source/intro.rst

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   2 .. Introducción al trabajo, objetivos, alcance, limitaciones y organización
   3    del documento.
   4    ESTADO: TERMINADO, CORREGIDO (A)
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   7 .. _intro:
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   9 Introducción
  10 ============================================================================
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  12 .. raw:: latex
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  14    \setcounter{page}{1}
  15    \pagenumbering{arabic}
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  17 La recolección de basura es una técnica que data de fines de los años '50,
  18 cuando `John McCarthy`_, creador de Lisp_, agregó a dicho lenguaje la
  19 capacidad de administrar la memoria automáticamente (utilizando conteo de
  20 referencias), entre muchos otros conceptos revolucionarios para la época que
  21 recién fueron explotados masivamente en lenguajes dinámicos más modernos como
  22 Perl_, Python_, Ruby_, etc. A partir de este momento, muchos lenguajes tomaron
  23 esta característica y hubo una gran cantidad de investigación al respecto,
  24 tomando particular importancia.
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  26 Nuevos algoritmos fueron desarrollados para atacar distintos problemas
  27 particulares y para mejorar el rendimiento, que ha sido una inquietud
  28 incesante en la investigación de recolectores de basura. Sin embargo el
  29 lenguaje más masivo que ha adoptado un recolector de basura (al menos en el
  30 ámbito empresarial) fue Java_, con el cual la investigación sobre recolección
  31 de basura tomó un impulso extra. Probablemente el mayor desarrollo
  32 e investigación en cuanto a recolección de basura se siga dando para Java_,
  33 acotando tal vez un poco el alcance de estos avances dado que ese lenguaje
  34 tiene características muy particulares (*tipado* estático, corre sobre una
  35 máquina virtual muy rica en cuanto a información de tipos, etc.) no
  36 disponibles en otros lenguajes. Sin embargo los lenguajes funcionales y/o con
  37 *tipado* dinámico siguieron teniendo un nivel de investigación y desarrollo
  38 importante, dado que fueron concebidos en su mayoría con la recolección de
  39 basura como parte del diseño.
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  41 Probablemente los lenguajes en los cuales es más difícil aplicar los avances
  42 que se desprendieron de Java_ o de las otras categorías de lenguajes con más
  43 avances en recolección de basura sean los de más bajo nivel, como C y C++, en
  44 los cuales se da lo inverso en cuanto a disponibilidad de información en
  45 tiempo de ejecución, sumado a la permisividad de estos lenguajes para realizar
  46 manipulación de memoria directamente y trabajar a muy bajo nivel. De la mano
  47 de estos lenguajes apareció otra veta de investigación en lo que se denominó
  48 recolectores de basura *conservativos*.
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  50 Una categoría de lenguaje que ha quedado prácticamente vacante es un término
  51 intermedio entre los lenguajes de muy alto nivel (como Java_, Python_,
  52 Haskell_, etc.) y los de muy bajo nivel (como C y C++). El lenguaje de
  53 programación D_ está en esta categoría y, a pesar de haber sido diseñado con
  54 soporte de recolección de basura, al ser un lenguaje relativamente nuevo, ha
  55 tenido muy poco desarrollo en ese área. El lenguaje tiene todas las
  56 limitaciones de lenguajes de bajo nivel como C y C++, pero esas limitaciones
  57 suelen estar más aisladas, y provee un poco más de información que puede ser
  58 aprovechada por un recolector de la que suelen proveer los demás lenguajes de
  59 estas características. Esto presenta una oportunidad única en cuanto
  60 a investigación y desarrollo de recolectores que se ajusten a estas
  61 características.
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  65 Objetivo
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  68 El objetivos de esta tesis es mejorar el recolector de basura de el lenguaje
  69 D_, investigando el estado del arte en recolección de basura y haciendo un
  70 análisis de viabilidad de los algoritmos principales para optar por el que
  71 mejor se ajuste a D_. Una parte muy importante de este análisis es participar
  72 de la comunidad del lenguaje para poder desarrollar una mejora que sea
  73 aceptada y utilizada por dicha comunidad. Por lo tanto el algoritmo o mejora
  74 que "mejor se ajuste a D_" estará supeditado en gran parte a los
  75 requerimientos más urgentes de los usuarios de D_.
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  79 Alcance
  80 ----------------------------------------------------------------------------
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  82 El alcance de este trabajo se limita a los siguientes puntos:
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  84 * Explorar los problemas del recolector de basura actual.
  85 * Evaluar cuales de estos problemas son de mayor importancia para la
  86   comunidad de usuarios de D_.
  87 * Analizar la viabilidad de algoritmos y optimizaciones para solucionar
  88   o minimizar el o los problemas de mayor importancia.
  89 * Implementar una solución o mejora en base al análisis elaborado.
  90 * Comparar mediante la utilización de un banco de pruebas (*benchmark*) la
  91   implementación con la actual y posiblemente con otras implementaciones
  92   relevantes a fin de cuantificarla.
  93 * Proveer todos los elementos necesarios para que la solución pueda ser
  94   adoptada por el lenguaje.
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  97 Limitaciones
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 100 Dado que el lenguaje de programación D_ puede ser enlazado con código objeto
 101 C, y por lo tanto interactuar directamente con éste, podrán haber limitaciones
 102 en el recolector resultante con respecto a esto. En este trabajo se busca
 103 lograr un recolector que sea eficiente para casos en donde el código que
 104 interactúa con C esté bien aislado, por lo que estas porciones de código
 105 pueden quedar por fuera del recolector de basura o necesitar un manejo
 106 especial.
 107
 108
 109 Organización
 110 ----------------------------------------------------------------------------
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 112 Este trabajo se encuentra dividido en 6 capítulos que se describen
 113 a continuación:
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 115 1. :ref:`intro`: breve descripción del problema a tratar, presentando
 116    los objetivos y alcances del trabajo.
 117 2. :ref:`d_lang`: presenta las características principales del lenguaje,
 118    destacando aquellas de mayor relevancia para este trabajo.
 119 3. :ref:`gc`: presenta los algoritmos básicos de recolección de basura
 120    y describe el estado del arte.
 121 4. :ref:`dgc`: explica los problemas particulares que presenta el
 122    lenguaje para la recolección de basura, describe el diseño
 123    e implementación del recolector actual, presenta sus principales
 124    deficiencias y analiza la viabilidad de diferentes soluciones.
 125 5. :ref:`solucion`: propone una solución a los problemas principales
 126    encontrados y define un banco de pruebas para analizar los resultados de
 127    las modificaciones hechas.
 128 6. :ref:`conclusion`: describe las conclusiones alcanzadas en base a los
 129    resultados del trabajo, analizando puntos pendientes, mostrando trabajos
 130    relacionados y proponiendo trabajos futuros.
 131
 132
 133 .. include:: links.rst
 134
 135 .. vim: set ts=3 sts=3 sw=3 et tw=78 spelllang=es :