页面置换算法的模拟实现及命中率对比

页面置换算法是用于管理计算机内存中页面(或页面框)的一种策略。常见的页面置换算法包括FIFO(先进先出)、LRU(最近最少使用)、LFU(最少使用)等。以下是一个简单的页面置换算法模拟实现的示例,以及这些算法的命中率对比。

class PageReplacementAlgorithm:

def init(self, page_frames):

self.page_frames = page_frames

self.pages = []

self.page_faults = 0

def access_page(self, page):

pass

def display_page_frames(self):

print("Page Frames: ", self.page_frames)

def display_page_faults(self):

print("Page Faults: ", self.page_faults)

class FIFO(PageReplacementAlgorithm):

def access_page(self, page):

if page not in self.page_frames:

if len(self.page_frames) < self.page_frames:

self.page_frames.append(page)

else:

self.page_frames.pop(0)

self.page_frames.append(page)

self.page_faults += 1

self.display_page_frames()

self.display_page_faults()

class LRU(PageReplacementAlgorithm):

def access_page(self, page):

if page not in self.page_frames:

if len(self.page_frames) < self.page_frames:

self.page_frames.append(page)

else:

Find the least recently used page

min_index = min(range(len(self.page_frames)), key=lambda i: self.pages.index(self.page_frames[i]))

self.page_frames[min_index] = page

self.page_faults += 1

else:

Move the accessed page to the end (most recently used position)

self.page_frames.remove(page)

self.page_frames.append(page)

self.display_page_frames()

self.display_page_faults()

测试不同的页面置换算法

page_frames = 3

pages = [1, 2, 3, 4, 1, 2, 5, 1, 2, 3, 4, 5]

print("FIFO Page Replacement Algorithm:")

fifo = FIFO(page_frames)

for page in pages:

fifo.access_page(page)

print("\nLRU Page Replacement Algorithm:")

lru = LRU(page_frames)

for page in pages:

lru.access_page(page)

这个示例中,我们模拟了两种页面置换算法,FIFO和LRU,使用相同的页面引用序列(pages)进行测试。通过access_page方法模拟页面引用,然后更新页面框和页面故障计数。最后,我们比较这两种算法的命中率,即页面未命中的次数。

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