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[开发工具]操作系统虚拟存储器实验---Python实现

最近做实验,要求用文件存取数据,上网搜,主要都是C语言或者Java写的,Python的粗略看是没搜到。

所以想到用Python来写,操作文件更方便一些。

废话不多说,直接上代码

class load_from_file:
    file_name = None #文件名
    file = None #文件对象
    is_pre = None #是否有预先页
    block = None #物理块数量
    pre_list = None #预先页内容
    visit_list = None #访问列表
    def __init__(self) -> None:
        self.load("page_src.txt")
    def load(self,name):
        self.file_name = name
        self.file = open(self.file_name,"r+")
        fr = self.file.read()
        str1 = fr.split("\n")
        list1 = str1[0].split(" ")#文件中保存两行数据
        list2 = str1[1].split(" ")
        for i in range(len(list1)):
            list1[i] = eval(list1[i])
        for i in range(len(list2)):
            list2[i] = eval(list2[i])
        self.block = list1[0]#第一行第一个数字表示有几个物理块
        if list1[1] != 0:#第一行第二个数据表示是否有预先页,后面的数据则是预先页中的内容,后面的数据项长度应该小于第一个数字
            self.is_pre = True
            self.pre_list = list1[2:]
            if len(self.pre_list) > self.block:
                print("错误,请检查传入文件内容是否正确")
                return
        self.visit_list = list2#第二行表示访问页的列表
        self.file.close()

class dispatch:
    is_pre = None
    block = None
    pre_list = None
    now_list = None #当前访问页列表
    visit_list = None
    is_lack = None #是否缺页
    res_list = None #保存结果便于写入文件
    def __init__(self) -> None:#初始化数据
        self.block = load_from_file().block
        self.is_pre = load_from_file().is_pre
        self.pre_list = load_from_file().pre_list
        self.visit_list = load_from_file().visit_list
        self.now_list = [0]*self.block
        self.is_lack = [True]*len(self.visit_list)
        self.res_list = []
    def OPT(self) -> list:
        if self.is_pre:
            for i in range(len(self.pre_list)):
                self.now_list[i] = self.pre_list[i]
        future_count = [-1]*self.block
        for i in range(len(self.visit_list)):
            if self.visit_list[i] in self.now_list:#如果访问的页在当前表中,则不缺页
                self.is_lack[i] = False
                #print(self.now_list)
                res_temp = [x for x in self.now_list]
                res_temp.append(self.is_lack[i])
                self.res_list.append(res_temp)
                continue
            if 0 in self.now_list:
                self.now_list[self.now_list.index(0)] = self.visit_list[i]
                res_temp = [x for x in self.now_list]
                res_temp.append(self.is_lack[i])
                self.res_list.append(res_temp)
                continue
            for j in range(self.block):#缺页,计算最久访问页
                if self.now_list[j] in self.visit_list[i:]:
                    future_count[j] = self.visit_list[i:].index(self.now_list[j])
                else:
                    future_count[j] = len(self.visit_list)
            self.now_list[future_count.index(max(future_count))] = self.visit_list[i]#替换
            #print(self.now_list)
            res_temp = [x for x in self.now_list]
            res_temp.append(self.is_lack[i])
            self.res_list.append(res_temp)
        return self.res_list
    def FIFO(self):
        if self.is_pre:
            for i in range(len(self.pre_list)):
                self.now_list[i] = self.pre_list[i]
        exist_count = [0]*self.block
        self.pre_list = [x for x in self.now_list]
        for i in range(len(self.visit_list)):
            for j in range(self.block):
                if self.now_list[j] == self.pre_list[j]:
                    exist_count[j] += 1
                else:
                    exist_count[j] = 0
            if self.visit_list[i] in self.now_list:#如果访问的页在当前表中,则不缺页
                self.is_lack[i] = False
                res_temp = [x for x in self.now_list]
                res_temp.append(self.is_lack[i])
                self.res_list.append(res_temp)
                #print(self.now_list)
                continue
            if 0 in self.now_list:
                self.now_list[self.now_list.index(0)] = self.visit_list[i]
                res_temp = [x for x in self.now_list]
                res_temp.append(self.is_lack[i])
                self.res_list.append(res_temp)
                continue
            self.pre_list = [i for i in self.now_list]#储存未置换前的页
            self.now_list[exist_count.index(max(exist_count))] = self.visit_list[i]
            #print(self.now_list)
            res_temp = [x for x in self.now_list]
            res_temp.append(self.is_lack[i])
            self.res_list.append(res_temp)
        return self.res_list
    def LRU(self):
        if self.is_pre:
            for i in range(len(self.pre_list)):
                self.now_list[i] = self.pre_list[i]
        unused_time = [0]*self.block
        for i in range(len(self.visit_list)):
            if self.visit_list[i] in self.now_list:#如果访问的页在当前表中,则不缺页
                self.is_lack[i] = False
                res_temp = [x for x in self.now_list]
                res_temp.append(self.is_lack[i])
                self.res_list.append(res_temp)
                #print(self.now_list)
                continue
            if 0 in self.now_list:
                self.now_list[self.now_list.index(0)] = self.visit_list[i]
                res_temp = [x for x in self.now_list]
                res_temp.append(self.is_lack[i])
                self.res_list.append(res_temp)
                continue
            for j in range(self.block):
                if self.now_list[j] not in self.visit_list[:i]:
                    unused_time[j] = len(self.visit_list)
                else:
                    temp_list = [x for x in self.visit_list[:i]]
                    temp_list.reverse()
                    unused_time[j] = temp_list.index(self.now_list[j])
            self.now_list[unused_time.index(max(unused_time))] = self.visit_list[i]
            #print(self.now_list)
            res_temp = [x for x in self.now_list]
            res_temp.append(self.is_lack[i])
            self.res_list.append(res_temp)
        return self.res_list
    def main(self):
        while True:
            print("1-OPT\t2-FIFO\t3-LRU")
            choose = input("请选择调度方式:")
            res = []
            method = ""
            if choose == "1":
                res = dispatch().OPT()
                method = "OPT"
            elif choose == "2":
                res = dispatch().FIFO()
                method = "FIFO"
            elif choose == "3":
                res = dispatch().LRU()
                method = "LRU"
            else:
                print("程序退出")
                return
            print(method,end="")
            for i in self.visit_list:
                print("\t"+str(i),end="")
            print()
            count_lack = 0
            for i in range(len(res[0])):
                if i == len(res[0]) - 1:
                    print("缺页",end="")
                    for j in range(len(self.visit_list)):
                        if res[j][i] == True:
                            count_lack += 1
                else:
                    print("块"+str(i),end="")
                for j in range(len(self.visit_list)):
                    print("\t"+str(res[j][i]),end="")
                print()
            print("缺页率",str(count_lack/len(self.is_lack)*100)+"%")
            with open("page_res.txt","w",encoding="utf-8") as ff:
                ff.write(method+" ")
                for i in self.visit_list:
                    ff.write("\t"+str(i))
                ff.write("\n")
                for i in range(len(res[0])):
                    if i == len(res[0]) - 1:
                        ff.write("缺页")
                    else:
                        ff.write("块"+str(i)+" ")
                    for j in range(len(self.visit_list)):
                        if i == len(res[0]) - 1:
                            if res[j][i] == True:
                                ff.write("\t1")
                            else:
                                ff.write("\t0")
                        else:
                            ff.write("\t"+str(res[j][i]))
                    ff.write("\n")
                ff.write("1代表缺页,0代表不缺页\n缺页率 "+str(count_lack/len(self.is_lack)*100)+"%")
            ff.close()
            
if __name__ == "__main__":
    dispatch().main()

实验要求实现OPT、FIFO和LRU算法,非常简单

下面是测试用的源文件page_src.txt的内容

3 1 1 2 3
1 2 4 2 6 2 1 5 6 1

测试结果

OPT

OPT 	1	2	4	2	6	2	1	5	6	1
块0 	1	1	1	1	1	1	1	1	1	1
块1 	2	2	2	2	2	2	2	5	5	5
块2 	3	3	4	4	6	6	6	6	6	6
缺页	0	0	1	0	1	0	0	1	0	0
1代表缺页,0代表不缺页
缺页率 30.0%

FIFO

FIFO 	1	2	4	2	6	2	1	5	6	1
块0 	1	1	4	4	4	4	1	1	1	1
块1 	2	2	2	2	6	6	6	5	5	5
块2 	3	3	3	3	3	2	2	2	6	6
缺页	0	0	1	0	1	1	1	1	1	0
1代表缺页,0代表不缺页
缺页率 60.0%

LRU

LRU 	1	2	4	2	6	2	1	5	6	1
块0 	1	1	1	1	6	6	6	5	5	5
块1 	2	2	2	2	2	2	2	2	6	6
块2 	3	3	4	4	4	4	1	1	1	1
缺页	0	0	1	0	1	0	1	1	1	0
1代表缺页,0代表不缺页
缺页率 50.0%

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