transformacion de direcciones en sistema paginado

¿Para qué sirve esta Simulación?

La herramienta simula como se transforman direcciones de memoria en un sistema operativo que administra la memoria mediante un sistema de paginación.

Pretendemos que el usuario de esta herramienta, comprenda base de funcionamiento del algoritmo de transformación de direcciones utilizado en el sistema anterior. Aconsejamos el uso de esta herramienta, junto con la explicación teórica de los sistemas de administración de memoria por paginación.

¿Hasta dónde puedo llegar?

La herramienta es capaz de simular un sistema que trabaje con programas que son capaces de direccionar un máximo de 16 paginas. Por lo tanto, dispondrá de una tabla de paginas con 16 entradas.

En esta tabla de páginas, encontraremos una correspondencia entre las paginas que es capaz de direccionar el proceso propietario y las páginas físicas existentes en disco.

El sistema que simulamos tiene una capacidad de 256 páginas reales en memoria física, así es que, el conjunto de páginas que tiene el proceso (las que aparecen en la tabla de páginas) en realidad, estará mapeado sobre estas las 256 páginas de memoria física.

Para acelerar el proceso, la herramienta dispondrá de una memoria asociativa. Esta memoria asociativa será capaz de almacenar hasta cuatro direcciones de las que se encuentren en la tabla de páginas.

Teniendo en cuenta lo anteriormente aclarado, el proceso de transformación de una dirección solicitada por un proceso, hasta conseguir la dirección real sobre la memoria física va a ser el siguiente: La dirección que solicita el proceso está compuesta por dos partes: un número de pagina (que como hemos dicho estará entre 0 y 15) y un desplazamiento (en palabras) dentro de esta página.
Esta dirección ha de transformarse en la dirección de una página de memoria física y el desplazamiento a partir de esta. Entonces el procedimiento de calculo de la dirección real será el siguiente:

Un proceso solicita el contenido de una celda de memoria al sistema operativo. Para ello, aporta el número de página (el proceso solo es capaz de direccionar 16 páginas, entonces la petición estará entre 0 y 15) en la que se encuentra su petición y un desplazamiento a partir de la dirección de comienzo de esta pagina.
El sistema operativo intentará satisfacer la petición desde la memoria asociativa. Buscará una entrada con la página solicitada en esta memoria. Si la encuentra, formará la dirección real (física) con el número de página real más el desplazamiento solicitado y concluirá el proceso.
Si la petición no puede ser satisfecha desde la memoria asociativa, el sistema operativo procederá a buscarla en la tabla de páginas (la tabla esta indizada, de manera que por ejemplo, la dirección real de la página 3 está en la celda 3). Cuando la encuentre, tomará la página real en la que se encuentra y compondrá la dirección real a partir de la entrada en la tabla y el desplazamiento solicitado. El proceso transformación concluirá, y podremos seguir creando solicitudes.

La herramienta va a mostrar una serie de estadísticas en cuanto al acierto de las peticiones que podemos resolver desde la memoria asociativa. Nos mostrará datos sobre el número total de peticiones, el número de aciertos y el porcentaje en tantos por cien que representan estos aciertos.

El usuario podrá determinar que grupo de celdas de la tabla de paginas estarán en la memoria asociativa.
Las celdas de la tabla de paginas están hechas cuatro grupos (de la 0 a la 3, de la 4 a la 7, de la 8 a la 11 y de la 12 a la 15), cualquiera de estos grupos puede entrar en la memoria asociativa. Por hacer más parecido el funcionamiento a la realidad, los cuatro grupos de celdas tienen una probabilidad de petición asignada. Así, las celdas de la 12 a la 15 tienen un 7% de probabilidad de ser solicitadas, las celdas de la 8 a la 11 tienen un 14%, las celdas de la 4 a la 7 un 28% y las de la 0 a la 3 tienen un 52%.
Con todo esto, el usuario puede comprobar como si las celdas de la memoria asociativa no son muy solicitadas, el porcentaje de uso de esta disminuye y su existencia deja de tener sentido.

Otro dato que el usuario puede controlar es el número de celdas de la memoria asociativa que están funcionando. El usuario puede hacer que de las cuatro celdas, estén funcionando cuatro, tres (las tres primeras), dos (las dos primeras), una (la primera) o ninguna. Con ello la búsqueda solo se realizará en las celdas activas. Si el dato buscado está en las que no están activas, este no podrá ser servido desde esta memoria.

La herramienta estará funcionando hasta que la detengamos pulsando un botón para esto o la reiniciemos con otro encargado de esta otra tarea.

¿Que nos muestra la Simulación?

En la ilustración 1, podemos observar una instantánea del aspecto de la herramienta en pleno funcionamiento, en ella, se distinguen varios tipos de figuras, que serán las representantes de los diferentes elementos participantes en la simulación:

Ilustración 1 Instantánea de la Herramienta

Una de las figuras, es un panel y está situada en la esquina superior derecha de la herramienta. Es de color cyan y la utilizaremos para mostrar las solicitudes que los procesos van realizando al sistema operativo.
El panel de peticiones tiene dos partes, la primera, (de izquierda a derecha) será la página en la que se encuentra la palabra solicitada. La segunda parte del panel es el desplazamiento que debemos de realizar a partir de la dirección de comienzo de la página para obtener la dirección.
La siguiente figura que debemos destacar, es una caja de color verde claro, que tiene una inscripción que dice núcleo S.O.. Esta caja representa al núcleo del sistema operativo. Será el encargado de solucionar todas las peticiones de palabras que lleguen al sistema.
Tenemos también una caja de color amarillo con una leyenda que dice "MEMORIA ASOCIATIVA". Esta caja tiene dos columnas de celdas, la primera representa el número de página "virtual" y la segunda representa la página real de memoria física que realmente contiene la información.
A la izquierda de la memoria asociativa, se encuentra la tabla de páginas. En la tabla de páginas, lo que tenemos es una correspondencia entre las páginas "virtuales" del proceso que realiza la petición y las páginas reales que tenemos en disco. La tabla de páginas esta indizada de manera que, por ejemplo, para conocer la página real en la que se encuentra la página virtual 8, tendremos que acceder a la celda 8 y obtener su contenido.
Las celdas de la tabla de páginas están divididas en grupos de cuatro (cada grupo es de un color distinto), cada grupo de celdas tiene una probabilidad de que las peticiones recaigan sobre ella. Podemos hacer mediante el uso de los controles, que las celdas ocupen por grupos la memoria asociativa, con lo que podremos controlar la utilidad de esta (que tenga mas o memos aciertos).
En la esquina inferior derecha, de color verde, aparece un panel en el que iremos escribiendo la dirección real a la que lleguemos conforme vamos calculándola. Tiene dos columnas, en la primera irá la dirección de la página física y en la segunda ira el desplazamiento con respecto a la dirección de la página obtenida en la primera columna.
Tenemos también una serie de conexiones entre algunos de los elementos de la herramienta. Las conexiones tienen dos estados posibles Activa y Pasiva. Será activa cuando sean de color rojo y esto indicará que los elementos que une se están comunicando.
Cuando las conexiones sean pasivas (en color gris), indicaran que en ese momento no hay interacción entre los elementos que unen.
Una de ellas, une el panel de direcciones solicitadas y el de direcciones reales, en estado activo indica que se está obteniendo el desplazamiento de la dirección solicitada y este está ya formando parte de la dirección real.
Hay otra que un el panel de peticiones con el núcleo. Se activará en el momento en el que llegue una solicitud al núcleo.
La conexión que une el núcleo con la Memoria Asociativa se activará cuando el núcleo esté consultando la memoria asociativa.
La conexión que une la memoria asociativa con el panel de direcciones reales, estará activa cuando la dirección solicitada se esté obteniendo desde la memoria asociativa.
Tenemos también una conexión entre el núcleo y la tabla de páginas. Esta conexión se activará cuando el núcleo esté buscando la solicitud en la tabla de páginas.
La última conexión existente une la tabla de páginas y el panel de direcciones reales. Se activará cuando se esté cogiendo el número de página física desde esta tabla.
En la herramienta tenemos también una leyenda que nos recuerda la correspondencia entre los distintos colores de la tabla de páginas y la probabilidad de que las solicitudes recaigan sobre ellas.

¿Cómo la hago funcionar?

La segunda parte de la interfaz gráfica, es la destinada a la interacción con el usuario, la que se encargara de obtener los parámetros según los cuales se ejecutara la simulación.

Esta zona se sitúa en la parte inferior de la pantalla mostrada de forma global en la Ilustración 1. Mas claramente la podemos ver en la Ilustración 2.

Ilustración 2 Parámetros de la Herramienta

El botón Empezar, sirve para iniciar la herramienta con los datos que tengan los demás paramentos. Cuando se pulse el botón Parar, su leyenda variará y pasará a llamarse Continuar. Esto permitirá que cuando la simulación esté detenida podemos continuar su ejecución..

El botón Parar, sirve para detener en un momento dado la herramienta.
La leyenda del botón Empezar después de esto pasará a decir: "Continuar". Y pulsar este último va ha hacer que la herramienta continúe por donde se quedó.

El botón Reiniciar, sirve para hacer que la herramienta abandone el estado actual y vuelva al estado inicial.

El siguiente parámetro que podemos pasar a la herramienta, es el de "Celdas activas en Asoc:". Este parámetro es una lista de la que el usuario podrá seleccionar un número entre 0 y 4.
El número seleccionado indicará las celdas de la memoria asociativa que van a estar activas. Si seleccionamos el valor 1, solo estaría activa la primera celda de la tabla de páginas, de tal manera que las solicitudes que se encuentren en las otras tres celdas no podrán ser servidas desde esta tabla.

Después viene un parámetro que se denomina "Grupo T.P.:". Este parámetro es también una lista, en ella podremos seleccionar qué rango de celdas de la tabla de páginas, estarán en la memoria asociativa.
Los rangos posibles vienen determinados por los distintos grupos de probabilidades posibles, es decir, de la celda 0 a la 3, de la 4 a la 7, de la 8 a la 11 y de la 12 a la 15.

El Banco de Pruebas

Con los distintos valores que puede tomar el parámetro Grupo TP, podemos controlar el uso que se hace de la memoria asociativa. Podemos ver que si en la memoria asociativa hay celdas que no son muy solicitadas (las de los dos últimos grupos de celdas de las tablas de páginas), el porcentaje de aciertos disminuye rápidamente (la memoria asociativa no estaría aportando casi nada al sistema).

También podemos mantener en la memoria asociativa el primer grupo de páginas y variar el tamaño de la memoria asociativa, por ejemplo a la mitad del contenido. Con esto, podremos observar como el porcentaje de aciertos, se va ajustando (con el paso del tiempo), justo a la mitad del establecido para el grupo de páginas que tengamos en la asociativa.

Comenzar a trabajar.

Desde aquí ya sí puedes empezar a trabajar con la herramienta.