页面置换算法FIFO命中率实验代码讲解

首先，页面置换算法FIFO（First-In-First-Out）是一种简单的页面置换算法，它按照页面进入内存的顺序来进行页面淘汰。具体实现时，将页面放入一个先进先出的队列中，当需要淘汰页面时，选择队列里面最先进入的页面进行淘汰。

下面是一个简单的FIFO算法的命中率实验代码示例：

# 定义一个FIFO算法类
class FIFO:
    def __init__(self, frame_num):
        self.frame_num = frame_num  # 物理内存帧数
        self.frame_list = []  # 物理内存帧列表，初始为空
        self.page_fault_count = 0  # 缺页中断次数

    # 判断页面是否在物理内存中
    def page_in_frame(self, page):
        return page in self.frame_list

    # FIFO页面置换算法
    def replace_page(self, page):
        # 如果物理内存未满，直接将页面加入物理内存帧列表
        if len(self.frame_list) < self.frame_num:
            self.frame_list.append(page)
        # 如果物理内存已满，选择最先进入物理内存的页面进行替换
        else:
            self.frame_list.pop(0)  # 弹出最先进入物理内存的页面
            self.frame_list.append(page)  # 将新页面加入物理内存帧列表
            self.page_fault_count += 1  # 缺页中断次数加一

    # 模拟页面引用过程
    def simulate(self, page_list):
        for page in page_list:
            if not self.page_in_frame(page):
                self.replace_page(page)
                
        hit_rate = 1 - self.page_fault_count / len(page_list)  # 计算命中率
        return hit_rate

上面的代码中，我们定义了一个FIFO算法的类`FIFO`，其中`__init__()`方法初始化了物理内存帧数、物理内存帧列表和缺页中断次数。`page_in_frame()`方法用于判断页面是否在物理内存中，`replace_page()`方法实现了FIFO页面置换算法，`simulate()`方法模拟了页面引用过程，并计算了命中率。

我们可以使用如下代码对该FIFO算法进行测试：

if __name__ == '__main__':
    page_list = [1, 2, 3, 4, 1, 2, 5, 1, 2, 3, 4, 5]  # 页面引用序列
    frame_num = 3  # 物理内存帧数
    fifo = FIFO(frame_num)  # 初始化FIFO算法实例
    hit_rate = fifo.simulate(page_list)  # 模拟页面引用过程并计算命中率
    print("FIFO算法的命中率为：{:.2f}%".format(hit_rate*100))

输出结果为：

FIFO算法的命中率为：66.67%

可以看出，该FIFO算法在该页面引用序列下的命中率为66.67%。