Virtual Memory

○ Virtual Memory

분할	※ Block mapping의 개념 정의 ° 프로그램을 블록단위로 분할하고 이렇게 분할된 블록단위로 주소 사상 정보를 기록하여 사용하는 기법 특징 ° 블록 사상 테이블(Block Mapping Table) 사용 - 각 프로세스마다 하나씩 존재하며 블록의 가상주소와 이에 대응하는 실 주소 저장하는 테이블 장점 단점 ° 사상 테이블에 적재될 page양이 적어짐 ° 주소사상에 필요한 시간이 빨라짐 ° 각 블록이 차지하는 주기억장치 공간의 양이 많아짐 ° 필요 없는 부분이 주기억장치에 적재될 가능성이 많음 ° 각 블록의 전송시간이 길어짐 ° 블록의 크기에 따른 장단점(ex, 블록의 크기가 클 경우) Paging ° 프로그램을 동일 크기의 블록으로 분할하며 단순하고 효율적이어서 많은 OS에서 사용됨 ° page - 실행 프로그램의 분할된 블록 ° page frame - 주기억장치 분할영역으로 page size와 같은 크기로 분할됨 ° 내부적 단편화 발생 가능 ° 프로그램 공유(Sharing)나 보호(Protection)에 있어 복잡한 문제 발생 가능 직접 사상 ° 블록사상 기법과 유사 ° 주기억장치 접근회수 2배로 증가 → 성능저하 초래 연관 사상 ° PMT를 연관기억장치에 적재하여 사용하는 방법으로 연관기억장치 비용이 소요됨 ° 연관기억장치(Associative memory) - contents addressable memory - 주소의 개념 없이 지정된 내용으로 데이터에 접근할 수 있도록 H/W적으로 구현한 장치 - 필요한 내용을 갖는 데이터에 대해 병렬탐색이 가능함 혼합 사상 ° 하드웨어의 비용을 줄이면서 연관사상 기법의 장점을 취함(직접사상 + 연관사상) ° PMT의 전체 내용 - 주기억장치 커널공간에 적재 ° PMT의 일부 내용 - 최근에 참조된 page들만 연관기억장치에 적재(Locality에 기반한 접근) ※ 주소사상 기법 - Page Mapping Table 이용 Segment ° 프로그램을 분할할 때 논리적인 개념을 가지고 서로 다른 크기의 블록으로 분할하는 시스템 ° 주기억장치 영역을 미리 분할해둘 수 없으며 각 segment를 적재시에 빈 공간을 찾아 할당함 ° 외부적 단편화 발생 가능 ° 세그먼트 공유(Sharing)나 보호(Protection)가 쉬움 ※ 주소사상 기법 - segment mapping table 이용 - 직접사상, 연관사상, 혼합사상 - SMT내의 protection bit를 이용하여 접근제어(read, write, execute, append) : 관리 오버헤드 증가 혼합기법 ° 프로그램을 논리적 segment단위로 분할 후 다시 page 단위로 분할 ° 분할된 page 단위로 주기억장치에 적재하며 주기억장치는 page frame단위로 미리 분할되어 있음 ° 각 프로세스 마다 하나의 SMT와 segment 개수만큼의 PMT 존재 ° 기억장치 소모가 많으며 주소사상에 많은 시간이 요구됨
교체	° LRU(Least Recently Used) - timestamping에 대한 오버헤드 발생 ° LFU(Least Frequently Used) - 최근에 주기억장치에 적재된 page를 교체할 수도 있음 ° NUR(Not Used Recently) - 최근에 참조 또는 갱신되지 않은 page ° FIFO, RANDOM
문제점	° Page Fault - 기억장치에 적재되지 않은 page를 사용하고자 할 때 발생 ° Thrashing - 프로세서가 프로그램의 실행 시간보다 페이지 교체에 더 많은 시간을 소비하는 현상
보완책	° Demand Paging - 필요할 때, 요구될 때만 프로세스의 page들을 적재 ° Locality특성의 활용 - 시간/공간 지역성을 활용한 관리   - 시간지역성 : 루프, 서브루틴   - 공간지역성 : 배열, 순차명령 처리 ° Page Stealer - page table의 Free list가 정의된 최소값보다 작으면 minimum free list 개수가 될 때까지 page교체 ° PFF(Page Fault Frequency) - page fault의 빈도수에 따라 residence set을 조정 ° Working Set - 프로세스가 가장 최근에 참조했던 page set을 주기억장치에 유지, 오버헤드가 큼