Paging & Segmentation

📖메모리 관리 기법

프로그램을 어떻게 메모리에 적재할 것인지 판단하는 것

📎연속 메모리 관리

프로그램 전체가 메모리에 연속적으로 할당되어야 하는 메모리 관리 기법

• 단편화 현상이 발생 🔗ദ്ദിᐢ•ᗜ•ᐢ₎ go go

1. 고정 분할 기법

물리적 메모리를 정해진 개수만큼의 영구적인 분할로 나누어두고 각 분할에 하나의 프로세스를 적재하는 방식

• 분할의 크기는 모두 동일할 수 있고 서로 다를 수도 있음
• 내부 단편화 현상과 외부 단편화 현상이 발생

2. 가변 분할 기법

메모리에 적재되는 프로그램의 크기에 따라 분할의 크기, 개수가 동적으로 변하는 방식

• 프로그램의 크기를 고려해서 메모리를 할당하고 이를 기술적으로 관리할 수 있는 기법이 필요

가변 분할 방식에서 적합한 메모리 공간을 찾는 방법

1. First-Fit : 가장 먼저 나오는 가용 가능한 메모리 공간에 프로세스를 올리는 방법
2. Best-Fit : 가장 딱 맞는 메모리 공간을 찾아 프로세스를 올리는 방법
3. Worst-Fit : 가장 큰 메모리 공간에 프로세스를 올리는 방법

• 프로세스에 딱 맞게 메모리 공간을 사용하기에 내부 단편화 현상은 발생하지 않지만, 메모리에 새로운 프로세스를 올릴 메모리 공간이 충분하지 않을 경우에는, 외부 단편화 현상이 발생

📎불연속 메모리 관리

프로그램의 일부가 서로 다른 주소 공간에 할당될 수 있는 메모리 관리 기법

• 단편화 문제를 해결하기 위해 제시된 기법

1. 페이징(Paging)

프로세스의 주소 공간을 페이지(Page)란 단위의 고정된 사이즈로 나누어 물리적 메모리에 불연속으로 저장하는 방식

• 외부 단편화 해소 → 내부 단편화는 해소하지 못함(Page 단위가 클수록 내부 단편화가 커짐)
• 프로세스는 Page 단위로 분할되고, 메모리는 Frame 단위로 분할
• mapping을 위한 페이지 테이블이 필요 page num : 페이지 번호 page offset : 해당 페이지가 할당된 프레임의 시작 물리 주소
• CPU는 논리 주소로 프로그램이 설정한대로 연속적인 주소값으로 명령을 내리고, 메모리로 가기 전에 각 페이지의 실제 메모리 주소가 저장되어 있는 페이지 테이블에서 물리 주소로 변경

2. Segmentation(세그먼테이션)

세그먼테이션은 프로그램의 논리적인 내용 단위로 프로세스의 메모리 공간을 분리하는 기법

• 내부 단편화 해소 → 외부 단편화는 해소하지 못함
• 논리적인 내용 단위로 분할 → Segment의 크기는동일하지 않음 → 프로그램의 중요한 부분과 중요하지 않은 부분을 분리하여 저장할 수 있고, 같은 코드 영역은 한 번에 저장 가능

논리적인 내용 단위

🔖함수단위

• method, procedure, function, object, …

🔖C 컴파일러 관점에서의 표준 C 라이브러리 단위

• 코드, 전역 변수, 힙, 스택

• mapping을 위한 세그먼트 테이블이 필요 base : 세그먼트 번호와 시작 주소 limit : 세그먼트 크기
• CPU에서 해당 세그먼트의 크기를 넘어서는 주소가 들어오면, 인터럽트가 발생해서 해당 프로세스를 강제로 종료