要求编程模拟一个拥有若干个虚页的进程在给定的若干个实页中运行、并在缺页中断发生时分别使用FIFO和LRU算法进行页面置换的情形。其中虚页的个数可以事先给定(例如10个),对这些虚页访问的页地址流(其长度可以事先给定,例如20次虚页访问)可以由程序随机产生,也可以事先保存在文件中。要求程序运行时屏幕能显示出置换过程中的状态信息并输出访问结束时的页面命中率。程序应允许通过为该进程分配不同的实页数,来比较两种置换算法的稳定性。
时间: 2023-12-10 10:41:38 浏览: 43
以下是使用 Python 编程语言实现的程序,其中实现了 FIFO 和 LRU 两种算法进行页面置换。虚页数和页地址流长度可以在程序中设置,也可以从文件中读取。
```python
import random
# 定义页面类
class Page:
def __init__(self, num):
self.num = num
self.time = 0
# 定义进程类
class Process:
def __init__(self, page_num, page_stream):
self.page_num = page_num
self.page_stream = page_stream
self.pages = []
self.page_fault = 0
self.page_hit = 0
# 初始化页面列表
def init_pages(self):
for i in range(self.page_num):
self.pages.append(None)
# 模拟页面访问
def access_page(self, algorithm):
for page_id in self.page_stream:
if self.pages[page_id] is not None:
self.page_hit += 1
else:
self.page_fault += 1
if None in self.pages:
# 如果有空闲页面,则将页面放入空闲页面中
index = self.pages.index(None)
self.pages[index] = Page(page_id)
else:
# 如果没有空闲页面,则进行页面置换
if algorithm == 'FIFO':
self.fifo(page_id)
elif algorithm == 'LRU':
self.lru(page_id)
# FIFO 算法进行页面置换
def fifo(self, page_id):
oldest_page = self.pages[0]
oldest_index = 0
for i in range(1, self.page_num):
if self.pages[i].time < oldest_page.time:
oldest_page = self.pages[i]
oldest_index = i
self.pages[oldest_index] = Page(page_id)
# LRU 算法进行页面置换
def lru(self, page_id):
least_recent_page = self.pages[0]
least_recent_index = 0
for i in range(1, self.page_num):
if self.pages[i].time < least_recent_page.time:
least_recent_page = self.pages[i]
least_recent_index = i
self.pages[least_recent_index] = Page(page_id)
# 打印页面列表信息
def print_pages(self):
for page in self.pages:
if page is not None:
print(page.num, end=' ')
else:
print('None', end=' ')
print()
# 从文件中读取页面访问流
def read_page_stream(file_path):
with open(file_path, 'r') as f:
page_stream = [int(page_id) for page_id in f.read().split()]
return page_stream
# 主程序
if __name__ == '__main__':
# 设置虚页数、实页数、页面访问流长度
page_num = 10
frame_num = 5
page_stream = read_page_stream('page_stream.txt')
process = Process(page_num, page_stream)
process.init_pages()
# 执行 FIFO 算法进行页面置换
print('FIFO algorithm:')
process.access_page('FIFO')
print('Page hit rate:', process.page_hit / len(page_stream))
process.print_pages()
# 执行 LRU 算法进行页面置换
process.init_pages()
print('LRU algorithm:')
process.access_page('LRU')
print('Page hit rate:', process.page_hit / len(page_stream))
process.print_pages()
```
在上述代码中,我们定义了两个类:`Page` 表示页面,有页面编号和时间戳两个属性;`Process` 表示进程,有虚页数、页面访问流等属性,以及页面列表、页面缺页数和页面命中数等状态信息,其中 `init_pages` 方法用于初始化页面列表,`access_page` 方法用于模拟页面访问,`fifo` 和 `lru` 方法用于实现 FIFO 和 LRU 两种页面置换算法,`print_pages` 方法用于打印页面列表信息。此外,我们还定义了一个函数 `read_page_stream`,用于从文件中读取页面访问流。
在主程序中,我们首先设置了虚页数、实页数和页面访问流长度等参数,然后创建了一个进程对象,并调用其 `init_pages` 方法初始化页面列表。接着执行了 FIFO 算法和 LRU 算法进行页面置换,并打印了页面命中率和页面列表信息。其中 `page_hit` 和 `page_fault` 分别表示页面命中数和页面缺页数,通过它们可以计算出页面命中率。