ArtÃculos JEIN 2012 Vol 1 - SICyT - Universidad TecnolÃ³gica Nacional

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Artículos de las Jornadas de Enseñanza de la Ingenieria___________________________________________________________________________________________________________________________Simulador Didáctico de Algoritmos de Sistemas OperativosDavid La Red Martínez, Nelson F. Rodríguez,Departamento de InformáticaFacultad de Ciencias Exactas y Naturales y Agrimensura, Universidad Nacional del Nordeste9 de julio 1449, (3400) Corrientes, lrmdavid@exa.unne.edu.ar, laredmartinez@gigared.comResumenEl estudio y comprensión de los algoritmosde gestión de recursos computacionales porparte de los sistemas operativos esfundamental para una adecuada asimilaciónde la importancia de los sistemas operativoscomo administradores de recursos. Esto hamotivado la realización de un simuladorbasado en la web, pero también descargabley ejecutable localmente sin conexión aInternet, que permita estudiar elcomportamiento y comprender dichosalgoritmos, el que se ha basado en appletsde Java y ha resultado de utilidad para losalumnos dada su sencillez y amenapresentación, aspectos estos muy valoradospor los alumnos. Cada algoritmoimplementado está acompañado de unadescripción resumida de los fundamentosteóricos que lo sustentan y de lasindicaciones para su utilización, la queademás es muy intuitiva. Los algoritmosimplementados en el simulador con lossiguientes: planificación del procesador,estrategias de reposición de páginas en lamemoria principal, análisis del rendimientode un subsistema de disco, ejecuciónconcurrente de hilos y sincronización ysincronización de procesos en sistemasoperativos distribuidos.Palabras clave: sistemas operativos,simulador didáctico, enseñanza-aprendizaje.1. IntroducciónEste trabajo fue realizado teniendo comoobjetivo principal que los alumnos de unacátedra universitaria de Sistemas Operativospuedan ejecutar simulaciones de algoritmosde administración de recursos de lossistemas operativos en un entorno web.Estos algoritmos corresponden distintoscasos de estudio analizados frecuentementeen actividades de laboratorio de lasmencionadas cátedras.Para lograr esto se desarrolló una serie deapplets en el lenguaje Java, que se ejecutandesde un sitio web, o localmente, en dondese podrá observar y estudiar elfuncionamiento de algunos algoritmos deadministración de recursos de los sistemasoperativos.Este trabajo presenta para cada caso deestudio un marco teórico explicando elfuncionamiento de los algoritmosdesarrollados y analizados.2. Marco teóricoEn los últimos años se han realizadonumerosos trabajos relacionados con laproducción de e-contenidos y sudisponibilidad a través de plataformas de e-learning, pero no en lo referente asimuladores didácticos para la enseñanza –aprendizaje de los sistemas operativos.Actualmente se tiene una concepción globale integral del e-learning, que trasciendo a lamera disponibilidad de contenidos para elaprendizaje en cualquier momento y lugar(Nichols, 2008). La concepción actual esque queda mucho por hacer en la___________________________________________________________________________________________________________________________Año 2, Volumen 1, 2012 200
Artículos de las Jornadas de Enseñanza de la Ingenieria___________________________________________________________________________________________________________________________reingeniería de los procesos de aprendizajepara explotar la tecnología superando lamera representación de contenidos y sudisponibilidad para ser compartidos,debiendo ofrecerse escenarios deaprendizaje nuevos (Motschnig-Pitrik &Holzinger, 2002), (Papert, 1999). Estosescenarios incluyen el aprendizajecombinado (blended learning o b-learning),donde se combina la utilización deherramientas de e-learning con lainteracción presencial alumno - docente.En este sentido, en este trabajo se consideraque las modernas tecnologías de lainformación y comunicación (TIC) tienen elpotencial para desempeñar un papelimportante al permitir un abordaje máseficaz, en el sentido de los procesos deaprendizaje más profundos y máspersistentes (Motschnig-Pitrik & Holzinger,2002), mientras el peso de un aprendizajeefectivo permanece con las personas, suscapacidades y valores interpersonales(Derntl et al., 2011). Resumiendo, que latecnología ha contribuido a proporcionarmayor espacio para la auto-dirección, lainteracción significativa en clase yexperiencias de aprendizaje más ricas(Derntl & Motschnig-Pitrik, 2005).3. Objetivos y MetodologíaSe consideraron los principales algoritmosde planificación del procesador, donde sepuede comprender el funcionamiento y losdistintos estados de los procesos internos deun sistema operativo convencional. Secontemplaron distintas estrategias deplanificación, como ser, FIFO, RoundRobin, HRN y RNM, cada una de estasexplicadas con detalle (Deitel, 1993), (LaRed Martínez, 2004), (Tanenbaum, 2009),(Gagne et al., 2006), (Stallings, 2005). Sellevó a cabo la simulación por medio deldesarrollo de un applet, donde se debeintroducir la cantidad de procesos, lacantidad de ciclos de control y lasestrategias que se desea simular, de estamanera se podrá observar un informedetallado de cada una de las estrategiasseleccionadas al inicio de la simulación.Se incluyeron las estrategias de reposiciónde páginas en la memoria principaldeterminadas por el esquema FIFO,detallándose algunas de sus características yestudiándose la llamada anomalía Belady oanomalía FIFO (Aggarwal & Chandra,1988), (La Red Martínez, 2004),(Tanenbaum, 2009), (Vitter, 2008),mediante un applet donde se deberáintroducir la cantidad de marcos de páginapara iniciar la simulación; se podrá observarel resultado de la simulación por medio dereportes escritos y gráficos, teniendo encuenta distintas cargas de trabajo.Se implementó el análisis del rendimiento deun subsistema de disco de una petición a lavez (La Red Martínez, 2004), (Tanenbaum,2009), (Tanenbaum & van Steen, 2008),donde se puede estudiar el rendimiento dediscos con un solo brazo cuando es sometidoa distintas cargas de trabajo. Se simulaconjuntos de peticiones de operaciones deacceso a los discos, que configurancantidades de trabajo distintas a seratendidas, calculando los tiempos dellegadas, tiempo de servicio, tiempo deespera, capacidad de la cola, etc. Al appletque soporta esta simulación se debeningresar los valores representativos de lacarga de trabajo a simular, produciéndoseinformes detallados de los cálculosefectuados, un análisis estadístico de losresultados y un gráfico donde se muestranlos datos obtenidos.También se implementó el análisis delrendimiento de un subsistema de disco devarias peticiones a la vez, que a diferenciadel anterior, contempla el estudio delrendimiento de un disco con varios brazosindependientes entre sí para atendersolicitudes. En este caso también se realizala simulación calculando los tiempos dellegadas, tiempo de servicio, tiempo de___________________________________________________________________________________________________________________________Año 2, Volumen 1, 2012 201
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