Gestor de Memoria y Procesos

Este es un simulador simple de un sistema operativo mini que gestiona memoria y procesos con simulación de CPU.

Algoritmo de Memoria: Buddy System (Sistema de Colegas)

La gestión de memoria utiliza ahora el algoritmo Buddy System.

• La memoria se divide en bloques de tamaño potencia de 2 ($2^k$).
• Cuando se solicita memoria, el sistema busca el bloque libre más pequeño que sea potencia de 2 suficiente para alojar la solicitud.
• Si el bloque encontrado es muy grande, se divide por la mitad repetidamente hasta obtener el tamaño adecuado.
• Al liberar memoria, se intenta fusionar el bloque con su "colega" (buddy) si este también está libre, reconstruyendo bloques más grandes.

Comandos Disponibles

Gestión de Procesos (Nuevo)

• create <size> <burst>
  • Crea un nuevo proceso que requiere <size> de memoria y una ráfaga de CPU de <burst> ciclos.
  • Ejemplo: create 10 5 (Tamaño 10, 5 ciclos de CPU).
• tick
  • Avanza un ciclo de reloj en la CPU. Ejecuta el proceso actual y reduce su ráfaga restante.
  • Si el proceso termina, libera su memoria automáticamente.
• ps
  • Muestra la lista de procesos activos (PID, tamaño, estado, ráfaga restante).
• Algoritmo: Round-Robin con quantum configurable (por defecto 2).
• Sincronización: Semáforo implícito por dispositivo de E/S (cola por dispositivo).

Gestión de Memoria

• alloc <size>
  • Asignación manual de memoria. Redondea size a la siguiente potencia de 2.
• free <pid>
  • Libera la memoria ocupada por el PID especificado y fusiona bloques libres (buddies).
• lock <start> <size>
  • Bloquea los bloques de memoria que solapan con la región indicada.
• compact
  • En el Buddy System, esto ejecuta una fusión manual de bloques libres adyacentes (coalescencia), ya que no existe compactación tradicional.
• show
  • Visualización gráfica de la memoria.

Gestión de Archivos

• fs entra al modo de archivos:
  • mkfile <nombre> <size> crea un archivo en el directorio raíz.
  • open <nombre> abre un archivo.
  • close <nombre> cierra un archivo.
  • ls lista los FCB del directorio raíz.

Gestión de E/S

• devices lista los dispositivos simulados (teclado, disco).
• io <pid> <dispositivo> <ticks> solicita E/S. El proceso pasa a estado WAITING. Al completar, se simula la interrupción y el proceso vuelve a READY.

Ejecución

python main.py

Requisitos de Visualización

• pip install matplotlib
• Colores:
  • Verde: libres
  • Azul: asignados a PID
  • Rojo: bloqueados

Extensión C++ (Opcional)

• El módulo mini_os_cpp acelera la fusión de bloques libres (Buddy System) usando C++.
• El simulador usa automáticamente este módulo si está disponible.

Compilación en Windows

• Requisitos: pip install pybind11 y tener un compilador de C++ (MSVC/Build Tools).
• Compilar en el proyecto:

python setup.py build_ext --inplace

• Verificar:

python -c "import mini_os_cpp; print('OK')"

Aceleración Nativa

• C++ con pybind11 (mini_os_cpp) puede acelerar la coalescencia del Buddy System y se usa automáticamente si está disponible.

Algoritmos Utilizados

• Planificación: Round-Robin (cola de listos, cambio de contexto por quantum).
• Memoria: Buddy System (asignación por potencias de 2, coalescencia).
• Sincronización: Semáforo por dispositivo mediante colas FIFO.
• E/S: Dispositivos con solicitudes y atención por ticks; interrupción que retorna el proceso a READY.

Integración de Módulos

• Procesos pueden solicitar E/S; al completar, la interrupción notifica al planificador y el proceso regresa a la cola de listos.
• El sistema de archivos simula FCB y operaciones básicas integradas en el ciclo del simulador.

Pruebas Rápidas

Escenario Manual (Windows PowerShell)

Puedes alimentar comandos automáticamente:

@(
  "create 8 3",
  "create 16 3",
  "ps",
  "tick",
  "io 1 disco 2",
  "tick",
  "tick",
  "ps",
  "exit"
) | python main.py

Observa:

• Round Robin con quantum 2 y cambios de contexto.
• io bloquea el proceso y la interrupción lo devuelve a READY.

Prueba Automatizada

python tests/test_scenario.py

Valida:

• Creación y finalización de procesos.
• Bloqueo por E/S y retorno por interrupción.
• Operaciones de FS (mkfile/open/close/ls).
• Asignación/liberación/compactación de memoria.