cs-study-06 | 운영체제(가상메모리 관리)

가상메모리

• 가상메모리 : 실행중인 프로세스가 가상의 공간을 참조하여 마치 커다란 물리 메모리를 갖고 있는 것처럼 사용할 수 있도록 하는 것이다

• 프로세스가 실제 필요로 하는 부분만 메모리로 올린다 (Demand-Paging : 요구페이징 )

  • 크롬, 이클립스, vs code의 프로그램을 실행시켰다 그중 각각 사용하고 있는 기능만 올린다
• 프로세스의 모든 데이터를 메모리로 적재하지 않고 , 실행 중에 필요한 시점에서만 메모리로 적재함
• 실제 메모리는 연속적이지 않는데 CPU는 연속적으로 사용하고 있다는 것을 보장받으며 정상적으로 수행한다
• RAM의 부족한 용량을 보완하기 위해 사용된다
  • RAM : CPU가 처리할 데이터가 임시로 저장되는 곳
  • 모래(데이터), 포크레인(램)일 경우 // 구덩이(크롬,이클립스…) 에 모래를 넣기 위해 포크레인이 모래를 담고 이동
  • RAM이 크다고 항상 좋은건 아니다 => 개인이 어떻게 사용하느냐에 따라 적당한 크기의 RAM이 좋다
    • 1톤 포크레인이면 충분한데 15톤의 포크레인을 사용한다면 비효율적

• MMU (Memory Management Unit) 에 의해서 물리 주소로 변환된다.
• intel x8086 ( 인텔사에서 1978년에 제작한 개인용 컴퓨터를 위한 16비트 마이크로프로세서 )에서는 세그먼테이션과 페이징 기법을 함께 사용한다

• 인텔 메모리 관리기법분석

• 참고사항
  • 프레임 : 물리적 메모리를 고정크기의 블럭들로 나눈 것

페이징

• 크기가 고정된 영역인 페이지라고 불리는 블록들로 분할하고 메모리를 할당한다

• (단점) : 페이지 크기가 클수록 내부 단편화가 높음

  • 프로세스 크기가 페이지 크기의 배수가 아닐 경우 메모리 공간을 낭비한다
  • 빈 공간은 자기 자신도 쓰지 않으며 다른 프로세스에서도 쓰지 못하기 때문이다

  • 내부 단편화의 해결 방법은 없으나 외부 단편화에 비해 낭비되는 메모리 공간은 매우 적다

  • 페이지 크기가 작아진다면 페이지 수가 늘어나고 페이지 테이블의 크기가 늘어나 유지비용이 많이 든다

• 프로세스의 PCB(Process Control Block)에 Page Table 구조체를 가리키는 주소가 있다
• 페이지 테이블 : 한 프로세스의 각 페이지에 해당하는 프레임의 위치를 관리한다
• 하나의 프로세스당 하나의 페이지 테이블을 갖는다

• 페이지 테이블에는 RAM에 적재되어있는 페이지 번호와 해당 페이지가 위치한 메모리 프레임의 시작 주소가 있다
• 페이지테이블을 메모리 내부에 만들 경우
  • (장점) : 페이지 테이블의 크기에 제한이 없다
  • (단점) 페이지테이블 한번, 실제 주소 한번, 메모리에 총 2번 접근해야하므로 주소 변환 속도가 느리다
• 페이지테이블을 CPU 내부에 만들 경우
  • (장점) : 주소 변환 속도가 빠르다
  • (단점) : 페이지 테이블의 크기가 매우 제한된다

페이지 폴트

세그멘테이션

• 가변적인 영역인 세그먼트로 분할하고 메모리를 할당한다
• 강점
  • 내부 단편화가 없다
• 약점
  • 세그먼트 크기가 클수록 외부 단편화 큼:
    • 물리 메모리가 원하는 연속된 크기의 메모리를 제공해주지 못하는 경우

• 세그먼트 테이블에는 세그먼트 번호와 시작 주소(base), 세그먼트 크기(limit)로 이루어져있다
• 해당 세그먼트의 크기를 넘어서는 주소가 들어오면 인터럽트가 발생해서 해당 프로세스를 강제로 종료시킨다