05_05_TOPOLOGY_DESIGN - El Arquitecto de Redes¶

🎯 PROPÓSITO¶

Sistema de conexión e interconexión de kernels L0 que define el lenguaje para ensamblar operaciones atómicas en redes de procesamiento coherentes. Transforma operaciones aisladas en algoritmos completos mediante grafos de flujo de señal.

Metáfora: Si los kernels L0 son palabras, la topología es la gramática que las combina en oraciones coherentes.

⭐ CRITICIDAD¶

Nivel: ⭐⭐⭐⭐⭐ (Crítica - fundación de composición sistemática)

Sin topología explícita: código spaghetti, debugging arqueológico, optimización imposible. Con topología: algoritmos declarativos, visualizables, validables, optimizables automáticamente.

📊 COMPONENTES PRINCIPALES¶

Core Systems¶

00_graph_representation - Modelo de datos de grafos de flujo de señal
01_causality_validation - Detección de ciclos y validación temporal
02_dependency_analysis - Análisis de orden de ejecución y paralelismo
03_buffer_management - Gestión optimizada de memoria
04_parameter_system - Control de variables y smoothing

Composition Systems¶

05_topology_templates - Biblioteca de patrones reutilizables
10_hierarchical_composition - Topologías anidadas
08_composition_rules - Reglas de conexión válida

Generation & Optimization¶

06_code_generation - Compilador de topologías a código ejecutable
09_optimization_hints - Anotaciones para el optimizador

Visualization & Testing¶

07_visualization_system - Renderizado de diagramas
test_integration - Testing end-to-end
interfaces - Conectores con otros subsistemas
documentation - Documentación completa

🔗 DEPENDENCIAS¶

Requiere (inputs)¶

04_KERNELS_L0 - Bloques atómicos para conectar
03_ALGORITHM_SPEC - Especificaciones matemáticas para validar
01_HIERARCHY - Reglas de composición entre niveles
00_CATALOG - Topologías comunes a soportar

Alimenta (outputs)¶

06_OPTIMIZATION_LAYER - Topologías para optimizar
07_ATOMS_L1 - Algoritmos completos usando topologías
32_DOCUMENTATION_SYSTEM - Diagramas auto-generados
30_TESTING_FRAMEWORK - Topologías de prueba

🚀 QUICK START¶

Crear una topología simple¶

topology:
  name: "simple_gain"
  nodes:
    - id: "input"
      type: "external_input"
    - id: "gain"
      type: "multiply_scalar_kernel"
      parameters:
        scalar: 2.0
    - id: "output"
      type: "external_output"

  connections:
    - source: "input"
      target: "gain"
    - source: "gain"
      target: "output"

Instanciar un template¶

auto biquad = TopologyTemplates::instantiate("biquad_filter", {
    {"type", "lowpass"},
    {"fc", 1000.0},
    {"Q", 0.707}
});

Generar código¶

auto code = CodeGenerator::generate(topology, Target::CPP);
code.compile();
code.execute(input_buffer, output_buffer);

📈 MÉTRICAS DE ÉXITO¶

Métrica	Target	Actual
Validation accuracy	100%	TBD
Code gen success	95%+	TBD
Performance overhead	<5%	TBD
Memory reduction	40-60%	TBD
Template coverage	30+ templates	TBD
Developer productivity	5x faster	TBD

⏱️ ROADMAP¶

Fase 1 - Sistema Básico (4-6 semanas)¶

✅ Graph representation
✅ Causality validation
✅ Dependency analysis
✅ Buffer management básico
✅ Parameter system
✅ 5-10 templates básicos
✅ Code generation C++

Fase 2 - Sistema Profesional (2-3 meses)¶

⬜ Dependency analysis con paralelismo
⬜ Buffer management optimizado
⬜ 20-30 templates completos
⬜ Visualization automática
⬜ Composition rules
⬜ Hierarchical composition

Fase 3 - Sistema Avanzado (3-4 meses)¶

⬜ Optimización automática de topologías
⬜ Multi-target code generation
⬜ Performance estimation
⬜ Import formatos externos (FAUST, Max)
⬜ Visualization interactiva
⬜ Topology versioning

🛠️ DESARROLLO¶

Build requirements¶

C++17 compiler
YAML parser library
GraphViz (para visualización)
Catch2 (para testing)

Testing¶

# Unit tests
cd 05_05_test_integration
./run_tests.sh

# Integration tests
./run_integration_tests.sh

# Performance benchmarks
./run_benchmarks.sh

📚 DOCUMENTACIÓN¶

Plan de Desarrollo Completo - Roadmap detallado
API Reference - Documentación de APIs
Developer Guide - Guía de extensión
User Manual - Tutoriales y ejemplos
Templates Catalog - Templates disponibles

🎨 EJEMPLOS¶

⚠️ ANTIPATTERNS A EVITAR¶

🚫 Topologías sin validación - Siempre validar antes de generar código 🚫 Hard-coded topologies - Usar YAML/templates, no C++ directo 🚫 Manual buffer management - Dejar que el sistema lo maneje 🚫 Feedback sin delays - Será detectado y rechazado 🚫 Parameter updates sin smoothing - Activar smoothing por defecto 🚫 Templates sin tests - Test exhaustivo antes de publicar

🔧 TROUBLESHOOTING¶

Error: "Instantaneous loop detected"¶

Causa: Feedback loop sin delay explícito Solución: Insertar delay_kernel en el ciclo

Error: "Code generation failed"¶

Causa: Topología inválida o parámetros incorrectos Solución: Ejecutar validate() antes de generate()

Warning: "High latency detected"¶

Causa: Camino crítico demasiado largo Solución: Revisar cascade de delays, considerar optimización

📞 SOPORTE¶

Versión: 1.0 Última actualización: 2025-10-10 Estado: En desarrollo - Fase 1 Mantenedor: Audio-Lab Team