页面置换算法的模拟实现及命中率对比

ゝ一纸荒年。 2024-02-21 12:17 127阅读 0赞

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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