날짜 : 2023-12-16 19:15
주제 :
개요
운영 체제(OS)에서의 페이지 테이블(Page Table)은 가상 메모리 시스템의 핵심 구성 요소입니다. 페이지 테이블은 가상 주소를 물리적 메모리 주소로 변환하는 데 사용되는 데이터 구조입니다. 이는 프로그램이 사용하는 가상 주소 공간을 실제 물리적 메모리에 매핑하는 역할을 합니다.
페이지 테이블의 기본 개념
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정의: 페이지 테이블은 가상 주소를 물리적 주소로 매핑하는 정보를 담고 있는 테이블입니다. 각 프로세스는 자신만의 페이지 테이블을 가지고 있으며, 운영 체제는 이를 통해 메모리 관리를 수행합니다.
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목적: 페이지 테이블의 주된 목적은 가상 메모리 주소를 실제 물리적 메모리 주소로 변환하는 것입니다. 이를 통해 프로세스는 물리적 메모리의 실제 위치에 상관없이 일관된 가상 주소 공간을 사용할 수 있습니다.
페이지 테이블의 작동 방식
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주소 변환: CPU가 가상 주소를 사용하여 메모리에 접근하려 할 때, 페이지 테이블은 이 가상 주소를 물리적 주소로 변환합니다. 가상 주소는 페이지 번호와 오프셋으로 구성되며, 페이지 번호는 페이지 테이블에서 해당하는 물리적 페이지 주소를 찾는 데 사용됩니다.
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페이지 테이블 항목: 페이지 테이블의 각 항목은 가상 페이지와 연관된 물리적 페이지의 정보를 담고 있습니다. 이 정보에는 물리적 페이지 번호, 접근 권한, 사용 여부 등이 포함될 수 있습니다.
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메모리 관리 유닛(MMU): MMU는 주소 변환 과정을 수행하는 하드웨어입니다. MMU는 CPU에서 전달된 가상 주소를 페이지 테이블을 사용해 물리적 주소로 변환합니다.
페이지 테이블의 특징
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멀티 레벨 페이지 테이블: 대규모 가상 주소 공간을 관리하기 위해, 현대 시스템은 종종 멀티 레벨(계층적) 페이지 테이블을 사용합니다. 이는 메모리 사용 효율성을 개선하고 주소 변환 오버헤드를 줄이는 데 도움이 됩니다.
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페이지 폴트: 요청된 가상 페이지가 물리적 메모리에 없을 때, 페이지 폴트가 발생합니다. 이는 운영 체제가 페이지 테이블을 사용하여 페이지를 로드하고 매핑하는 과정을 시작합니다.
중요성
페이지 테이블은 프로세스가 사용하는 가상 주소 공간을 물리적 메모리에 효과적으로 매핑함으로써, 메모리 관리의 유연성과 효율성을 크게 향상시킵니다. 이는 프로세스 격리, 메모리 보호, 가상 메모리 구현 등에 필수적인 역할을 하며, 현대 컴퓨팅 시스템의 기본적인 요소입니다.
