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[Python知识库]Python简单模拟分页存储管理系统

要求:

  1. 定义分页的地址结构和页表结构。
  2. 对进程的逻辑地址空间、页表起址、给定的逻辑地址进行初始化。
  3. 实现从逻辑地址到物理地址的变换。
  4. 实现“主存空间的共享和保护”功能。
  5. 实现“主存扩充”虚拟功能。
    import random
    import sys
    '''
    nei:主存容量
    wai:外存容量
    b:页面大小
    c:页面数
    d:页表
    k:逻辑地址
    f:物理地址
    occupy:已用物理块
    '''
    
    
    def aaa(nei, wai, b, c):
        # 已占内存
        occupy1 = []
        hh1 = []
        for i in range((nei // (b * 2) - 4)):
            hh = random.randint(0, nei // b)
            while hh in hh1:
                hh = random.randint(0, nei // b)
            hh1.append(hh)
            occupy1.append(hh)
    
        # 占用大量内存
        occupy3 = []
        hh3 = []
        for i in range((nei // b - 4)):
            hh = random.randint(0, nei // b)
            while hh in hh3:
                hh = random.randint(0, nei // b)
            hh3.append(hh)
            occupy3.append(hh)
    
        # 已占外存
        occupy2 = []
        hh2 = []
        for i in range(wai // (3 * b)):
            hh = random.randint(0, wai // b)
            while hh in hh2:
                hh = random.randint(0, wai // b)
            hh2.append(hh)
            occupy2.append(hh)
    
        hhh = eval(input("请选择需不需要内存扩充: 1 需要  2 不需要: "))
        # 设置页表并进行初始化
        d = {}  # 页表,包含页号,物理块号,状态位,访问字段A,修改位M,外存地址
        d1 = []  # 用来存放已有内存物理块号
        d2 = []  # 用来存放已有外存物理块号
        dd = []  # 用来存放页表中除页号的所有信息
        if hhh == 2:
            ff = (nei // b) - len(occupy1)
            if c <= ff:
                for i in range(c):
                    j1 = random.randint(0, nei // b)
                    j2 = random.randint(0, wai // b)
                    while j1 in d1 or j1 in occupy1:
                        j1 = random.randint(0, nei // b)
                    while j2 in d2 or j2 in occupy2:
                        j2 = random.randint(0, nei // b)
                    d1.append(j1)
                    d2.append(j2)
                    occupy2.append(j2)
                    dd.append(j1)  # 将内存物理块号放入dd
                    dd += [0, 0, 0]  # 设置状态位P为0,访问字段A为0,修改位M为0
                    dd.append(j2)  # 将外存物理块号放入dd
                    dd.append(0)  # 共享状态,1共享
                    d[i] = dd
                    dd = []
                for i in range(c // 2):  # 将一半页表放入内存
                    d[i][1] = 1
                    occupy1.append(d[i][0])
                    occupy2.remove(d[i][4])
                for i in range(c // 2, (c // 2) + 2):
                    d[i][3] = 1
            for i in range(c // 2):
                x = random.randint(0, c-1)
                d[x][5] = 1
            print("页表为: ")
            print("页号  物理块号  状态位  访问字段  修改位  外存地址  共享状态")
            for i in range(c):
                print(" {0:>0}    {1:>4}  {2:>5}  {3:>7}{4:>9}{5:>12}{6:>13}".format(i, d[i][0], d[i][1], d[i][2], d[i][3], d[i][4], d[i][5]))
            # 设置逻辑地址并将其转化成物理地址
            k = input("请输入逻辑地址(可十进制输入或十六进制输入):")
            if "0" <= k[-1] <= "9" or k[-1] == "H" or k[-1] == "h":
                n = []
                e = 0
                if k[-1] == "H" or k[-1] == "h":
                    j = {"a": 10, "A": 10, "b": 11, "B": 11, "c": 12, "C": 12, "d": 13, "D": 13, "e": 14, "E": 14, "f": 15, "F": 15}
                    for i in range(len(k)-1):
                        if k[i] in j.keys():
                            n.append(j[k[i]])
                        else:
                            n.append(eval(k[i][0]))
                    for i in range(len(n)):
                        e += n[i] * (16 ** (len(n)-1-i))
                else:
                    e = eval(k)
                page = e // b        # 页号
                offest = e % b       # 页内偏移量
                if page >= c:
                    print("产生越界中断: ")
                    sys.exit()       # 终止程序
                if d[page][1] == 0:  # 判断该页在不在内存,1在,0不在
                    print("缺的页: ", d[page])
                    if d[page][0: 5] == [0, 0, 0, 0, 0] or d[page][0: 5] == [0, 0, 0, 1, 0]:  # 判断内存满否,此时内存满
                        print("内存已满,选择一页置换出!")
                        x = random.randint(0, len(occupy1)-1)  # 内存满时选择一页换出
                        if d[page][3] == 1:  # 判断该页是否修改,0为否,1为是
                            print("该页已被修改,将重新写入外存")
                            j2 = random.randint(0, wai // b)
                            while j2 in d2 or j2 in occupy2:
                                j2 = random.randint(0, nei // b)
                            d[page][4] = j2
                            d[page][3] = 0
                            print("将该页写入外存后为:{0}:{1}".format(page, d[page]))
                        d[page][0] = occupy1[x]  # 设置缺页的物理块为从外存置换出的
                        print("置换的物理地址为: ", occupy1[x])
                    d[page][1] = 1    # 将该页从外存换入内存
                    physical = d[page][0]   # 对应的物理块号
                    f = hex(physical * b + offest)  # 物理地址
                    f = list(f)
                    del f[:2]
                    f.append("h")
                    f = "".join(f)
                    print("逻辑地址页号为{},页内偏移为{}".format(page, offest))
                    print("{}对应的物理地址为:{}".format(k, f))
                else:
                    physical = d[page][0]   # 对应的物理块号
                    f = hex(physical * b + offest)  # 物理地址
                    f = list(f)
                    del f[:2]
                    f.append("h")
                    f = "".join(f)
                    print("逻辑地址页号为{},页内偏移为{}".format(page, offest))
                    print("{}对应的物理地址为:{}".format(k, f))
            else:
                print("输入错误!")
                sys.exit()
        elif hhh == 1:
            ff = (nei // b) - len(occupy3)
            if c <= ff:
                for i in range(c):
                    j1 = random.randint(0, nei // b)
                    j2 = random.randint(0, wai // b)
                    while j1 in d1 or j1 in occupy3:
                        j1 = random.randint(0, nei // b)
                    while j2 in d2 or j2 in occupy2:
                        j2 = random.randint(0, nei // b)
                    d1.append(j1)
                    d2.append(j2)
                    occupy2.append(j2)
                    dd.append(j1)  # 将内存物理块号放入dd
                    dd += [0, 0, 0]  # 设置状态位P为0,访问字段A为0,修改位M为0
                    dd.append(j2)  # 将外存物理块号放入dd
                    dd.append(0)  # 共享状态,1共享
                    d[i] = dd
                    dd = []
                for i in range(c // 2):  # 将一半页表放入内存
                    d[i][1] = 1
                    occupy3.append(d[i][0])
                    occupy2.remove(d[i][4])
                for i in range(c // 2, (c // 2) + 2):
                    d[i][3] = 1
            else:
                for i in range(ff):
                    j1 = random.randint(0, nei // b)
                    j2 = random.randint(0, wai // b)
                    while j1 in d1 or j1 in occupy3:
                        j1 = random.randint(0, nei // b)
                    while j2 in d2 or j2 in occupy2:
                        j2 = random.randint(0, nei // b)
                    d1.append(j1)
                    d2.append(j2)
                    occupy2.append(j2)
                    dd.append(j1)  # 将内存物理块号放入dd
                    dd += [0, 0, 0]  # 设置状态位P为0,访问字段A为0,修改位M为0
                    dd.append(j2)  # 将外存物理块号放入dd
                    dd.append(0)
                    d[i] = dd
                    dd = []
                for i in range(ff, c):  # 内存满时剩余的页表表示
                    d[i] = [0, 0, 0, 0, 0, 0]
                d[c-2] = [0, 0, 0, 1, 0, 0]  # 选一个页修改位置1
                for i in range(ff // 2):  # 将一半页表放入内存
                    d[i][1] = 1
                    occupy3.append(d[i][0])
                    occupy2.remove(d[i][4])
                for i in range(ff // 2, (ff // 2) + 2):
                    d[i][3] = 1
            d[1][5] = 1
            print("页表为: ")
            print("页号  物理块号  状态位  访问字段  修改位  外存地址  共享状态")
            for i in range(c):
                print(" {0:>0}    {1:>4}  {2:>5}  {3:>7}{4:>9}{5:>12}{6:>13}".format(i, d[i][0], d[i][1], d[i][2], d[i][3], d[i][4], d[i][5]))
            # 设置逻辑地址并将其转化成物理地址
            k = input("请输入逻辑地址(可十进制输入或十六进制输入):")
            if "0" <= k[-1] <= "9" or k[-1] == "H" or k[-1] == "h":
                n = []
                e = 0
                if k[-1] == "H" or k[-1] == "h":
                    j = {"a": 10, "A": 10, "b": 11, "B": 11, "c": 12, "C": 12, "d": 13, "D": 13, "e": 14, "E": 14, "f": 15, "F": 15}
                    for i in range(len(k)-1):
                        if k[i] in j.keys():
                            n.append(j[k[i]])
                        else:
                            n.append(eval(k[i][0]))
                    for i in range(len(n)):
                        e += n[i] * (16 ** (len(n)-1-i))
                else:
                    e = eval(k)
                page = e // b        # 页号
                offest = e % b       # 页内偏移量
                if page >= c:
                    print("产生越界中断: ")
                    sys.exit()       # 终止程序
                if d[page][1] == 0:  # 判断该页在不在内存,1在,0不在
                    print("缺的页: ", d[page])
                    if d[page][0: 5] == [0, 0, 0, 0, 0] or d[page][0: 5] == [0, 0, 0, 1, 0]:  # 判断内存满否,此时内存满
                        print("内存已满,选择一页置换出!")
                        x = random.randint(0, len(occupy3)-1)  # 内存满时选择一页换出
                        if d[page][3] == 1:  # 判断该页是否修改,0为否,1为是
                            print("该页已被修改,将重新写入外存")
                            j2 = random.randint(0, wai // b)
                            while j2 in d2 or j2 in occupy2:
                                j2 = random.randint(0, nei // b)
                            d[page][4] = j2
                            d[page][3] = 0
                            print("将该页写入外存后为:{0}:{1}".format(page, d[page]))
                        d[page][0] = occupy3[x]  # 设置缺页的物理块为从外存置换出的
                        print("置换的物理地址为: ", occupy3[x])
                    d[page][1] = 1    # 将该页从外存换入内存
                    physical = d[page][0]   # 对应的物理块号
                    f = hex(physical * b + offest)  # 物理地址
                    f = list(f)
                    del f[:2]
                    f.append("h")
                    f = "".join(f)
                    print("逻辑地址页号为{},页内偏移为{}".format(page, offest))
                    print("{}对应的物理地址为:{}".format(k, f))
                else:
                    physical = d[page][0]   # 对应的物理块号
                    f = hex(physical * b + offest)  # 物理地址
                    f = list(f)
                    del f[:2]
                    f.append("h")
                    f = "".join(f)
                    print("逻辑地址页号为{},页内偏移为{}".format(page, offest))
                    print("{}对应的物理地址为:{}".format(k, f))
            else:
                print("输入错误!")
                sys.exit()
        else:
            print("输入错误!")
            sys.exit()
        # 输出共享页表
        gongxiang = {}
        for i in range(c):
            if d[i][5] == 1:
                gongxiang[i] = d[i]
                gongxiang[i].append(random.randint(1, 5))
        print("共享的页表为:")
        print("页号  物理块号  状态位  访问字段  修改位  外存地址  共享状态  共享进程计数")
        for i in gongxiang.keys():
            print(" {0:>0}    {1:>4}  {2:>5}  {3:>7}{4:>9}{5:>11}{6:>12}{7:>13}".format(i, gongxiang[i][0], gongxiang[i][1], gongxiang[i][2], gongxiang[i][3], gongxiang[i][4], gongxiang[i][5], gongxiang[i][6]))
        if page in gongxiang.keys():
            gongxiang[page][6] += 1
            print("此时的共享的页表为:")
            print("页号  物理块号  状态位  访问字段  修改位  外存地址  共享状态  共享进程计数")
            for i in gongxiang.keys():
                print(" {0:>0}    {1:>4}  {2:>5}  {3:>7}{4:>9}{5:>11}{6:>12}{7:>13}".format(i, gongxiang[i][0], gongxiang[i][1], gongxiang[i][2], gongxiang[i][3], gongxiang[i][4], gongxiang[i][5], gongxiang[i][6]))
        print("随机结束几个进程")
        aaa = list(gongxiang.keys())
        for i in range(random.randint(1, 10)):
            aaa1 = aaa[random.randint(0, len(aaa)-1)]
            gongxiang[aaa1][6] -= 1
        for i in aaa:
            if gongxiang[i][6] <= 0:
                gongxiang.pop(i)
        print("此时的共享的页表为:")
        print("页号  物理块号  状态位  访问字段  修改位  外存地址  共享状态  共享进程计数")
        for i in gongxiang.keys():
            print(" {0:>0}    {1:>4}  {2:>5}  {3:>7}{4:>9}{5:>11}{6:>12}{7:>13}".format(i, gongxiang[i][0], gongxiang[i][1], gongxiang[i][2], gongxiang[i][3], gongxiang[i][4], gongxiang[i][5], gongxiang[i][6]))
    
    
    # 定义主存容量
    i = input("请输入主存容量(单位b,kb,mb): ")
    if i[-2:] == "MB" or i[-2:] == "mb" or i[-2:] == "mB" or i[-2:] == "Mb":
        nei = eval(i[:-2]) * (2 ** 20)
    elif i[-2:] == "KB" or i[-2:] == "kb" or i[-2:] == "kB" or i[-2:] == "Kb":
        nei = eval(i[:-2]) * (2 ** 10)
    elif i[-1] == "B" or i[-1] == "b":
        nei = eval(i[:-1])
    elif i.isnumeric():
        nei = eval(i)
    else:
        print("输入错误!")
        sys.exit()
    print("主存容量为:", nei, "b")
    
    # 定义外存容量
    i = input("请输入外存容量(单位b,kb,mb): ")
    if i[-2:] == "MB" or i[-2:] == "mb" or i[-2:] == "mB" or i[-2:] == "Mb":
        wai = eval(i[:-2]) * (2 ** 20)
    elif i[-2:] == "KB" or i[-2:] == "kb" or i[-2:] == "kB" or i[-2:] == "Kb":
        wai = eval(i[:-2]) * (2 ** 10)
    elif i[-1] == "B" or i[-1] == "b":
        wai = eval(i[:-1])
    elif i.isnumeric():
        wai = eval(i)
    else:
        print("输入错误!")
        sys.exit()
    print("外存容量为:", wai, "b")
    
    # 定义页面大小
    i = input("请输入页面大小(单位b,kb,mb): ")
    if i[-2:] == "MB" or i[-2:] == "mb" or i[-2:] == "mB" or i[-2:] == "Mb":
        b = eval(i[:-2]) * (2 ** 20)
    elif i[-2:] == "KB" or i[-2:] == "kb" or i[-2:] == "kB" or i[-2:] == "Kb":
        b = eval(i[:-2]) * (2 ** 10)
    elif i[-1] == "B" or i[-1] == "b":
        b = eval(i[:-1])
    elif i.isnumeric():
        b = eval(i)
    else:
        print("输入错误!")
        sys.exit()
    print("页面大小为:", b, "b")
    
    # 定义页数
    i = input("请输入页数(单位b,kb,mb): ")
    if i[-2:] == "MB" or i[-2:] == "mb" or i[-2:] == "mB" or i[-2:] == "Mb":
        c = eval(i[:-2]) * (2 ** 20)
    elif i[-2:] == "KB" or i[-2:] == "kb" or i[-2:] == "kB" or i[-2:] == "Kb":
        c = eval(i[:-2]) * (2 ** 10)
    elif i[-1] == "B" or i[-1] == "b":
        c = eval(i[:-1])
    elif i.isnumeric():
        c = eval(i)
    else:
        print("输入错误!")
        sys.exit()
    print("页面大小为:", c, "b")
    hf = "y"
    while hf == "y" or hf == "Y":
        aaa(nei, wai, b, c)
        hf = input("是否继续,是输入y,否n: ")
    sys.exit()
    

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加:2022-03-03 16:08:24  更:2022-03-03 16:10:33 
 
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