir portabilidad 8 al 10 julio 2009

5 MOTIVACIÓN (2) Situación actual Uso extendido de procesadores multinúcleo, tarjetas gráficas programables masivamente paralelas,... Cualquiera tiene acceso al procesamiento paralelo: la mayoría de los ordenadores convencionales son paralelos Diferentes niveles para usar paralelismo Supercomputadores Redes de ordenadores Máquinas multinúcleo...

6 MOTIVACIÓN (3) Fuerte necesidad de difundir técnicas de programación paralela El aprovechamiento eficiente de este hardware de uso convencional exige conocimientos de programación, análisis y diseño de algoritmos paralelos Mientras el estudio de técnicas de programación, análisis y diseño secuencial está bien asentado, no ocurre así en el ámbito paralelo Los ingenieros informáticos deben conocer técnicas algorítmicas paralelas y deberían incorporarse en los nuevos planes de estudios

7 CONTENIDOS 1. Motivación 2. La programación paralela en los planes actuales 3. La programación paralela en los futuros planes 8 al 10 julio 2009

8 LA PROGR. PARALELA EN LOS PLANES ACTUALES Materias en la enseñanza de algoritmos paralelos Arquitecturas paralelas Fundamentos progr. paralela Concurrencia Sistemas distribuidos Notaciones, entornos y herramientas Forman una unidad Análisis de algoritmos paralelos Forman una unidad Diseño de algoritmos paralelos

9 LA PROGR. PARALELA EN LOS PLANES ACTUALES: Esquema aproximado Primer ciclo ARQ1 CON1 HER1 Segundo ciclo ARQ2 arq3 her2 con2 ana2 dis2 her3 ana1 dis1

10 LA PROGR. PARALELA EN LOS PLANES ACTUALES: Situación en Arquitecturas Paralelas Paralelismo intraprocesador y de bajo nivel Primer ciclo ARQ1 CON1 HER1 Arquitecturas Paralelas Segundo ciclo Multiprocs., redes, procs. vectoriales, ARQ2 arq3 her2 con2 ana2 dis2 her3 ana1 dis1

11 LA PROGR. PARALELA EN LOS PLANES ACTUALES: Situación en Progr. concurrente Contenidos tradicionales (Sincronización, exclusión mutua, ARQ1 CON1 semaforos,...) Primer ciclo HER1 Pthreads, progr. con memoria compartida,... Segundo ciclo ARQ2 her2 con2 ana2 dis2 Sistemas de tiempo real, Sistemas distribuidos, progr. distribuida,... arq3 her3 ana1 dis1

12 LA PROGR. PARALELA EN LOS PLANES ACTUALES: Situación en Herramientas ARQ1 CON1 Primer ciclo HER1 Pthreads, progr. con memoria compartida, Gestión ARQ2 her2 con2 procesos,... En prácticas Segundo ciclo ana2 dis2 arq3 her3 ana1 dis1

13 LA PROGR. PARALELA EN LOS PLANES ACTUALES: Situación en Análisis y Diseño No suelen aparecer contenidos obligatorios ARQ1 CON1 Primer ciclo HER1 Segundo ciclo ARQ2 her2 con2 ana2 dis2 Para sistemas particulares En asignaturas progr. paralela arq3 her3 ana1 dis1

14 LA PROGR. PARALELA EN LOS PLANES ACTUALES: Conclusiones Situación diferente en Arquitecturas y en algorítmica/programación En arquitecturas paralelas: Referencias al paralelismo en los distintos cursos. En programación: Pocas referencias al paralelismo en primer ciclo Tratamiento del paralelismo con optativas y/o de forma colateral en segundo ciclo. Se pierde visión algorítmica de alto nivel Tratamiento del paralelismo en asignaturas de arquitectura o ligadas a sistemas operativos. Resultado: Puede que los actuales titulados no presenten los conocimientos necesarios para desarrollar aplicaciones

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16 LA PROGR. PARALELA EN LOS FUTUROS PLANES Está justificado el tratamiento tan diferente del paralelismo en Arquitecturas y en programación? NO Deberían existir referencias al paralelismo en los diferentes niveles del tratamiento de la programación. Como en progr. secuencial, la progr. paralela se puede estudiar de forma abstracta usando modelos simplificados de arquitecturas paralelas y su s aprendizaje debería ser obligatorio La mayoría de las asignaturas de la titulación relacionadas con el paralelismo se alejan de la perspectiva de la mejora de prestaciones Posibilidades de organización: No incluir programación paralela en el grado Asignaturas específicas de programación paralela

17 LA PROGR. PARALELA EN LOS FUTUROS PLANES: No incluir progr. paralela en el grado Los contenidos se dejan para postgrado. Por ser un tema avanzado y debido a la reducción prevista en los planes No parece adecuada ya que los sistemas estándar actualmente son paralelos y los titulados deberían saber explotarlos eficientemente Los titulados no sólo deberían saber sobre arquitecturas paralelas sino también fundamentos sobre programación paralela (de forma abstracta sin ligarse a arquitecturas particulares, como ocurre en progr. secuencial)

18 LA PROGR. PARALELA EN LOS FUTUROS PLANES: Asignaturas específicas de progr. paralela Tipo de programación diferenciado: : Al menos una asignatura de fundamentos de concurrencia y paralelismo Situación muy común: : Programación concurrente en el grado Ventaja: : El profesorado se especializa en paralelismo dando un enfoque ajustado. Quizás ERA ANTES un enfoque adecuado ACTUALMENTE con la amplia difusión del procesamiento paralelo:

19 LA PROGR. PARALELA EN LOS FUTUROS PLANES: Integración en otras asignaturas Dada la omnipresencia del procesamiento paralelo, deben incluirse aspectos en diferentes asignaturas Se puede compaginar con asignaturas específicas Grado ARQ CON + HER PRO Conocimientos Obligatorios ANA + DIS Podrían incluirse algunas Postgrado arq con her ana + dis Optativas

20 LA PROGR. PARALELA EN LOS FUTUROS PLANES: Integración en otras asignaturas Contenidos sobre Arquitecturas paralelas Grado PRO ARQ CON + HER Temas de Progr. paralela sólo para ejemplificar uso ANA + DIS Postgrado arq con her ana + dis

21 LA PROGR. PARALELA EN LOS FUTUROS PLANES: Integración en otras asignaturas Contenidos sobre Progr. Concurrente y Herramientas de programación Una o dos asignaturas especializadas (Progr. Concurrente, distribuida,..) Nunca en primer curso PRO Grado ARQ CON + HER ANA + DIS Postgrado arq con her ana + dis

22 LA PROGR. PARALELA EN LOS FUTUROS PLANES: Integración en otras asignaturas Contenidos sobre Análisis y Diseño de Algoritmos Paralelos Estos contenidos irían dentro de la asignatura de Progr. Concurrente y distribuida. Podría haber una asignatura adicional más centrada en mejora de prestaciones Grado ARQ CON + HER ANA + DIS PRO Temas de análisis y diseño de alg. paralelos deberían ir también aquí Postgrado arq con her ana + dis

23 CONTENIDOS 1. Motivación 2. La programación paralela en los planes actuales 3. La programación paralela en los futuros planes 8 al 10 julio 2009

24 CONCLUSIONES Se ha analizado la situación actual de la enseñanza de programación y algoritmos paralelos, motivando la discusión sobre cómo reorganizarla Parece buen momento para reorganizarla Uso extendido del procesamiento paralelo Proceso de reforma Los ingenieros informáticos deben ser capaces de desarrollar software eficiente para los sistemas actuales (paralelos en su mayoría) y deben estudiar análisis y diseño de algoritmos paralelos usando nivel de abstracción similar al estudiado en el ámbito secuencial. Opinión autores: : Incluir programación paralela como parte