ProcSim: Simulador de Gerenciamento de Processos e Escalonamento

Uma ferramenta didática de alta fidelidade para o ensino de Sistemas Operacionais, desenvolvida como Trabalho de Conclusão de Curso em Ciência da Computação na FURB.

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Índice

1. Sobre o Projeto
2. Objetivo Pedagógico
3. Principais Funcionalidades
4. Capturas de Tela
5. Tecnologias Utilizadas
6. Como Executar o Projeto
7. Arquitetura do Projeto
8. Como Contribuir
9. Licença

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Releases / Download

A versão mais recente do ProcSim, já compilada e pronta para uso no Windows, pode ser encontrada na página de Releases do repositório.

Basta acessar a última versão, expandir a seção "Assets" e baixar o arquivo .zip que contém o executável.

1. Sobre o Projeto

O ProcSim é um simulador visual de gerenciamento de processos, desenvolvido para auxiliar no ensino de conceitos complexos de Sistemas Operacionais. A ferramenta aborda a lacuna existente em simuladores educacionais ao oferecer uma simulação de alta fidelidade, onde a execução de processos não é um simples atraso de tempo, mas sim o processamento de uma sequência de instruções e micro-operações, emulando de forma mais autêntica o funcionamento de uma CPU.

Com uma interface inspirada no Gerenciador de Tarefas do Windows, o objetivo do ProcSim é transformar a teoria abstrata de escalonamento, concorrência e gerenciamento de recursos em uma experiência visual, interativa e observável.

2. Objetivo Pedagógico

O ProcSim foi projetado para ser um laboratório virtual onde conceitos teóricos se tornam eventos mensuráveis. A ferramenta permite que estudantes e professores:

• Visualizem o Invisível: Observem em tempo real o ciclo de vida dos processos, a troca de contexto e as decisões do escalonador.
• Experimentem na Prática: Configurem cenários complexos com múltiplos núcleos, dispositivos de I/O e cargas de trabalho variadas para analisar o impacto no desempenho do sistema.
• Analisem Heurísticas Modernas: Entendam na prática como funcionam mecanismos avançados, como aging e priority boost, que são implementados em sistemas operacionais comerciais.

O "Apêndice B - Jornada do Usuário" do artigo de apresentação do projeto serve como um guia prático de como a ferramenta pode ser utilizada em sala de aula.

3. Principais Funcionalidades

• Configuração Flexível: Permite a criação de cenários de simulação customizados, com controle sobre:

  • Máquina Virtual: Número de núcleos de CPU e duração do quantum.
  • Dispositivos de I/O: Habilitação de dispositivos de I/O, com configuração de canais e latência.
  • Processos: Criação detalhada de processos, definindo prioridade estática, operações de CPU e I/O, e comportamento de loop.

• Dois Modos de Escalonamento:

  • Round Robin: Algoritmo clássico para demonstração de preempção e tempo compartilhado.
  • Prioridades Híbrido: Um escalonador avançado que ajusta a prioridade dinâmica com base em heurísticas como aging, boost de I/O e penalidade de fila.

• Monitoramento em Tempo Real: Uma suíte completa de visualização de dados, incluindo:

  • Gráficos de uso de CPU por núcleo, separando tempo de usuário e de sistema.
  • Gráficos de uso para cada canal de dispositivo de I/O.
  • Grade de Detalhes com a lista de todos os processos, seus estados e prioridades.
  • Aba de Histórico do Processo para análise detalhada de um único processo ao longo do tempo.

• Interatividade Dinâmica: O usuário pode interagir com a simulação para:

  • Alterar a prioridade estática de um processo.
  • Encerrar um processo em execução.
  • Adicionar novas instâncias de processos com a simulação em andamento.

• Persistência de Cenários: Capacidade de salvar e carregar configurações em formato JSON, garantindo a reprodutibilidade de experimentos.

4. Capturas de Tela

Tela de Configuração	Monitoramento de CPU
Aba de Detalhes	Histórico do Processo

5. Tecnologias Utilizadas

Componente	Tecnologia
Backend (Camada Core)	C# 12, .NET 9
Frontend (UI)	WPF, XAML, Padrão MVVM, Material Design
Gráficos	LiveCharts 2
Ambiente de Dev	Visual Studio 2022
Controle de Versão	Git & GitHub
Integração Contínua	GitHub Actions

6. Como Executar o Projeto

Nota para Usuários: Se o seu objetivo é apenas utilizar o simulador, recomendamos baixar a versão mais recente diretamente da página de Releases. As instruções a seguir são para desenvolvedores.

Pré-requisitos

• .NET 9 SDK
• Visual Studio 2022 com a carga de trabalho ".NET desktop development" ou IDE equivalente que permita desenvolvimento com WPF.

Passos para Execução

1. Clone o repositório:

   git clone [https://github.com/casuffitsharp/procsim.git](https://github.com/casuffitsharp/procsim.git)

2. Abra a solution ProcSim.sln no Visual Studio 2022.
3. Defina ProcSim como projeto de inicialização.
4. Pressione F5 para compilar e executar.

7. Arquitetura do Projeto

O simulador possui uma arquitetura modular dividida em duas camadas principais, visando a manutenibilidade e a extensibilidade:

• ProcSim.Core: A biblioteca de classes que contém o "motor" da simulação. É responsável pelo Kernel, escalonadores, lógica da CPU e dispositivos de I/O. Por ser agnóstica à interface, pode ser reutilizada em outras plataformas no futuro.

• ProcSim: O projeto da interface do usuário em WPF. Implementa o padrão MVVM e é responsável por toda a camada de apresentação, consumindo os serviços do ProcSim.Core.

Essa separação garante que a lógica da simulação seja independente de sua representação visual.

8. Como Contribuir

Este é um projeto de código aberto e toda contribuição é bem-vinda! Se você deseja reportar um bug, sugerir uma melhoria ou enviar código, por favor, leia nosso guia de contribuição para começar.

9. Licença

Este projeto está licenciado sob a Licença Pública Geral GNU v3.0 (GPLv3). Veja o arquivo LICENSE para mais detalhes. Isso significa que você tem a liberdade de usar, modificar e distribuir este software, inclusive para fins comerciais, contanto que qualquer trabalho derivado que você distribua também seja licenciado sob a GPLv3 e tenha seu código-fonte disponibilizado.