ANX-PR/CL/ GUÍA DE APRENDIZAJE. ASIGNATURA Programacion concurrente y avanzada. CURSO ACADÉMICO - SEMESTRE Segundo semestre

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1 ANX-PR/CL/ GUÍA DE APRENDIZAJE ASIGNATURA Programacion concurrente y avanzada CURSO ACADÉMICO - SEMESTRE Segundo semestre GA_61CI_ _2S_

2 Datos Descriptivos Nombre de la Asignatura Titulación Centro responsable de la titulación Semestre/s de impartición Materias Carácter Programacion concurrente y avanzada 61CI - Grado en Ingenieria de Computadores Cuarto semestre Programacion (ob) Obligatoria Código UPM Nombre en inglés Concurrent and advanced programming Datos Generales Créditos 6 Curso 2 Curso Académico Período de impartición Febrero-Junio Idioma de impartición Castellano Otros idiomas de impartición Requisitos Previos Obligatorios Asignaturas Previas Requeridas El plan de estudios Grado en Ingenieria de Computadores no tiene definidas asignaturas previas superadas para esta asignatura. Otros Requisitos El plan de estudios Grado en Ingenieria de Computadores no tiene definidos otros requisitos para esta asignatura. Conocimientos Previos Asignaturas Previas Recomendadas Taller de programacion Fundamentos de programacion Programacion orientada a objetos Estructura de datos Otros Conocimientos Previos Recomendados El coordinador de la asignatura no ha definido otros conocimientos previos recomendados. GA_61CI_ _2S_

3 Competencias CC14 - Conocimiento y aplicación de los principios fundamentales y técnicas básicas de la programación paralela, concurrente, distribuida y de tiempo real CC8 - Capacidad para analizar, diseñar, construir y mantener aplicaciones de forma robusta, segura y eficiente, eligiendo el paradigma y los lenguajes de programación más adecuados. CT7 - Aprendizaje autónomo: El estudiante debe responsabilizarse de su propio aprendizaje, lo que le lleva a utilizar procesos cognitivos de forma estratégica y flexible, en función del objetivo de aprendizaje Resultados de Aprendizaje RA311 - Detecta situaciones de interbloqueo y aplica mecanismos para afrontar dichas situaciones RA312 - Aplica las teorías y técnicas necesarias para desarrollar correctamente programas concurrentes RA306 - Identifica los algoritmos elementales para resolver los problemas básicos de la programación concurrente y las limitaciones de dichas soluciones para resolver problemas de mayor envergadura RA305 - Desarrolla aplicaciones que ejecutan hilos concurrentes usando distintas herramientas RA309 - Utiliza los distintos modelos de paso de mensajes para resolver problemas de programación concurrente, eligiendo el más adecuado a cada situación RA310 - Utiliza los monitores como herramienta de alto nivel para resolver problemas de programación concurrente RA313 - Realiza programas orientados a objetos que intercambian información a través de redes mediante la arquitectura cliente/servidor RA317 - Dado un objetivo de aprendizaje a corto plazo, identifica de forma autónoma los conocimientos y habilidades necesarios y establece un plan para lograrlo. El plan integra la selección de fuentes de información, métodos de búsqueda de la información oportuna y criterios para sintetizar la información recopilada RA307 - Utiliza los semáforos como herramienta de bajo nivel para resolver problemas de programación concurrente RA316 - Explica la utilidad de la programación concurrente en los contextos de la programación paralela y los sitemas de tiempo real RA314 - Construye programas orientados a objetos que acceden y procesan información almacenada en bases de datos GA_61CI_ _2S_

4 Profesorado Profesorado Nombre Despacho Tutorías Garcia Martin, Javier (Coordinador/a) 4419 M - 17:00-20:00 J - 11:00-14:00 Muñoz Fernandez, Maria Isabel 4412 isabel.munoz@upm.es Nota.- Las horas de tutoría son orientativas y pueden sufrir modificaciones. Se deberá confirmar los horarios de tutorías con el profesorado. GA_61CI_ _2S_

5 Descripción de la Asignatura Se puede definir un "programa concurrente" como un conjunto de programas secuenciales que pueden ser ejecutados en paralelo (M. Ben-Ari). Este conjunto de programas secuenciales (o procesos) puede ser ejecutados en varios procesadores (paralelismo) o en un solo procesador (seudoparalelismo). En cualquiera de los dos casos, en el momento en que exista una cooperación entre dos o más procesos o existan recursos compartidos aparece la necesidad de sincronizar adecuadamente dichos procesos concurrentes. Esta asignatura está orientada a estudiar las herramientas necesarias para la implementación de procesos concurrentes, así como los entormos de programación que nos ofrecen dichas herramientas. Además se estudian las teorias y las técnicas adecuadas para resolver problemas basados en la concurrencia. En la segunda parte de la asignatura se aborda la utilización de los conocimientos adquiridos en el contexto de los Sistemas Distribuidos. Temario 1. Introducción a la Programación Concurrente (RA184) 1.1. Concepto de Programación Concurrente 1.2. Modelo de Programación Concurrente: tipos de procesos concurrentes, estados de un proceso, operaciones atómicas intercaladas, indeterminismo 1.3. Problemas de la sincronización de procesos: condición de carrera, interbloqueos, inanición 1.4. Propiedades de corrección 1.5. Enunciación de problemas clásicos 1.6. Entornos para la programación de procesos concurrentes 2. Sincronización de bajo nivel: Espera activa 2.1. Introducción 2.2. Sincronización Condicional 2.3. Sincronización de Barrera 2.4. Exclusión Mutua para dos procesos 2.5. Exclusión Mutua para N procesos 2.6. Herramientas hardware para la exclusión mutua 2.7. Inconvenientes de la Espera Activa 3. Semáforos 3.1. Introducción: definición de semáforo, tipos, ventajas frente a la espera activa 3.2. Solución de problemas de concurrencia con semáforos 3.3. Implementación de semáforos en distintos entornos de programación GA_61CI_ _2S_

6 4. Interbloqueos 4.1. Modelo para la representación de interbloqueos 4.2. Definición y caracterización del interbloqueo 4.3. Tratamiento de interboqueos 4.4. Ejemplos de interbloqueos en sistemas informáticos 5. Monitores 5.1. Introducción. Definición de monitor 5.2. Solución de problemas de concurrencia con Monitores 5.3. Anidamiento de llamadas a monitores 5.4. Implementación de Monitores en distintos entornos de programación 6. Paso de Mensajes 6.1. Introducción. Definición del mecanismo de Paso de Mensajes 6.2. Modelos de comunicación 6.3. Solución de problemas de concurrencia mediante Paso de Mesajes 6.4. Implementación del Paso de Mensajes en distintos entornos de programación 7. Aplicaciones de la programación concurrente 7.1. Introducción a los sistemas de tiempo real 7.2. Introducción a la programación paralela 7.3. Introducción a los sistemas distribuidos 8. Ejecución de Procesos en Java 8.1. Modelo de proceso 8.2. Procesos ligeros o threads 8.3. Hilos en Java 9. Programación en redes 9.1. Conceptos fundamentales 9.2. Sockets orientados a conexión (TCP) 9.3. Sockets no orientados a conexión (UDP) 10. Servicios Cliente/Servidor Introducción Servidores monohilo Servidores multihilo Servidores con pool de hilos 11. Programación con bases de datos Conceptos fundamentales El lenguaje SQL Acceso a bases de datos con JDBC GA_61CI_ _2S_

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8 Cronograma Horas totales: 60 horas Horas presenciales: 60 horas (38.5%) Peso total de actividades de evaluación : 100% Peso total de actividades de evaluación sólo prueba final: 100% Semana Actividad Prensencial en Aula Actividad Prensencial en Otra Actividad Presencial Actividades Evaluación Semana 1 Presentación / Clases de teoría Tema 1(I) Introducción al lenguaje Ada Semana 2 Clases de teoría Tema 1(II) Introducción al lenguaje Ada Semana 3 Clases de teoría Tema 2 Práctica de laboratorio Tema 2 Entrega de práctica Tema 2 (RA312,RA306, RA305) Duración: 00:00 EP: Técnica del tipo Examen de Prácticas Semana 4 Clases de teoría Tema 3 Desarrollo de proyecto (I) Resolución de ejercicios Tema 3 AC: Actividad del tipo Acciones Cooperativas Semana 5 Resolución de ejercicios Tema 3 PR: Actividad del tipo Clase de Problemas Desarrollo de proyecto (II) Semana 6 Clases de teoría Tema 4 Desarrollo de proyecto (III) Entrega parcial del proyecto (RA312,RA306, RA305, RA307) Duración: 00:00 EP: Técnica del tipo Examen de Prácticas Semana 7 Clases de teoría Tema 5 Resolución de ejercicios Tema 5 PR: Actividad del tipo Clase de Problemas Desarrollo de proyecto (IV) Prueba de evaluación escrita de temas 1, 2, 3 y 4 (RA312,RA306, RA305, RA307, RA311) EX: Técnica del tipo Examen Escrito GA_61CI_ _2S_

9 Semana 8 Clases de teoría Tema 6 Desarrollo de proyecto (V) Resolución de ejercicios Tema 6 PR: Actividad del tipo Clase de Problemas Semana 9 Clases de teoría Tema 7 Desarrollo de proyecto (VI) Duración: 01:30 Prueba de evaluación de la competencia de Aprendizaje Autónomo (RA312, RA317, RA309) Duración: 00:30 TI: Técnica del tipo Trabajo Individual Semana 10 Resolución de problemas PR: Actividad del tipo Clase de Problemas Desarrollo de proyecto (VII) Prueba de evaluación de temas 4, 5, 6 y 7 (RA312,RA306, RA309, RA310, RA311, RA316) EX: Técnica del tipo Examen Escrito Entrega final del proyecto (RA312,RA306, RA305, RA311, RA307, RA310, RA309) Duración: 00:00 TG: Técnica del tipo Trabajo en Grupo Semana 11 Clases de teoría Tema 8 Práctica de laboratorio Tema 8 Semana 12 Clases de teoría Tema 9 (I) Práctica de laboratorio Tema 9 Semana 13 Clases de teoría Tema 9 (I) Práctica de laboratorio Tema 9 Semana 14 Clases de teoría Tema 10 Práctica de laboratorio Tema 10 Semana 15 Clases de teoría Tema 11 Prueba de evaluación de teoría y prácticas de los temas 8, 9, 10 y 11 (RA312,RA305, RA313, RA314) EX: Técnica del tipo Examen Escrito Semana 16 GA_61CI_ _2S_

10 Semana 17 Examen final evaluación sólo prueba final (Todos los RA) EX: Técnica del tipo Examen Escrito Evaluación sólo prueba final Entrega de práctica evaluación sólo prueba final (Todos los RA) TI: Técnica del tipo Trabajo Individual Evaluación sólo prueba final Nota.- El cronograma sigue una planificación teórica de la asignatura que puede sufrir modificaciones durante el curso. Nota 2.- Para poder calcular correctamente la dedicación de un alumno, la duración de las actividades que se repiten en el tiempo (por ejemplo, subgrupos de prácticas") únicamente se indican la primera vez que se definen. GA_61CI_ _2S_

11 Actividades de Evaluación Semana Descripción Duración Tipo evaluación Técnica evaluativa Presencial Peso Nota mínima Competencias evaluadas 3 Entrega de práctica Tema 2 (RA312,RA306, RA305) 00:00 Evaluación EP: Técnica del tipo Examen de Prácticas Sí 2% 3 / 10 CC14, CC8 6 Entrega parcial del proyecto (RA312,RA306, RA305, RA307) 00:00 Evaluación EP: Técnica del tipo Examen de Prácticas Sí 5% 3 / 10 CC14, CC8 7 Prueba de evaluación escrita de temas 1, 2, 3 y 4 (RA312,RA306, RA305, RA307, RA311) 01:00 Evaluación EX: Técnica del tipo Examen Escrito Sí 20% 4 / 10 CC14, CC8 9 Prueba de evaluación de la competencia de Aprendizaje Autónomo (RA312, RA317, RA309) 00:30 Evaluación TI: Técnica del tipo Trabajo Individual Sí 8% 4 / 10 CC14, CT7 10 Prueba de evaluación de temas 4, 5, 6 y 7 (RA312,RA306, RA309, RA310, RA311, RA316) 01:00 Evaluación EX: Técnica del tipo Examen Escrito Sí 20% 4 / 10 CC14, CC8, CT7 10 Entrega final del proyecto (RA312,RA306, RA305, RA311, RA307, RA310, RA309) 00:00 Evaluación TG: Técnica del tipo Trabajo en Grupo Sí 15% 4 / 10 CC14, CC8 15 Prueba de evaluación de teoría y prácticas de los temas 8, 9, 10 y 11 (RA312,RA305, RA313, RA314) 02:00 Evaluación EX: Técnica del tipo Examen Escrito Sí 30% 4 / 10 CC14, CC8 17 Examen final evaluación sólo prueba final (Todos los RA) 02:00 Evaluación sólo prueba final EX: Técnica del tipo Examen Escrito Sí 70% 4 / 10 CC14, CC8, CT7 17 Entrega de práctica evaluación sólo prueba final (Todos los RA) 01:00 Evaluación sólo prueba final TI: Técnica del tipo Trabajo Individual Sí 30% 4 / 10 CC14, CC8, CT7 Criterios de Evaluación El estudiante aprobará la asignatura durante el cuatrimestre si obtiene una nota final mayor o igual a 5 mediante las pruebas de evaluación, y no tendrá que presentarse al examen final. El estudiante que decida no seguir la evaluación tendrá la posibilidad de aprobar la asignatura en la convocatoria de junio mediante un examen final que contabilizará el 100% de la nota final. Para ello deberá solicitar dicha posibilidad a los profesores de la asignatura antes del 1 de abril del curso en el que se imparte la asignatura. La convocatoria final de julio consistirá en un examen final que contabilizará el 100% de la nota final. En estos exámenes finales (convocatorias de junio y julio) el estudiante deberá demostrar las mismas capacidades que las exigidas en la evaluación, tanto de teoría como de prácticas. GA_61CI_ _2S_

12 Recursos Didácticos Descripción Tipo Observaciones Principles of Concurrent and Distributed Programming Bibliografía Autor: Ben-Ari (2006) Editorial: Addison-Wesley Este libro se utilizará para estudiar la mayor parte de los aspectos básicos de la programación concurrente. Concurrent Programming Bibliografía Autores: Burns y Davies (1993) Editorial: Addison-Wesley Libro complementario para conceptos de programación concurrente Concurrent Programming: Principles and Practice Core Java 2. Volume II - Advanced Features Bibliografía Autor: Andrews (1991) Editorial: Benjamin-Cummings Libro complementario para conceptos de programación concurrente Bibliografía Autores: Hortsmann y Cornell (2013) Editorial: Prentice-Hall Aspectos avanzados del lenguaje Java Plataforma MOODLE de la Asignatura Recursos web Moodle del portal de la UPM Virtual The Java Tutorials Recursos web Apectos básicos de programación en Java Aula de la ETSISI con un PC en la mesa del profesor, cañón proyector, sistema de sonido y pizarra. de la ETSISI con un PCs, cañón proyector y pizarra. Equipamiento Equipamiento Se utilizará para impartir las clases de teoría y resolución de problemas Se utilizarán para la realización de prácticas y proyecto. Programming in Ada2005 Bibliografía Autor: John Barnes. Editorial: Adison Wesley Libro para programación básica en lenguaje Ada. Concurrency in Ada Bibliografía Autores: Alan Burns and Andy Wellings. Editorial: Cambridge University Press Libro útil para estudiar los aspectos de progrmación concurrente en lenguaje Ada Sistemas Operativos. Una visión aplicada. Bibliografía Autor: Jesús Carretero. 2da edición Editorial: Mc Graw Hill Libro útil para estudiar el tema de Interbloqueos. Curso de lenguaje Ada Recursos web Curso de introducción al lenguaje Ada. Dispone de gran cantidad de ejemplos Otra Información FORMACIÓN Y EVALUACIÓN DE LA COMPETENCIA TRANSVERSAL Esta asignatura tiene asignada la competencia de aprendizaje autónomo. Para ello, inicialmente se explicará a los estudiantes unas ideas generales de la importancia del aprendizaje autónomo para su vida profesional, la metacognición y el proceso de autoaprendizaje. Las pautas de autoaprendizaje se aplicarán inicialmente de una forma guiada por el profesor en los primeros temas y en las primeras fases del proyecto. Los estudiantes aplicarán dichas pautas de forma más independiente en las siguientes fases. Finalmente deberán abordar unos objetivos de aprendizaje de manera completamente autónoma sobre los que se evaluará la GA_61CI_ _2S_

13 competencia. Para ello se ha establecido una prueba de evaluación (prevista en la semana 9) con un peso del 8% de la nota final. En esta prueba los estudiantes deberán demostrar el proceso seguido en el autoaprendizaje, la capacidad de síntesis de los conocimientos recopilados y el nivel de adquisición de conocimientos. GA_61CI_ _2S_