메모리 주소
메모리 관리의 복잡성
- 메모리는 폰노이만 구조의 컴퓨터에서 유일한 작업 공간이며 모든 프로그램은 메모리에 올라와야 실행
- 일괄처리 시스템 : 한번에 하나 씩 실행함으로 관리 단순
- 시분할 시스템 : 모든 응용 프로그램이 메모리에 올라와 실행하기 떄문에 복잡
운영체제도 프로그램이기 때문에 메모리에 올라와서 실행
메모리 관리의 이중성
프로세스 : 메모리를 독차지 하려고함
메모리 관리자 : 메모리는 나누어 효율적 관리
언어 번역 프로그램의 종류
- 컴파일러 : 소스코드를 컴퓨터가 실행할 수 있는 기계어로 번역한 후 한꺼번에 실행(C언어, 자바 등)
- 인터프리터 : 소스코드를 한 행씩 번역하여 실행(js,베이직 등) - 에러 찾기가 어렵고 최적화 어려움
컴파일러의 목적
- 오류 발견
- 코드 최적화(속도 up)
컴ㅍㅏ일러와 인터프리터의 차이
메모리 관리자
메모리 관리자(memory manage Unit, MMU) : 메모리를 관리를 담당하는 하드웨어
메모리 관리자의 작업
- 가져오기 작업 : 프로세스와 데이터를 메모리로 가져옴
- 배치 작업 : 가져온 프로세스와 데이터를 메모리의 어떤부분에 올려놓을지 결정
- 재배치 작업 : 꽉 차있는 메모리에 새로운 프로세스를 가져오기 위해 오래된 프로세스를 내보냄
메모리 관리자의 정책
- 가져오기 정책 : 프로세스가 필요로 하는 데이터를 언제 메모리로 가져올리 결정
- 배치 정책 : 가져온 프로세스를 메모리의 어떤 위치에 올려놓을지 결정
- 재배치 정책 : 메모리가 꽉 찼을 때 메모리 내에 있는 어떤 프로세스를 내보낼지 결정
32bit cpu와 64bit cpu 차이
cpu의 비트
- 한번에 다룰 수 있는 데이터의 최대 크기 - word라고 부름
- 32bit cpu는 한번에 32bit까지 다룰수 있(1word = 32bit)
- 32bit cpu 레지스터 크기는 32bit, 산술 논리연산장치, 대역폭도 32bit
32bit cpu의 메모리 크기
- 2의 32승(약 4GB)
64bit cpu의 메모리 크기
- 2의 64승(거의 무한대의 가까운 메모리 사용)
결론 : 메모리의 공간이 달라짐(차이)
물리 주소 공간과 논리 주소 공간
- 물리주소공간 : 하드웨어 입장에서 바라본 주소 공간으로 컴퓨터마다 크기가 다름
- 논리주소공간 : 사용자 입장에서 바라본 주소 공간
절대주소와 상대주소
단순 메모리 구조
- 일괄 처리 시스템
- 메모리를 운영체제와 사용자 영역으로 나누어 관리
단순 메모리 구조에서 사용자 프로세스 적재
- 사용자 프로세스는 운영체제 영역을 피하여 메모리를 적재
- 사용자 프로세스가 운영체제의 크기에 따라 매번 적재되는 주소가 달라지는 것은 번거롭다.
그래서 사용자 메모리의 최상위 부터 사용
주소변경이 복잡해 잘안씀
경제 레지스터
- 운영체제 영역과 사용자 영역 경제 지점의 주소를 가진 레지스터
- 사용자 영역과 운영체제영역의 침범을 막음
- 메모리 관리자는 사용자가 작업을 요청 할 때마다 경제 레지스터의 값을 벗어나는지를 검사,
벗어나는 프로세스가 있다면 프로세스 종료
절대 주소(absolute address)
- 실제 물리 주소를 가르키는 주소
- 메모리 주소 레지스터가 사용하는 주소
- 컴퓨터에 꽂힌 램 메모리의 실제 주소
상대 주소(relative address)
- 사용자 영역이 사작되는 번지를 0번지로 변경하여 사용하는 주소
- 사용자 프로세스 입장에서 바라본 주소
- 절대 주소와 관계없이 항상 0번지 부터 시작
- 프로세스 입장에서 상대 주소가 사용할 수 없는 영역의 위치를 알 필요가 없고, 주소가 항상 0번지부터 시작하기 때문에 편리
절대 주소와 상대 주소의 차이
- 논리 주소 공간은 상대 주소를 사용하는 주소 공간
- 물리 주소 공간은 절대 주소를 사용하는 주소 공간
상대 주소를 절대주소로 변환하는 과정
- 메모리 관리자는 사용자 프로세스가 상대주소를 사용하여 메모리에 접근할 때마다 상대 주소값에 재배치 레지스터 값을 더하여 절대 주소를 구함
- 재배치 레지스터는 주소변환의 기본이 되는 주소값을 가진 레지스터로 메모리에서 사용자 영역의 시작 주소값이 저장
메모리 오버레이
- 프로그램의 크기가 물리메모리보다 클면 프로그램을 짤라서 가져오는 기법
- 사용하면 물리 메모리보다 더 큰 프로그램 실행 가능
메모리 오버레이의 동작 방식
- 프로그램이 실행되면 필요한 모듈만 메모리에 올라와서 실행
어떤 모듈을 가져오거나 내보낼지는 CPU레지스터 중 하나인 프로그램카운터(PC)가 결정
프로그램 카운터는 앞으로 실행할 명령어의 위치를 가르키는 레지스터
해당 모듈이 메모리에 없으면 메모리관리자에서 요청해 가져오게함
메모리 오버레이의 의미
- 한정된 메모리에서 메모리보다 큰 프로그램 실행 가능
- 프로그램 전체가 아니라 일부만 메모리에 올라와도 실행 가능
스왑
스왑영역(swap area)
- 메모리가 모자라서 쫒어난 프로세스를 저장장치의 특별한 공간에 모아두는 영역
- 메모리에서 쫒겨났다가 다시 돌아가는 데이터가 머무는 곳이기 때문에 저장장치는 장소만 빌려주고 메모리 관리자가 관리
- 사용자는 실제 메모리의 크기와 스왑 영역의 크기를 합쳐서 전체 메모리로 인식하고 사용
swap -> 메모리 = 스왑인
메모리 -> swap = 스왑아웃
다중 프로그래밍 환경에서의 메모리 할당
메모리 분할 방식
- 가변 분할 방식 : 프로세스의 크기에 따라 메모리를 나누는것
- 고정 분할 방식 : 프로세스의 크기와 상관없이 메모리를 같은 크기로 나누는 것
메모리 분할 방식의 구현
- 가변 분할 방식
-프로세스의 크기에 맞게 메모리가 분할
-메모리의 영역이 각각 다름
-연속 메모리 할당
- 고정 분할 방식
-프로세스의 크기에 상관없이 메모리가 같은 크기로 나뉨
-큰 프로세스가 메모리에 올라오면 여러 조각으로 나누어 배치
-비연속 메모리 할당
가변 분할 방식의 장단점
- 장점 : 프로세스를 한 덩어리로 처리하여 하나의 프로세스를 연속된 공간에 배치
- 단점 : 비어 있는 공간을 하나로 합쳐야 하며(외부 단편화), 이 과정에서 다른 프로세스의 자리고 옮겨야 하므로 메모리 관리가 복잡함
- 외부 단편화 :
- 외부 단편화 해결방법 :
- 메모리 배치 방식- 작은 조간이 발생하지 않도록 프로세스 배치
1 . 최초 배치:프로세스를 메모리의 빈공간에 배치할 때 메모리에서 적재 가능한 공간을 순 서대로 찾다가 첫 번째로 발견한 공간에 프로세스를 배치하는 방법
2 . 최적 배치 : 모메리의 빈 공간을 모두 확인한 후 적당한 크기 가운데 가장 작은 공간에 프로세스를 배치하는 방법- 최악 배치 : 빈 공간을 모두 확인한 후 가장 큰 공간에 프로세스를 배치하느ㅜㄴ 방법
- 조각모음 : 조각이 발생 했을 때 작은 조각들을 모아서 하나의 큰 덩어리로 만드는 것
고정 분할 방식의 장단점
- 장점 : 메모리를 일정한 크기로 나누어 관리하기 때문에 메모리 관리가 수월(가변 분할 방식의 메모리 통합 같은 부가적인 작업을 할 필요가 없음)
- 단점 : 쓸모없는 공간으로 인해 메모리 낭비 발생(내부 단편화)
https://github.com/beombu