PLAN DE DESARROLLO - 05_05_TOPOLOGY_DESIGN¶

RESUMEN EJECUTIVO¶

El 05_05_TOPOLOGY_DESIGN es el sistema de conexión e interconexión de kernels L0, proporcionando el lenguaje que define cómo se ensamblan operaciones atómicas en redes de procesamiento coherentes. Transforma operaciones aisladas en algoritmos completos mediante grafos de flujo de señal, validación de causalidad, análisis de dependencias, y generación automática de código.

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

Estimación Total: 4-9 meses persona (según fase de completitud)

MARCO TEÓRICO-PRÁCTICO¶

Conceptos Fundamentales¶

Signal Flow Graphs: Grafos dirigidos donde nodos son kernels y aristas son conexiones de audio
Causalidad: Principio que impide loops instantáneos; todo feedback requiere delay explícito
Topological Sorting: Ordenamiento de nodos que respeta dependencias de datos
Buffer Lifetime Analysis: Análisis de cuándo buffers están activos para optimizar reuso
Graph Coloring: Técnica para minimizar memoria asignando buffers a colores (chunks)
Critical Path: Camino más largo que determina latencia/performance mínima

Algoritmos Específicos¶

DFS con colores (WHITE/GRAY/BLACK): Detección de ciclos en grafos
Algoritmo de Kahn: Topological sorting de nodos
Sugiyama Layout: Algoritmo de dibujo de grafos por capas
Force-Directed Placement: Layout de grafos mediante simulación física
Graph Coloring: Asignación óptima de memoria a buffers

Patterns Arquitectónicos¶

Declarative DSL: Descripción de topologías mediante lenguaje declarativo
Template Pattern: Topologías prefabricadas reutilizables
Composite Pattern: Topologías jerárquicas (sub-topologías como nodos)
Builder Pattern: Construcción incremental de grafos
Visitor Pattern: Traversal de grafos para análisis/transformación

Métricas de Calidad¶

Validation accuracy: 100% de topologías inválidas detectadas
Code generation success: 95%+ de topologías generan código compilable
Performance overhead: <5% vs código hand-written
Memory efficiency: 50%+ reducción vs naive allocation
Template coverage: 30+ templates cubren 80% de casos
Developer productivity: 5x más rápido vs código manual

PRIORIZACIÓN Y DEPENDENCIAS¶

Orden de Implementación (por dependencias técnicas)¶

TAREA 1 (Graph Representation) - BASE: representación fundamental
TAREA 2 (Causality Validation) - requiere grafo básico
TAREA 3 (Dependency Analysis) - requiere grafo y validación
TAREA 4 (Buffer Management) - requiere análisis de dependencias
TAREA 5 (Parameter System) - puede ir en paralelo con buffer management
TAREA 6 (Topology Templates) - requiere parámetros funcionando
TAREA 7 (Code Generation) - requiere todo lo anterior
TAREA 8 (Composition Rules) - puede ir en paralelo con generación
TAREA 9 (Optimization Hints) - requiere representación estable
TAREA 10 (Hierarchical Composition) - requiere templates y validación
TAREA 11 (Visualization System) - puede desarrollarse en paralelo

TAREAS DETALLADAS¶

TAREA 1: Graph Representation - El Modelo de Datos¶

Carpeta: 05_05_00_graph_representation

DESARROLLO:

Core Implementation
Estructura Node con id, type, parameters, inputs, outputs
Clasificación de nodos: source, processing, sink, compound
Estructura Edge con source_node, source_port, target_node, target_port, buffer_size, latency
Clase Topology con HashMap de nodos, vector de edges, inputs/outputs externos
Índices auxiliares: adjacency lists (forward/reverse), topological order cache
Sistema de NodeID único y robusto
Port management con validación de tipos
Serialization System
Parser/writer YAML para formato legible humano
Parser/writer JSON para APIs web
Serializer/deserializer binario para runtime eficiente
Exporters a formatos externos: FAUST, Max/MSP Gen~, Pure Data
Versionado de formato con migración automática
Validación de esquema en deserialización
Testing Framework
Unit tests para cada estructura de datos
Tests de serialización round-trip (write → read → compare)
Tests de edge cases: grafos vacíos, nodos sin conexiones, etc.
Performance tests: creación de grafos grandes (1000+ nodos)
Memory leak detection con sanitizers
Test coverage >90%
Documentación
Inline documentation de cada estructura
API reference completa
Ejemplos de construcción de grafos simples y complejos
Especificación de formatos de serialización (schema YAML/JSON)
Diagramas UML de clases principales
Interfaces y Conexiones
API de construcción incremental (addNode, addEdge, removeNode, etc.)
API de query (getNode, getSuccessors, getPredecessors, etc.)
Eventos para modificaciones del grafo (onNodeAdded, onEdgeRemoved, etc.)
Interfaz para kernels L0 (conexión con 04_KERNELS_L0)
Data contracts para intercambio con otros subsistemas

ENTREGABLES:

Implementación funcional completa de estructuras de grafo
Sistema de serialización multi-formato funcionando
Suite de tests pasando (>90% coverage)
Documentación API completa
Ejemplos de uso ejecutables
Benchmarks de performance para grafos grandes

ESTIMACIÓN: 2-3 semanas

TAREA 2: Causality Validation - El Detective de Tiempo¶

Carpeta: 05_05_01_causality_validation

DESARROLLO:

Core Implementation
Implementación DFS con colores (WHITE/GRAY/BLACK) para detección de ciclos
Clasificador de ciclos: válidos (con delay) vs inválidos (sin delay)
Analizador de latencia por nodo (kernel-specific)
Calculador de camino crítico (suma de latencias en path más largo)
Detector de dependencias imposibles (orden topológico vs ejecución)
Sistema de validación multi-nivel (sintáctica, semántica, temporal)
Reporting System
Generador de reportes estructurados (YAML/JSON)
Sistema de errores con códigos únicos y mensajes descriptivos
Sugerencias automáticas de corrección (ej: "Insert delay between nodes X and Y")
Warnings para casos no-críticos (ej: latencia alta)
Visualización de ciclos detectados (path completo)
Modo verbose para debugging
Testing Framework
Unit tests para cada algoritmo de detección
Tests de grafos válidos (no deben generar errores)
Tests de grafos inválidos (deben detectar problemas específicos)
Tests de casos edge: auto-loops, multi-loops, grafos desconectados
Performance tests: validación de grafos de 1000+ nodos en <1s
Regression tests para bugs pasados
Test coverage >90%
Documentación
Explicación de algoritmos de detección de ciclos
Ejemplos de topologías válidas vs inválidas con diagramas
Guía de interpretación de mensajes de error
Best practices para evitar problemas de causalidad
Referencias teóricas sobre causalidad en DSP
Interfaces y Conexiones
API de validación: validate(topology) -> ValidationResult
Callbacks para reportar progreso en grafos grandes
Integración con visualization system para mostrar errores
Hooks para extensión con validaciones custom
Interfaz con algorithm specs para comparar latencias esperadas

ENTREGABLES:

Sistema de validación de causalidad funcionando
Reportes estructurados de errores/warnings
Suite de tests completa (>90% coverage)
Documentación de algoritmos y uso
Ejemplos de casos comunes de error
Benchmarks de performance de validación

ESTIMACIÓN: 2-3 semanas

TAREA 3: Dependency Analysis - El Ordenador de Ejecución¶

Carpeta: 05_05_02_dependency_analysis

DESARROLLO:

Core Implementation
Algoritmo de Kahn para topological sorting
Analizador de paralelismo: identificación de stages independientes
Critical path analyzer: camino más largo en latencia y cómputo
Scheduler: asignación de nodos a threads/stages
Sistema de prioridades para nodos críticos
Detector de cuellos de botella
Parallelization System
Agrupador de nodos independientes en stages
Estimador de carga por stage (CPU cycles)
Balanceador de carga entre threads
Detector de oportunidades de pipeline
Generador de dependency graphs anotados
Testing Framework
Unit tests para topological sort
Tests de detección de paralelismo
Tests de critical path en grafos complejos
Validation: orden generado respeta todas las dependencias
Performance tests: análisis de grafos grandes <1s
Tests de scheduling con diferentes configuraciones (1 thread, 4 threads, 8 threads)
Test coverage >90%
Documentación
Explicación de algoritmo de Kahn con ejemplos
Guía de interpretación de resultados de análisis
Diagramas de stages paralelos
Best practices para maximizar paralelismo
Referencias a literatura de scheduling
Interfaces y Conexiones
API de análisis: analyze(topology) -> DependencyAnalysis
Estructuras de resultado: ExecutionOrder, ParallelStages, CriticalPath
Integración con buffer management (orden afecta lifetimes)
Integración con code generation (orden de emisión de código)
Hooks para optimizers externos

ENTREGABLES:

Sistema de análisis de dependencias completo
Scheduling para ejecución paralela
Suite de tests pasando (>90% coverage)
Documentación completa con ejemplos
Visualización de stages paralelos
Benchmarks de eficiencia de scheduling

ESTIMACIÓN: 3-4 semanas

TAREA 4: Buffer Management - El Gestor de Memoria¶

Carpeta: 05_05_03_buffer_management

DESARROLLO:

Core Implementation
Analizador de buffer lifetime basado en execution order
Algoritmo de graph coloring para asignación de memoria
Estrategias de asignación: eager, lazy, pool-based
Detector de in-place processing opportunities
Calculador de memoria total requerida
Sistema de pools de buffers reutilizables
Optimization System
Minimizador de memoria total mediante reuso
Detector de buffers temporales eliminables
Alineamiento de buffers para SIMD (conexión con optimization layer)
Estrategias de pre-allocation vs dynamic allocation
Cache-aware allocation (buffers usados juntos, cerca en memoria)
Testing Framework
Unit tests para lifetime analysis
Tests de graph coloring correctness
Tests de reuso: verificar que buffers no-overlapping comparten memoria
Memory leak tests con sanitizers
Performance tests: allocación para grafos grandes
Validation: código generado no tiene buffer conflicts
Test coverage >90%
Documentación
Explicación de lifetime analysis con diagramas
Algoritmo de graph coloring explicado
Ejemplos de optimización de memoria (antes/después)
Best practices para minimizar uso de memoria
Diagramas de buffer reuse patterns
Interfaces y Conexiones
API de análisis: analyzeBuffers(topology, executionOrder) -> BufferPlan
Estructuras: BufferAllocation, BufferPool, BufferLifetime
Integración con code generation (generar allocations)
Integración con dependency analysis (requiere execution order)
Interfaz con optimization layer (alignment requirements)

ENTREGABLES:

Sistema de buffer management optimizado
Reducción de memoria 40-60% vs naive allocation
Suite de tests completa (>90% coverage)
Documentación con ejemplos de optimización
Visualización de buffer lifetimes
Benchmarks de reducción de memoria

ESTIMACIÓN: 3-4 semanas

TAREA 5: Parameter System - El Controlador de Variables¶

Carpeta: 05_05_04_parameter_system

DESARROLLO:

Core Implementation
Estructura Parameter con name, type, range, default, unit, description
Sistema de parameter bindings: mapping externo → nodos internos
Transformaciones de parámetros: fc_to_omega0, db_to_linear, midi_to_freq
Validador de rangos y tipos
Sistema de metadata para parámetros (units, categorías)
Parámetros jerárquicos para sub-topologías
Parameter Smoothing System
Rampa lineal automática para prevenir clicks
Ramp_time configurable por parámetro
Estrategias de smoothing: linear, exponential, S-curve
Detector de parámetros sensibles (requieren smoothing)
Sistema de queue de cambios de parámetros
Testing Framework
Unit tests para cada tipo de parámetro
Tests de bindings: cambio externo → propagación correcta a nodos
Tests de transformaciones (ej: 440Hz → omega0 correcto)
Tests de smoothing: verificar rampa sin discontinuidades
Tests de rangos: valores fuera de rango rechazados/clampados
Integration tests con topologías completas
Test coverage >90%
Documentación
Especificación de tipos de parámetros soportados
Catálogo de transformaciones disponibles
Guía de uso de parameter smoothing
Ejemplos de declaración de parámetros en YAML
API reference completa
Interfaces y Conexiones
API de declaración: addParameter(spec), bindParameter(name, target, transform)
API de control: setParameter(name, value), getParameter(name)
Eventos: onParameterChanged(name, oldValue, newValue)
Integración con topology templates (parámetros de templates)
Integración con preset system (snapshot/restore de parámetros)

ENTREGABLES:

Sistema de parámetros completo con bindings
Parameter smoothing funcionando
Suite de tests pasando (>90% coverage)
Documentación completa con ejemplos
Catálogo de transformaciones estándar
Benchmarks de latencia de cambio de parámetro (<1ms)

ESTIMACIÓN: 2-3 semanas

TAREA 6: Topology Templates - Patrones Reutilizables¶

Carpeta: 05_05_05_topology_templates

DESARROLLO:

Core Implementation
Sistema de templates parametrizados
Catálogo de templates estándar: Biquad, SVF, Ladder Filter, etc.
Template instantiation: parámetros → topología concreta
Sistema de variantes de templates (ej: biquad lowpass vs highpass)
Validación de parámetros de template
Metadata de templates (autor, descripción, categoría)
Template Library (Fase 1: 5-10 templates)
Biquad Filter (lowpass, highpass, bandpass, notch, peaking, shelving)
State Variable Filter (SVF)
Ladder Filter (Moog-style 4-pole)
Simple Delay Line
Basic Oscillator (sine, saw, square, triangle)
Simple Gain/Mix
DC Blocker
One-pole lowpass/highpass
Template Library (Fase 2: 20-30 templates)
Compressor/Limiter topología
EQ multi-band
Chorus/Flanger/Phaser
Reverb (simple feedback delay network)
Distortion/Saturation topologías
Envelope Follower
LFO con múltiples formas de onda
Noise generators
Testing Framework
Unit tests para cada template
Validation: templates generan topologías válidas
Tests de instanciación con diferentes parámetros
Comparison tests: salida de template vs implementación de referencia
Performance tests de templates instantiados
Regression tests: templates no cambian comportamiento sin intención
Test coverage >90%
Documentación
Documentación de cada template: propósito, parámetros, diagrama
Guía de creación de templates custom
Ejemplos de uso de cada template
Signal flow diagrams de templates
Referencias a algoritmos implementados
Interfaces y Conexiones
API de templates: getTemplate(name), instantiateTemplate(name, params)
Sistema de registro de templates custom
Integración con catalog registry (listar templates disponibles)
Integración con algorithm specs (validar templates contra specs)
Export de templates a formatos externos

ENTREGABLES:

Sistema de templates funcionando
5-10 templates básicos implementados y validados (Fase 1)
20-30 templates completos (Fase 2)
Suite de tests para cada template (>90% coverage)
Documentación completa con diagramas
Validación contra specs matemáticas
100% de templates cubiertos

ESTIMACIÓN: 4-6 semanas (Fase 1: 2-3 semanas, Fase 2: 2-3 semanas)

TAREA 7: Code Generation - El Compilador de Topologías¶

Carpeta: 05_05_06_code_generation

DESARROLLO:

Core Implementation
Pipeline de generación: análisis → planificación → emisión → optimización
Generador de C++ class desde topología
Emisor de buffer declarations
Emisor de initialization code
Emisor de processing loop
Emisor de parameter update methods
Sistema de templates de código (Jinja2-style)
Code Optimization
Constant folding (parámetros fijos → constantes en código)
Dead code elimination (nodos no usados)
Loop unrolling donde apropiado
In-place processing detection y aplicación
Common subexpression elimination
Multi-Target Generation
C++ optimizado: Target principal para CPU
Python wrapper: Para testing y prototipado
GPU kernels: CUDA/OpenCL para procesamiento paralelo (opcional Fase 3)
FAUST source: Para interoperabilidad
Gen~ patches: Para Max/MSP (opcional)
Testing Framework
Unit tests para cada etapa del pipeline
Compilation tests: código generado compila sin errores
Functional tests: código generado produce output correcto
Performance tests: código generado vs hand-written (<5% overhead)
Round-trip tests: topología → código → test → validación
Regression tests para bug fixes
Test coverage >90%
Documentación
Arquitectura del pipeline de generación
Guía de templates de código
Ejemplos de código generado (simple y complejo)
Explicación de optimizaciones aplicadas
Guía de extensión para nuevos targets
Interfaces y Conexiones
API de generación: generateCode(topology, target) -> CodeArtifact
Sistema de plugins para targets custom
Integración con buffer management (usar buffer plan)
Integración con dependency analysis (usar execution order)
Integración con optimization hints (aplicar sugerencias)

ENTREGABLES:

Code generator funcionando para C++
95%+ de topologías generan código compilable
Python wrapper generator
Suite de tests completa (>90% coverage)
Documentación completa del pipeline
Benchmarks: overhead <5% vs hand-written
Ejemplos de código generado

ESTIMACIÓN: 4-5 semanas

TAREA 8: Composition Rules - Las Leyes de Conexión¶

Carpeta: 05_05_08_composition_rules

DESARROLLO:

Core Implementation
Sistema de tipos de señales: audio rate, control rate, event stream
Type checker para conexiones entre nodos
Validador de dimensiones: buffer sizes, channel counts
Validador semántico basado en categorías de nodos
Sistema de reglas extensible (rule engine)
Converters automáticos para incompatibilidades permitidas
Rule System
Reglas de sample rate compatibility
Reglas de channel count compatibility
Reglas de buffer size compatibility
Reglas semánticas (ej: oscilador no debería tener audio input)
Reglas custom definibles por usuario
Sistema de severidad: error vs warning
Testing Framework
Unit tests para type checker
Tests de validación: conexiones válidas aceptadas
Tests de invalidación: conexiones inválidas rechazadas
Tests de conversión automática
Tests de reglas custom
Test coverage >90%
Documentación
Catálogo de reglas de composición
Guía de tipos de señales soportados
Ejemplos de conversiones automáticas
Guía de creación de reglas custom
Best practices de composición
Interfaces y Conexiones
API de validación: validateConnection(source, target) -> ValidationResult
API de reglas: addRule(rule), removeRule(ruleId)
Integración con causality validation (reglas adicionales)
Integración con code generation (conversiones en código)
Eventos para violaciones detectadas

ENTREGABLES:

Sistema de composition rules funcionando
Type checking de conexiones
Suite de tests completa (>90% coverage)
Documentación de reglas
Catálogo de tipos de señales
Extensibilidad para reglas custom

ESTIMACIÓN: 2-3 semanas

TAREA 9: Optimization Hints - Sugerencias al Optimizador¶

Carpeta: 05_05_09_optimization_hints

DESARROLLO:

Core Implementation
Sistema de annotations en nodos/edges
Tipos de hints: vectorization, fusion, in-place, priority
Parser de hints desde YAML/JSON
Validator de hints (coherencia)
Propagador de hints (inheritance en jerarquías)
Hint Categories
Vectorization hints: vector_width, alignment, data_layout
Fusion hints: fuseable con qué nodos, condiciones
In-place hints: in_place_safe, read_write_pattern
Priority hints: critical, optimize_for (latency/throughput)
Memory hints: cache_behavior, prefetch_pattern
Testing Framework
Unit tests para parsing de hints
Tests de validación de hints
Integration tests: hints → código optimizado
Tests de propagación de hints
Test coverage >90%
Documentación
Catálogo de hints disponibles
Guía de uso de cada hint
Ejemplos de impacto de hints en código generado
Best practices para anotar topologías
Interfaces y Conexiones
API de hints: addHint(nodeId, hint), getHints(nodeId)
Integración con code generation (aplicar hints)
Integración con optimization layer (usar hints para guiar optimización)
Formato de hints en serialización

ENTREGABLES:

Sistema de optimization hints funcionando
Catálogo de hints estándar
Suite de tests pasando (>90% coverage)
Documentación completa
Integración con code generator
Ejemplos de uso

ESTIMACIÓN: 1-2 semanas

TAREA 10: Hierarchical Composition - Topologías Anidadas¶

Carpeta: 05_05_10_hierarchical_composition

DEVELOPMENT:

Core Implementation
Definición de sub-topologías como nodos compound
Sistema de inputs/outputs de sub-topologías
Parameter forwarding desde topología padre a hija
Flattening de jerarquías para ejecución
Validación de interfaces de sub-topologías
Sistema de namespaces para evitar colisiones
Composition System
Encapsulación de topologías completas como black boxes
Reuso de sub-topologías en múltiples contextos
Versionado de sub-topologías
Dependency management entre topologías
Library de sub-topologías reutilizables
Testing Framework
Unit tests para encapsulación
Tests de parameter forwarding
Tests de flattening: jerarquía → grafo plano equivalente
Integration tests: topologías jerárquicas completas
Performance tests: overhead de jerarquía
Test coverage >90%
Documentación
Guía de creación de sub-topologías
Ejemplos de composición jerárquica
Best practices para modularidad
Diagramas de jerarquías
API reference
Interfaces y Conexiones
API de composición: defineSubtopology(spec), instantiateSubtopology(name)
Sistema de registry de sub-topologías
Integración con templates (templates como sub-topologías)
Integración con validation (validar cada nivel)
Integración con visualization (mostrar jerarquía)

ENTREGABLES:

Sistema de composición jerárquica funcionando
Flattening correcto de jerarquías
Suite de tests completa (>90% coverage)
Documentación con ejemplos
Library de sub-topologías estándar
Visualización de jerarquías

ESTIMACIÓN: 3-4 semanas

TAREA 11: Visualization System - El Dibujante de Redes¶

Carpeta: 05_05_07_visualization_system

DESARROLLO:

Core Implementation
Generador de GraphViz DOT desde topología
Layout algorithms: Sugiyama, force-directed, hierarchical
Renderer a SVG para web/docs
Renderer a ASCII art para terminal
Sistema de estilos y temas
Anotaciones visuales: errores, warnings, critical path
Interactive Visualization (Fase 2)
Web viewer interactivo (HTML/JS)
Zoom y pan
Click en nodo → ver detalles/parámetros
Highlight de caminos
Animación de flujo de señal (opcional)
Documentation Generation
Auto-generación de diagramas para docs
Export a formatos para papers (PDF high-quality)
Diff visualization (topología A vs B)
Template documentation con diagramas embebidos
Testing Framework
Unit tests para cada renderer
Tests de layout: grafos complejos → diagramas legibles
Integration tests: topología → SVG válido
Performance tests: rendering de grafos grandes <2s
Visual regression tests (compare rendered images)
Test coverage >90%
Documentación
Guía de uso de visualización
Configuración de estilos y temas
Integración en pipelines de documentación
Ejemplos de diagramas generados
Interfaces y Conexiones
API de rendering: renderTopology(topology, format, options) -> Artifact
Integración con causality validation (mostrar errores)
Integración con dependency analysis (mostrar critical path)
Integración con documentation system (embebir diagramas)
Export a formatos estándar

ENTREGABLES:

Sistema de visualización funcionando
Rendering a SVG, DOT, ASCII
Diagramas generados en <2s para topologías 100+ nodos
Suite de tests completa (>90% coverage)
Documentación con ejemplos
Viewer interactivo (Fase 2)
Integración con docs system

ESTIMACIÓN: 3-4 semanas

TAREA 12: Integration Testing & Validation¶

Carpeta: 05_05_test_integration

DESARROLLO:

End-to-End Test Suite
Tests de topologías completas: desde YAML → código ejecutable → validación de audio
Tests de workflows completos: create → validate → optimize → generate → compile → run
Tests de templates: instantiate → validate → generate → test audio output
Tests de jerarquías complejas: múltiples niveles de composición
Tests de parámetros: cambios → propagación → audio output correcto
Cross-Subsystem Validation
Integración con 04_KERNELS_L0: usar kernels reales en topologías
Integración con 03_ALGORITHM_SPEC: validar topologías contra specs matemáticas
Integración con 06_OPTIMIZATION_LAYER: optimizar topologías generadas
Integración con 07_ATOMS_L1: atoms usan topologías generadas
Integración con 00_CATALOG_REGISTRY: templates en catálogo
Regression Test Automation
Suite de topologías de referencia (golden set)
Automated testing en CI/CD
Performance regression detection
Audio output regression testing (comparar waveforms)
Performance Validation Suite
Benchmarks de generación: topología → código en <1s
Benchmarks de validación: grafos grandes validados en <1s
Benchmarks de ejecución: overhead <5% vs hand-written
Memory benchmarks: reducción 40-60% vs naive
Stress & Load Testing
Topologías extremadamente grandes (1000+ nodos)
Jerarquías profundas (10+ niveles)
Templates con muchos parámetros (50+)
Cambios rápidos de parámetros (stress test smoothing)

ENTREGABLES:

Suite E2E completa ejecutándose en CI
Cross-subsystem integration validada
Regression test automation funcionando
Performance benchmarks dentro de specs
Stress tests pasando
Reporte de cobertura de integración

ESTIMACIÓN: 2-3 semanas

TAREA 13: System Integration - Interfaces y Conectores¶

Carpeta: 05_05_interfaces

DESARROLLO:

Conectores con Subsistemas (según SYMLINKS NECESARIOS)
kernel_library/ → ../04_kernels_l0/: API para obtener kernels disponibles
algorithm_specs/ → ../03_algorithm_spec/signal_flow_diagrams/: Importar SFDs de referencia
optimization_hints/ → ../06_optimization_layer/: Enviar hints al optimizer
topology_catalog/ → ../00_catalog_registry/topologies/: Registrar topologías/templates
topology_tests/ → ../30_testing_framework/topology_validation/: Tests específicos
generated_docs/ → ../32_documentation_system/topology_diagrams/: Diagramas generados
topology_templates/ → ../28_templates/topology_patterns/: Templates compartidos
Event Bus Implementation
Sistema de eventos para cambios en topologías
Publicación de eventos: TopologyCreated, TopologyValidated, CodeGenerated
Subscripción de subsistemas interesados
Event replay para debugging
Shared State Management
Registry global de topologías activas
Cache de topologías compiladas
Invalidación de cache cuando dependencias cambian
Communication Protocols
API REST para acceso remoto (opcional)
Message format estándar (JSON/Protobuf)
Versionado de APIs

ENTREGABLES:

Symlinks o conectores a todos los subsistemas mencionados
Event bus funcionando
Shared state management
Communication protocols documentados
Tests de integración con cada subsistema

ESTIMACIÓN: 2 semanas

TAREA 14: Documentation Package - Documentación Completa¶

Carpeta: 05_05_documentation

DESARROLLO:

Complete API Reference
Documentación generada desde código (Doxygen/similar)
Ejemplos de cada API call
Diagramas de clases UML
Sequence diagrams de workflows
Developer Guide
Arquitectura del subsistema
Guía de extensión: cómo añadir templates, reglas, targets de generación
Best practices de uso
Troubleshooting común
User Manual
Tutorial paso a paso: crear primera topología
Guía de templates disponibles
Guía de parámetros y bindings
Ejemplos completos de topologías reales
Migration Guides
De código manual a topologías
De versiones anteriores de formato
De sistemas externos (FAUST, Max) a topology system
Architecture Diagrams
Diagrama de subsistemas internos
Diagrama de flujo de datos
Diagrama de dependencias
Diagramas de algoritmos principales

ENTREGABLES:

ESTIMACIÓN: 2-3 semanas

CRONOGRAMA GLOBAL¶

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

Semanas 1-3: - TAREA 1: Graph Representation (2-3 semanas)

Semanas 3-6: - TAREA 2: Causality Validation (2-3 semanas) - TAREA 5: Parameter System (2-3 semanas) - en paralelo

Semanas 6-10: - TAREA 3: Dependency Analysis (3-4 semanas) - TAREA 4: Buffer Management (3-4 semanas) - empieza semana 7

Semanas 10-14: - TAREA 6: Topology Templates Fase 1 (2-3 semanas) - TAREA 7: Code Generation inicial (2-3 semanas) - empieza semana 12

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

Semanas 15-18: - TAREA 6: Topology Templates Fase 2 (2-3 semanas) - TAREA 8: Composition Rules (2-3 semanas) - en paralelo

Semanas 18-22: - TAREA 10: Hierarchical Composition (3-4 semanas) - TAREA 11: Visualization System (3-4 semanas) - empieza semana 19

Semanas 22-24: - TAREA 9: Optimization Hints (1-2 semanas) - TAREA 7: Code Generation multi-target (expansión)

Fase 3 - Integración y Documentación¶

Semanas 25-27: - TAREA 12: Integration Testing (2-3 semanas)

Semanas 27-29: - TAREA 13: System Integration (2 semanas)

Semanas 29-32: - TAREA 14: Documentation Package (2-3 semanas)

TOTAL ESTIMADO: 29-32 semanas (~7-8 meses)

CRITERIOS DE ÉXITO GLOBAL¶

ANTIPATTERNS A VIGILAR DURANTE DESARROLLO¶

🚫 Evitar validación tardía - Validar en construcción, no en ejecución 🚫 Evitar hard-coding - Todo debe ser declarativo y configurable 🚫 Evitar manual buffer management en código generado - Automatizar completamente 🚫 Evitar dependencias implícitas - Todo explícito en grafo 🚫 Evitar feedback sin delays - Detectar en validación 🚫 Evitar parameter updates sin smoothing - Smoothing by default 🚫 Evitar topologías sin metadata - Documentar cada template 🚫 Evitar desarrollo sin visualización - Debugging visual desde día 1 🚫 Evitar templates sin tests - Test antes de publicar 🚫 Evitar mixing concerns - Separación limpia de responsabilidades 🚫 Evitar código sin versionado - Versionado desde el inicio

REFERENCIAS TÉCNICAS¶

Libros y Papers¶

"The Audio Programming Book" - Boulanger & Lazzarini (graph theory en DSP)
"Designing Audio Effect Plugins in C++" - Will Pirkle (signal flow diagrams)
"Introduction to Algorithms" - CLRS (graph algorithms)
Papers de FAUST sobre compilación de DSP
"Real-Time Digital Signal Processing" - Sen M. Kuo (causal systems)

Herramientas de Referencia¶

FAUST: Functional audio stream language
Max/MSP Gen~: Visual DSP programming
Pure Data: Data flow programming para audio
GraphViz: Visualización de grafos
LLVM: Técnicas de code generation

Estándares¶

Audio Engineering Society (AES) standards para DSP
VST3 SDK: Arquitectura de plugins
CLAP: CLever Audio Plugin format

Documento generado: 2025-10-10 Subsistema: 05_05_TOPOLOGY_DESIGN Versión: 1.0 Estado: Plan inicial completo