Recursos

01 · Punto de partida

Si hubiera infinitas cajas, no habría fila

¿Por qué se forma la fila del banco? No por los clientes: por las cajas. Si cada cliente que llega tuviera su caja personal instantánea, la espera sería cero. La cola nace de la escasez: poca capacidad para mucha demanda.

Esa capacidad escasa es el recurso: estaba antes de que llegues, seguirá después de que te vayas, y mientras lo usás nadie más puede usar ese lugar. El simulador lo trata distinto que a un cliente: no nace ni muere, se ocupa y se libera.

• ¿Qué hay poco y muchos quieren a la vez?
• ¿Cuántos a la vez admite (capacidad c)?
• ¿Qué pasa cuando está lleno: se espera, se pierde o se deriva?
• ¿Cuánto tiempo está ocupado de cada 100?

02 · Definición

Capacidad, ocupación y disponibilidad

El ciclo de un recurso tiene tres verbos y dos eventos: tomar (inicio, ocupa un lugar), usar (actividad entre inicio y fin) y liberar (fin, devuelve el lugar). Tomar sin lugar es el evento condicionado que falla y manda a la cola.

03 · Gestión

Tomar, usar y liberar sin romper nada

1. 1
   Intentar tomar.

   Al llegar o al liberarse un lugar: if ocupados < c → ocupa y agenda fin en t+S; si no → a la cola (o se pierde si no hay lugar de espera).

2. 2
   Usar.

   El lugar queda reservado S unidades. Nadie más lo toca aunque la cola crezca. Es la actividad entre inicio y fin.

3. 3
   Liberar y reintentar.

   Al terminar: ocupados −= 1, y si hay cola se toma enseguida para el siguiente (el recurso casi no descansa saturado).

Recurso simple (c=1)

Una caja, un médico: o libre o ocupado. El caso base para entender todo lo demás.

Recurso múltiple (c>1)

Workers paralelos idénticos: el estado es el contador, no cada worker, si son indistinguibles.

Recursos especializados

No intercambiables: caja premium vs. normal, GPU vs. CPU. El atributo tipo elige cuál tomar.

Recurso con falla

A veces no disponible aunque esté libre (corte, mantenimiento). Se modela con eventos de falla/reparación. (Tema 40)

04 · Ejemplos

Los mismos de siempre, mirando la capacidad

1. 1
   De 1 a 3 cajas.

   Mismo arribo, triple capacidad: la cola se parte y la espera cae más que proporcionalmente (lo medirás en el laboratorio).

2. 2
   Workers elásticos.

   La nube sube c en pico: el recurso deja de ser fijo y pasa a ser decisión de costo vs. espera (Tema 46).

05 · Representación en Python

Un contador con guardas

Un recurso cabe en {"c": c, "ocupados": k} más dos funciones con if. La guarda ocupados < c es toda la física del recurso.

recurso = {"c": 2, "ocupados": 0}

def tomar(r):
    if r["ocupados"] < r["c"]:
        r["ocupados"] += 1
        return True
    return False  # sin lugar: a la cola

def liberar(r):
    r["ocupados"] = max(0, r["ocupados"] - 1)

print(tomar(recurso), tomar(recurso), tomar(recurso))  # True True False
print(recurso)  # ocupados nunca supera a c
liberar(recurso)
print(recurso)

# Una caja (c=1) atiende llegadas en 2, 4, 6 con S=3
c, S, ocupados, libre_en, cola = 1, 3, 0, 0, []
for t in [2, 4, 6]:
    if ocupados < c:
        ocupados += 1
        libre_en = t + S
        print(t, "directo, sale en", libre_en)
    else:
        cola.append(t)
        print(t, "a la cola:", cola)

06 · Exploración

Laboratorio: agregar una caja cambia todo

Llega uno cada A, cada atención dura S, horizonte 12. La curva lima es N(t) (en sistema) y la teal es ocupados(t) topada por la línea punteada c. Subí los servidores de 1 a 3 y mirá cómo la cola se desinfla y la utilización por servidor cae: capacidad vs. costo.

Lima: personas en sistema. Teal: lugares ocupados (nunca supera la punteada c). La brecha entre ambas es la cola. Más c aplasta la brecha pero baja la utilización.

Preguntas para explorar

1. Con A=2, S=3 y c=1, ¿cuál es el máximo en cola? ¿Y con c=2?
2. Con c=3, ¿la utilización sube o baja respecto a c=1? ¿Por qué pagar capacidad ociosa?
3. Si S supera a A con c=1, ¿qué le pasa a la cola? ¿La salva c=3?

07 · Comprensión

Confusiones frecuentes

08 · Práctica guiada

Ejercicios con Python

Ejercicio 1: invariante a prueba de balas

Tomá 3 veces con c=2 y verificá que el tercero falla sin romper el invariante.

r = {"c": 2, "ocupados": 0}
for i in range(3):
    ok = r["ocupados"] < r["c"]
    if ok:
        r["ocupados"] += 1
    print(i, ok, r)
assert 0 <= r["ocupados"] <= r["c"]

Ejercicio 2: ¿alcanza un servidor?

Llegadas cada 2 con S=3 y c=1: ¿la cola crece? ¿Y con c=2?

# Tasa de trabajo que llega: 1/S... intuición: cada 2 llega 3 de trabajo
A, S = 2, 3
print("trabajo por paso:", S / A, "| con c=1:", "crece" if S / A > 1 else "estable")
print("con c=2:", "crece" if S / A > 2 else "estable")

Ejercicio 3: liberar y reintentar

Al liberar con cola no vacía, el lugar debe reocuparse enseguida. Implementalo.

r = {"c": 1, "ocupados": 1}
cola = ["C5", "C6"]
r["ocupados"] -= 1  # fin de C4
if cola:
    siguiente = cola.pop(0)
    r["ocupados"] += 1  # C5 toma al instante
print("sigue:", siguiente, "| ocupados:", r["ocupados"], "| cola:", cola)

09 · Síntesis

Ideas para recordar

En el próximo tema veremos las colas: dónde y cómo esperan las entidades cuando el recurso está lleno.