📌 Memory Management 4

📖 01. Segmetation

• 프로세스의 주소공간을 동일한 크기의 페이지가 아니라 의미 단위인 세그먼트단위로 나누어서 관리한다.
  -> 물리적인 메모리에는 세그먼트 단위로 올라갈 수 있기 때문에 주소 변환도 세그먼트 단위로 이루어져야 하며 테이블을 통해 변환이 된다.

• CPU가 이러한 논리주소를 주게 되면 물리적인 메모리의 주소로 변환하기 위해 세그먼트 테이블을 검사한다.
  -> 논리주소는 두 부분으로 나누어지고 앞부분은 세그먼트 번호에 해당하는 부분, 뒷 부분은 세그먼트 안에서 얼마나 떨어져 있는지 위치를 나타낸다.
  -> 세그먼트 테이블에는 엔트리가 몇 개 있느냐, 페이지 테이블인 경우 엔트리 수가 미리 정해져 있다. 프로세스가 가질 수 있는 최대 영역만큼 페이지 테이블 엔트리가 만들어진다.
  -> 세그먼트 테이블 엔트리는 이 프로그램이 사용하는 세그먼트의 개수로 정해진다.
  -> 이 세그먼트가 물리적인 메모리 어디에 올라가 있는가가 주소변환을 이야기한다. (base + d)

• 페이징 기법과 다르게 생각해야 할 것이 있다.
  -> 세그먼트는 의미 단위로 자르기 때문에 크기가 다르다.
  -> 테이블에 세그먼트의 시작위치 이외에서 길이를 담고 있다. (limit)

• d가 limit보다 크다면 적절하지 않은 메모리 참조가 된다.
  -> Trap!

• Segment-table base register과 Segment-table length register은 테이블 안에 있는 base, limit과 다른 이야기다.
  -> 물리적 메모리에서 세그먼트 테이블의 위치와 프로그램이 사용하는 세그먼트 수를 유지해야 한다.

• 세그먼트 번호를 5번 요청했는데 프로그램이 실제 사용하는것은 3개 뿐일 수 있다.
  -> 이를 어떻게 해결할까?
  -> 세그먼트 번호와 Segment-table length register의 값을 비교해보면 된다.

• 페이징기법과 세그먼트 기법을 비교한다면?
  

• 페이징 기법은 크기가 모두 똑같기 때문에 비어있는 프레임이라면 언제든 사용할 수 있다.
  -> 세그먼트는 크기가 모두 다르기 때문에 홀이 생긴다. (Allocation문제가 생긴다.)

• 페이지는 개수가 굉장히 많고 세그먼트는 별로 없다. 페이징은 테이블을 유지하기 위해 메모리를 많이 사용한다.

• 세그먼트를 서로 다른 프로세스가 공유하는 예제이다.

• 0번은 코드를 담고 있는 세그먼트이며 같기 때문에 sharing한다.
  -> 같은 논리적인 주소를 가지고 있어야 한다.

📖 02. Segmentaion with Paging

• 세그먼트 하나가 여러개의 페이지로 구성이 된다.
  -> 먼저 세그먼트에 대한 주소변환이 된다.
  -> 먼저 세그먼트 테이블을 찾자.
  -> 세그먼트 테이블이 메모리 어디에 있냐?
  -> STBR확인하자.
  -> S번째 세그먼트에 가면 주소변환 정보가 있다.
  -> 세그먼트당 페이지 테이블이 존재한다.
  -> 페이지 테이블의 시작 위치를 알려줌
  -> Segment length의 길이와 d(offset)비교해서 d가 더 크다면 Trap!

• d를 2개로 쪼갠다. 앞 부분은 페이지의 번호, 뒷 부분은 offset.
  -> 페이지 테이블의 시작 주소부터 p(페이지 번호)에 해당하는 엔트리에가서 물리적인 메모리의 몇번째 프레임인지 나온다.

• 메모리에는 페이지 단위로 올라가기 때문에 allocation문제는 없다.

• 보안과 보호는 세그먼트 단위에서 한다.

• 이 챕테에서 중요한 내용은 주소변환이었다.
  -> 운영체제의 역할은 무엇인가?
  -> 주소변환을 위한 운영체제의 역할은 없다.
  -> 모두 하드웨어가 해야한다.

• 운영체제가 역할을 맡는다면 CPU는 커널에 갔다 유저 프로세스에 왔다갔다 해야되는 말도 안되는 상황이 만들어진다.
  -> 하드웨어에 의한 주소변환으로 메모리에 접근한다.

• CPU는 매 클럭 사이클마다 메모리의 인스트럭션을 읽는 역할을 한다.

• I/O장치를 접근 할 때 운영체제가 관련한다. -> 프로세스가 직접 I/O에 접근하지 못하기 때문이다.

[출처] 반효경 교수님 강의