Propuesta de trabajo de investigación
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<strong>Propuesta</strong> <strong>de</strong> <strong>trabajo</strong> <strong>de</strong> investigación<br />
1. Nombre <strong>de</strong>l proyecto<br />
Prototipo <strong>de</strong> Simulador Paralelo <strong>de</strong> Eventos Discretos<br />
2. Responsables<br />
Dr. Ricardo Marcelín Jiménez<br />
3. Perfil <strong>de</strong>l alumno<br />
El alumno participante en este proyecto <strong>de</strong>be estar interesado en los sistemas distribuidos<br />
y mostrar facilidad para la programación distribuida y la lectura <strong>de</strong> artículos en inglés.<br />
4. Presentación <strong>de</strong>l contexto y la problemática<br />
El estudio <strong>de</strong> un sistema <strong>de</strong> cómputo raramente pue<strong>de</strong> efectuarse directamente sobre<br />
éste, ya sea porque se encuentra en operación y es muy costoso intervenirlo, o bien<br />
porque ni siquiera existe; es <strong>de</strong>cir, se encuentra en su fase <strong>de</strong> diseño. Alternativamente,<br />
pue<strong>de</strong> construirse una representación que permita aproximarse a su funcionamiento. El<br />
resultado <strong>de</strong> esta sustitución, <strong>de</strong>nominado mo<strong>de</strong>lo, ofrece una caracterización <strong>de</strong> las<br />
funciones <strong>de</strong>l sistema.<br />
Un mo<strong>de</strong>lo cuantitativo, en particular, sirve para evaluar el rendimiento <strong>de</strong> las operaciones<br />
<strong>de</strong>l sistema (tiempos <strong>de</strong> espera, tasas <strong>de</strong> servicio, utilización, etc.). Luego <strong>de</strong> construir el<br />
mo<strong>de</strong>lo <strong>de</strong>be aplicarse un método para resolverlo o inferir las propieda<strong>de</strong>s que son <strong>de</strong>l<br />
interés <strong>de</strong> quien conduce el estudio. Los métodos cuantitativos pue<strong>de</strong>n agruparse en tres<br />
categorías: la medición, el análisis y la simulación. Esta última es una técnica numérica con<br />
la que pue<strong>de</strong>n realizarse experimentos sobre un mo<strong>de</strong>lo, a fin <strong>de</strong> obtener salidas<br />
relacionadas con el rendimiento <strong>de</strong>l sistema que representa.<br />
Para el estudio <strong>de</strong> los sistemas <strong>de</strong> cómputo, las simulaciones dirigidas por eventos (DES)<br />
son ampliamente utilizadas por cuanto el sistema se pue<strong>de</strong> representar por el tránsito a<br />
través <strong>de</strong> diferentes estados (número <strong>de</strong> tareas, número <strong>de</strong> paquetes, cantidad <strong>de</strong> memoria<br />
disponible) provocado por el intercambio <strong>de</strong> unida<strong>de</strong>s <strong>de</strong> información (eventos) entre los<br />
diferentes componentes <strong>de</strong>l sistema.<br />
Por otro lado, los gran<strong>de</strong>s avances en las TI han hecho posible la paralelización <strong>de</strong> las<br />
simulaciones <strong>de</strong> eventos discretos (PDES). Esta es la tecnología con la que se soportan la<br />
simulación <strong>de</strong> naves, el tráfico vehicular, los circuitos VLSI, la Internet. Las dificulta<strong>de</strong>s <strong>de</strong><br />
la PDES están relacionadas con la sincronización <strong>de</strong> los relojes virtuales con los que se<br />
simulan los diferentes subsistemas. Frecuentemente, un subsistema es simulado en una<br />
computadora y requiere intercambiar información con otro subsistema simulado en otra<br />
máquina. Si el reloj virtual <strong>de</strong> esta última muestra un valor superior a la estampilla <strong>de</strong>l<br />
evento que recibe, entonces significa que este evento ya no pue<strong>de</strong> aten<strong>de</strong>rse y se inducirá<br />
un error en la simulación. La clave para afrontar esta situación se encuentra en los<br />
métodos para administración <strong>de</strong> los relojes virtuales. En los métodos conservadores, se<br />
previene la contingencia, mientras que, en los métodos optimistas, se repara. Se sabe que<br />
las simulaciones conservadoras pue<strong>de</strong>n ser más “lentas”, pero menos complejas <strong>de</strong><br />
programar. En contraste, las simulaciones optimistas suelen ser más rápidas pero más<br />
complejas.<br />
En este proyecto se busca construir un simulador <strong>de</strong> eventos discretos, <strong>de</strong> propósito<br />
general, capaz <strong>de</strong> acomodarse sobre una red P2P en la que los participantes prestan sus<br />
capacida<strong>de</strong>s durante ciertos lapsos <strong>de</strong> tiempo y luego abandonan la sesión aún cuando la<br />
simulación esté en proceso. En estas condiciones se requiere tomar regularmente copias<br />
<strong>de</strong>l estado global <strong>de</strong> la simulación, para soportar los mecanismos <strong>de</strong> “roll back” que se<br />
requieren cuando la ejecución <strong>de</strong>be reiniciarse, a partir <strong>de</strong> un punto <strong>de</strong> su pasado reciente.
5. Objetivos generales y particulares<br />
Objetivo general<br />
Implantación <strong>de</strong> un prototipo <strong>de</strong> PDES<br />
Objetivos particulares<br />
1. Especificar las operaciones <strong>de</strong> un PDES<br />
2. Plantear las entida<strong>de</strong>s <strong>de</strong> una arquitectura que implemente dichas operaciones<br />
3. Construir e integrar los componentes <strong>de</strong>l PDES<br />
6. Metodología<br />
a. Revisión <strong>de</strong> la literatura en el tema<br />
b. Creación <strong>de</strong>l protocolo <strong>de</strong> investigación<br />
c. Caracterización <strong>de</strong> los elementos <strong>de</strong>l sistema<br />
d. Selección <strong>de</strong> una herramienta <strong>de</strong> programación<br />
e. Desarrollo e Integración<br />
f. Evaluación <strong>de</strong> un caso <strong>de</strong> estudio<br />
g. Comunicación <strong>de</strong> resultados<br />
7. Resultados<br />
Al finalizar el proyecto el alumno habrá diseñado e implantado un simulador distribuido <strong>de</strong><br />
eventos discretos, acompañado <strong>de</strong> su documentación completa. Asimismo, habrá<br />
completado un conjunto <strong>de</strong> pruebas <strong>de</strong> funcionamiento que le permitirán evaluar el<br />
<strong>de</strong>sempeño <strong>de</strong> su propuesta.<br />
Al término <strong>de</strong>l primer trimestre el alumno entregará al coordinador el protocolo <strong>de</strong><br />
investigación que, al menos, contendrá una <strong>de</strong>scripción <strong>de</strong>l estado <strong>de</strong>l conocimiento, la<br />
problemática que se aborda y la metodología. Este protocolo se presentará en el seminario<br />
<strong>de</strong> avances organizado al cierre <strong>de</strong>l trimestre.<br />
Al término <strong>de</strong>l segundo trimestre el alumno entregará al coordinador un reporte <strong>de</strong> avance<br />
en forma <strong>de</strong> artículo. Éste contendrá la caracterización <strong>de</strong> los requerimientos <strong>de</strong><br />
codificación/<strong>de</strong>codificación, así como una propuesta <strong>de</strong> diseño e implantación. Este reporte<br />
se presentará en el seminario <strong>de</strong> avances.<br />
Al finalizar el tercer trimestre el alumno entregará al coordinador un primer borrador <strong>de</strong> su<br />
idónea comunicación <strong>de</strong> resultados. De igual forma, el alumno presentará por última vez en<br />
el seminario <strong>de</strong> avances, el resultado <strong>de</strong> su <strong>trabajo</strong>.<br />
En el curso <strong>de</strong>l cuarto trimestre el alumno entregará la versión final <strong>de</strong> su idónea<br />
comunicación <strong>de</strong> resultados.<br />
8. Referencias a la literatura inicial<br />
J. Misra. Distributed discrete_event simulation. Computing Surveys of the ACM. March, ‘86<br />
Y. Lin and P. Fishwick. Asynchronous parallel discrete event simulation, IEEE trans. on<br />
systs. man and cibernetics, ‘95<br />
A. Ferscha. Parallel and distributed simulation of discrete event systems. In Handbook of<br />
parallel and distributed computing. McGraw Hill ‘95<br />
B. Preiss. The Parsimony Project. http://www.pads.uwaterloo.ca/Bruno.Press/Parsimony<br />
J. Banks and J. Carson. Discrete Event System Simulation. Prentice Hall ‘84
R. Jain. The art of computer systems performance analysis_ John Wiley and sons ‘91<br />
9. Calendarización <strong>de</strong> activida<strong>de</strong>s<br />
Actividad Trimestre 1 Trimestre 2 Trimestre 3<br />
Revisión <strong>de</strong> la literatura en el tema<br />
Creación <strong>de</strong>l protocolo <strong>de</strong> investigación<br />
Caracterización <strong>de</strong> los elementos <strong>de</strong>l<br />
sistema<br />
Selección <strong>de</strong> una herramienta <strong>de</strong><br />
programación<br />
Desarrollo e Integración<br />
Evaluación <strong>de</strong> un caso <strong>de</strong> estudio<br />
Comunicación <strong>de</strong> resultados<br />
10. Infraestructura necesaria y/o disponible<br />
Un conjunto <strong>de</strong> computadoras personales, el entorno <strong>de</strong> <strong>de</strong>sarrollo <strong>de</strong>l lenguaje JAVA o<br />
C++, Mik-TeX ó LaTex.<br />
11. Lugar <strong>de</strong> realización<br />
Lab. <strong>de</strong> ARTe