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。