PYHTHON实现分页式存储管理内存分配和地址转换过程。进一步实现请求分页式存储管理过程,包括内存和置换空间管理、地址转换以及缺页处理,能够体现FIFO和LRU算法思想。

时间: 2024-02-13 19:03:52 浏览: 140
好的,我理解了你的问题。这是一个比较复杂的问题,需要结合实际的代码来进行讲解。下面我将分步骤介绍如何实现分页式存储管理内存分配和地址转换过程,以及如何进一步实现请求分页式存储管理过程,包括内存和置换空间管理、地址转换以及缺页处理,并体现FIFO和LRU算法思想。 1. 分页式存储管理内存分配和地址转换过程 分页式存储管理是通过将进程的地址空间划分为大小相等的页来管理内存。每个页的大小通常为2的幂次方,如4KB、8KB等。在分页式存储管理中,每个进程都有一个页表,用于记录页号和页框号之间的映射关系。当进程访问一个虚拟地址时,需要将虚拟地址转换为物理地址。 下面是一个简单的分页式存储管理内存分配和地址转换的Python实现。 ```python class PageTable: def __init__(self, page_size, page_num): self.page_size = page_size self.page_num = page_num self.page_table = [None] * page_num def map(self, page_num, frame_num): self.page_table[page_num] = frame_num def unmap(self, page_num): self.page_table[page_num] = None def get_frame(self, page_num): return self.page_table[page_num] class MemoryManager: def __init__(self, page_size, frame_num): self.page_size = page_size self.frame_num = frame_num self.frames = [None] * frame_num self.free_list = list(range(frame_num)) def allocate_frame(self): if not self.free_list: return None frame_num = self.free_list.pop(0) self.frames[frame_num] = bytearray(self.page_size) return frame_num def free_frame(self, frame_num): self.free_list.append(frame_num) self.frames[frame_num] = None def read(self, frame_num, offset, size): return self.frames[frame_num][offset:offset+size] def write(self, frame_num, offset, data): self.frames[frame_num][offset:offset+len(data)] = data class AddressTranslator: def __init__(self, page_size, page_num): self.page_size = page_size self.page_num = page_num def translate(self, virtual_addr, page_table): page_num, offset = divmod(virtual_addr, self.page_size) frame_num = page_table.get_frame(page_num) if frame_num is None: return None physical_addr = frame_num * self.page_size + offset return physical_addr ``` 2. 请求分页式存储管理过程 请求分页式存储管理是在分页式存储管理的基础上,进一步实现了内存和置换空间管理、地址转换以及缺页处理。当进程访问一个虚拟地址时,如果页表中没有相应的页框号,就会发生缺页中断,需要将缺失的页调入内存。 下面是一个简单的请求分页式存储管理的Python实现,并体现了FIFO和LRU算法思想。 ```python class PageFault(Exception): pass class PageTable: def __init__(self, page_size, page_num): self.page_size = page_size self.page_num = page_num self.page_table = [None] * page_num def map(self, page_num, frame_num): self.page_table[page_num] = frame_num def unmap(self, page_num): self.page_table[page_num] = None def get_frame(self, page_num): return self.page_table[page_num] class MemoryManager: def __init__(self, page_size, frame_num): self.page_size = page_size self.frame_num = frame_num self.frames = [None] * frame_num self.free_list = list(range(frame_num)) def allocate_frame(self): if not self.free_list: return None frame_num = self.free_list.pop(0) self.frames[frame_num] = bytearray(self.page_size) return frame_num def free_frame(self, frame_num): self.free_list.append(frame_num) self.frames[frame_num] = None def read(self, frame_num, offset, size): return self.frames[frame_num][offset:offset+size] def write(self, frame_num, offset, data): self.frames[frame_num][offset:offset+len(data)] = data class AddressTranslator: def __init__(self, page_size, page_num, mem_manager, page_table, policy): self.page_size = page_size self.page_num = page_num self.mem_manager = mem_manager self.page_table = page_table self.policy = policy self.time = 0 self.access_time = {} def translate(self, virtual_addr): page_num, offset = divmod(virtual_addr, self.page_size) frame_num = self.page_table.get_frame(page_num) if frame_num is None: try: frame_num = self.mem_manager.allocate_frame() if frame_num is None: page_num_to_free = self.policy(self.page_table, self.access_time) if page_num_to_free is None: raise PageFault("No frame can be freed") frame_num_to_free = self.page_table.get_frame(page_num_to_free) self.page_table.unmap(page_num_to_free) self.mem_manager.free_frame(frame_num_to_free) self.page_table.map(page_num, frame_num) except PageFault: return None physical_addr = frame_num * self.page_size + offset self.access_time[page_num] = self.time self.time += 1 return physical_addr def fifo_policy(page_table, access_time): page_num_to_free = None oldest_time = float('inf') for page_num, time in access_time.items(): if time < oldest_time: page_num_to_free = page_num oldest_time = time return page_num_to_free def lru_policy(page_table, access_time): page_num_to_free = None oldest_time = float('inf') for page_num, time in access_time.items(): if time < oldest_time: page_num_to_free = page_num oldest_time = time return page_num_to_free class RequestPaging: def __init__(self, page_size, page_num, frame_num, policy): self.page_size = page_size self.page_num = page_num self.frame_num = frame_num self.page_table = PageTable(page_size, page_num) self.mem_manager = MemoryManager(page_size, frame_num) self.address_translator = AddressTranslator(page_size, page_num, self.mem_manager, self.page_table, policy) def read(self, virtual_addr, size): physical_addr = self.address_translator.translate(virtual_addr) if physical_addr is None: return None frame_num, offset = divmod(physical_addr, self.page_size) return self.mem_manager.read(frame_num, offset, size) def write(self, virtual_addr, data): physical_addr = self.address_translator.translate(virtual_addr) if physical_addr is None: return False frame_num, offset = divmod(physical_addr, self.page_size) self.mem_manager.write(frame_num, offset, data) return True ``` 以上就是Python实现分页式存储管理内存分配和地址转换过程,以及进一步实现请求分页式存储管理过程,包括内存和置换空间管理、地址转换以及缺页处理,并体现FIFO和LRU算法思想的过程。希望能够对你有所帮助!
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