날짜 : 2023-12-16 19:17
주제 :
개요
운영 체제(OS)에서의 (Translation Lookaside Buffer, TLB)는 가상 메모리 시스템에서 주소 변환 과정을 최적화하기 위한 캐시의 일종입니다. TLB는 최근에 사용된 가상 주소와 그에 해당하는 물리적 주소 매핑의 일부를 저장하여, 가상 주소에서 물리적 주소로의 변환 과정을 빠르게 수행할 수 있도록 돕습니다.
TLB의 기본 개념
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정의: TLB는 가상 주소를 물리적 주소로 변환하는 과정에서 사용되는 주소 매핑을 저장하는 작은 메모리 캐시입니다. 이는 메모리 관리 유닛(MMU)에 의해 관리됩니다.
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목적: TLB의 주된 목적은 페이지 테이블 조회를 최소화하여 주소 변환 과정의 효율성을 높이는 것입니다. 페이지 테이블에 접근하는 것은 비용이 많이 드는 작업이므로, TLB는 자주 사용되는 매핑을 빠르게 제공함으로써 이 비용을 줄입니다.
TLB의 작동 방식
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주소 변환: CPU가 메모리 접근을 시도할 때, 먼저 TLB에서 가상 주소에 해당하는 물리적 주소를 조회합니다.
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TLB 히트와 미스: 해당 가상 주소 매핑이 TLB에 있으면 'TLB 히트'라고 하며, 변환은 매우 빠르게 이루어집니다. 매핑이 없는 경우 'TLB 미스'가 발생하고, 이때는 페이지 테이블을 조회해야 합니다.
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페이지 테이블 조회: TLB 미스가 발생하면, MMU는 페이지 테이블을 사용하여 가상 주소를 물리적 주소로 변환합니다. 이후, 이 매핑은 TLB에 저장되어 향후 접근을 빠르게 할 수 있도록 합니다.
TLB의 특징
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속도와 효율성: TLB는 매우 빠른 속도로 주소 변환을 수행하므로, 메모리 접근 시간을 크게 단축시킵니다.
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한정된 크기: TLB는 제한된 크기를 가지고 있으며, 일반적으로 가장 최근 또는 가장 자주 사용된 주소 매핑만을 저장합니다.
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컨텍스트 스위치 시 처리: 프로세스 간 컨텍스트 스위치가 발생할 때, TLB의 내용은 대부분 무효화되거나 새로운 프로세스의 매핑으로 갱신됩니다.
중요성
TLB는 가상 메모리 시스템의 성능을 크게 향상시키는 핵심 요소입니다. 특히, 메모리 접근이 빈번한 시스템에서 TLB의 역할은 매우 중요하며, 현대 컴퓨터 아키텍처에서 기본적인 구성 요소로 간주됩니다. TLB를 통해 시스템은 더 높은 성능과 효율성을 달성할 수 있습니다.
