[06] 가상 메모리

 

 

 

- 스와핑

 : 스와핑(swapping) → 메모리에 적재된 프로세스 중 현재 실행되지 않은 프로세스를 일부 영역으로 쫓아내고, 빈 메모리 공간에 다른 프로세스를 적재해 실행하는 방식

 : 스왑 영역  → 프로세스들이 쫓겨나는 보조 기억 장치의 일부 영역

 : 스왑 아웃  → 현재 실행되지 않는 프로세스가 메모리에서 스왑 영역으로 옮겨지는 것 (반대 : 스왑 인)

 

 

 

- 메모리 할당

 

 : 최초 적합 (first fit) → OS가 메모리 내 빈 공간을 순서대로 검색하다 적재할 수 있는 공간 발견하면 프로세스를 배치

   20MB의 프로세스를 적재할 경우 ) 빈 공간 A -> 빈 공간 B -> 빈 공간 C 탐색했다면 A에 적재

 : 최적 적합 (best fit) → OS가 빈 공간을 모두 검색한 후, 적재 가능한 공간 중 가장 작은 공간에 배치

   20MB의 프로세스를 적재할 경우 ) 가장 작은 공간인 C에 적재

 : 최악 적합 (worst fit) → OS가 빈 공간을 모두 검색한 후, 적재 가능한 공간 중 가장 큰 공간에 배치

   20MB의 프로세스를 적재할 경우 ) 가장 작은 공간인 B에 적재

 

 

 

- 외부 단편화 (external fragmentation)

 : 연속 메모리 할당의 단점.

 : 프로세스들이 실행되고 종료되기를 반복하며 메모리 사이에 생기는 빈 공간, 이보다 큰 프로세스를 적재하기 어려운 상황을 초래 → 메모리 낭비

 : 이를 해결하기 위해 생긴 방법, 가상 메모리 - 페이징 기법

 

 

 

- 가상메모리 (virtual memory)

 : 실행하려는 프로그램의 일부만 메모리에 적재해 실제 메모리 크기보다 더 큰 프로세스를 실행 가능하게 함.

 : 방법 → 페이징, 세그멘테이션 존재

 

 

 

- 페이징(paging)

 : 프로세스 논리 주소 공간을 페이지 단위로 자르고, 메모리 물리 주소 공간을 프레임(페이지와 동일 크기)으로 자른 뒤 페이지를 프레임에 할당하는 방법.

 : 스왑아웃 → 페이지 아웃, 스왑 인 → 페이지 인

 : 페이지테이블 → 프로세스가 비록 물리 주소에 불연속 배치되더라도 논리 주소에는 연속적으로 배치되도록 이용하는 것, 페이지 번호와 프레임 번호를 묶어줌

 : 내부 단편화를 야기할 수 있음 (페이지라는 일정 크기 단위로 자를 때 딱 맞게 잘리지 않음)

 

 : 프로세스마다 프로세스 테이블 有, 페이지 테이블들은 메모리에 적재되어 있음

 : CPU내의 페이지 테이블 베이스 레이스터 ( PTBR ) 은 각 프로세스의 페이지 테이블이 적재된 주소를 가르킴

 

 : 페이지 테이블을 메모리에 두면 접근 시간이 2배 → CPU 곁에 TLB라는 캐시 메모리 有

 : 발생한 논리 주소의 페이지 번호가 TLB에 있다면 TLB히트, 없어서 메모리 내 페이지 테이블에 접근하는 경우 TLB미스

 

 

 

- 페이징 주소 변환

 : 특정 주소에 접근하려면 아래 정보가 필요 

 1) 어떤 프레임 혹은 페이지에 접근하고 싶은가?    2) 접근하려는 주소가 그 페이지 혹은 프레임으로부터 얼마나 떨어짐?

 : 모든 논리 주소가 기본적으로 페이지 번호 - 변위로 이루어짐

 

 

 

- 페이징 테이블 엔트리(PTE)

 : 유효 비트 → 현재 해당 페이지에 접근이 가능한가? ( 메모리에 적재되어 있으면 1, 아니면 0 )

   유효 비트 0인 페이지로 접근할 경우, 페이지 폴트라는 예외가 발생

 : 보호 비트 → 페이지 보호 기능을 위해 존재하는 비트 ( R(읽기), W(쓰기), X(실행)의 조합 ) 

 : 참조 비트 → CPU가 이 페이제 접근한 적이 있는지에 대한 여부 ( 적재 후 읽거나 쓴 페이지 1, 한 번도 아닌 경우 0 )

 : 수정 비트 → 해당 페이지에 데이터를 쓴 적이 있는지 없는지 (= 더티 비트) ( 변경된 적이 있으면 1, 아니면 0 )

 

 

 

- 요구 페이징

 : 처음부터 모든 페이지를 적재하지 않고 필요한 페이지만을 메모리에 적재하는 것

 1) 페이지 교체 (쫓아낼 페에지 결정하는 방법 = 페이지 교체 알고리즘)

 2) 프레임 할당

 

 

 

- 페이지 교체 알고리즘

 : 페이지 폴트 횟수를 알아야 하는데, 이는 페이지 참조열(CPU가 참조하는 페이지 중 연속된 페이지를 생략한 페이지열) 을 통해 알 수 있음 → ex) 2 2 2 3 5 5 5 3 3 7 → 2 3 5 3 7

 

 1) FIFO 페이지 교체 알고리즘 (메모리에 가장 먼저 올라온 페이지부터 내쫓는 방식)

 2) 최적 페이지 교체 알고리즘 (CPU에 의해 참조되는 횟수를 고려한 방식)

 3) LRU 페이지 교체 알고리즘 (최근에 사용되지 않은 페이지는 앞으로도 사용되지 않을 것이라는 마인드가 토대)

 

 

 

- 프레임 할당 방식

 1) 균등 할당 : 모든 프로세스에 균등하게 프레임 제공

 2) 비례 할당 : 프로세스 크기에 따라서 제공