PLAN DE DESARROLLO - 05_16_PERFORMANCE_VARIANTS¶

RESUMEN EJECUTIVO¶

Los Performance Variants representan el nivel de optimización pragmática de AudioLab, proporcionando múltiples implementaciones del mismo algoritmo optimizadas para diferentes contextos: hardware específico, trade-offs calidad/velocidad, y consumo energético. Este subsistema permite que AudioLab escale desde dispositivos embebidos hasta workstations de alta gama, explotando cada arquitectura al máximo sin sacrificar corrección.

Criticidad: ⭐⭐⭐⭐ (Essential para competitividad comercial) Inversión estimada: 8-10 meses persona ROI esperado: 5-10x performance improvement

PRIORIZACIÓN Y DEPENDENCIAS¶

Dependencias Críticas¶

✅ 05_15_REFERENCE_IMPLEMENTATIONS (baseline de correctitud)
✅ 05_18_QUALITY_METRICS (validación de optimizaciones)
✅ 05_30_TESTING_FRAMEWORK (benchmarking)
✅ Arquitectura L0-L3 estable

Orden de Implementación¶

TAREA 0 - Framework base (permite todas las demás)
TAREAS 1-3 - SIMD/GPU/Cache (optimizaciones fundamentales)
TAREAS 4-6 - Precision/Threading/Memory (refinamiento)
TAREAS 7-8 - Approximation/Power (casos especiales)
TAREA 9 - Runtime Dispatch (orquestación)
TAREAS FINALES - Integration/Testing/Docs

MARCO TEÓRICO-PRÁCTICO¶

Conceptos Fundamentales¶

SIMD (Single Instruction Multiple Data): Paralelismo de datos en CPU
SIMT (Single Instruction Multiple Threads): Modelo de ejecución GPU
Cache Hierarchy: L1/L2/L3/RAM/Disk con diferentes latencias
Memory Bandwidth vs Compute: Trade-off fundamental
Race-to-Idle: Completar rápido y dormir vs ejecutar lento
Work Stealing: Load balancing dinámico entre threads

Algoritmos Clave¶

Kahan summation para error compensation
Fast approximations (Bhaskara, Quake's InvSqrt)
FFT cache-blocked con radix-4
Lock-free SPSC queues
Dynamic voltage/frequency scaling (DVFS)

Patterns Arquitectónicos¶

Template-based dispatch: Código genérico especializado por tipo
Runtime polymorphism: Selección dinámica de variante
Double buffering: Switch sin glitches
Pool allocators: RT-safe memory management
Crossfade buffers: Transiciones suaves

Métricas de Calidad¶

Speedup factor (>5x objetivo)
Quality preservation (<0.001% degradación)
Power efficiency (performance/watt)
Memory bandwidth utilization (>70%)
Cache hit rates (L1>95%, L2>90%, L3>80%)
Dispatch overhead (<1%)

TAREAS DETALLADAS¶

[Ver documento completo para detalles de cada tarea]

TAREA 0: Variant Framework (3-4 semanas)¶

TAREA 1: SIMD Variants (4-6 semanas)¶

TAREA 2: GPU Variants (6-8 semanas)¶

TAREA 3: Cache Variants (4-5 semanas)¶

TAREA 4: Precision Variants (3-4 semanas)¶

TAREA 5: Threading Variants (5-6 semanas)¶

TAREA 6: Memory Variants (4-5 semanas)¶

TAREA 7: Approximation Variants (3-4 semanas)¶

TAREA 8: Power Variants (4-5 semanas)¶

TAREA 9: Runtime Dispatch (5-6 semanas)¶

TAREA FINAL-A: Integration Testing (4-5 semanas)¶

TAREA FINAL-B: System Integration (3-4 semanas)¶

TAREA FINAL-C: Documentation (3-4 semanas)¶

TOTAL: ~70 semanas (~16 meses)

CRONOGRAMA CONSOLIDADO¶

FASE 1: Foundation (Semanas 1-7)¶

Variant Framework base

FASE 2: Core Optimizations (Semanas 8-25)¶

SIMD, GPU, Cache variants

Precision, Threading, Memory variants

FASE 4: Specialization (Semanas 42-55)¶

Approximation, Power, Runtime Dispatch

FASE 5: Integration & Release (Semanas 56-70)¶

Testing, Integration, Documentation

CRITERIOS DE ÉXITO¶

Versión: 1.0 Fecha: 2025-10-15 Estado: ✅ APROBADO - LISTO PARA IMPLEMENTACIÓN