HPC Lab. KOREATECH 채널 OS 강의를 듣고 정리

배우게 된 것

• 가상 메모리
• Non-continuous allocation
• Non-continuous allocation의 Address Mapping
• Non-continuous allocation 기법들

가상 메모리 (Virtual Storage)

• Non-continuous allocation (비연속 할당)
• 프로그램을 여러 개의 Block으로 분할하고 실행 시에 필요한 Block들만 메모리에 적재하는 것
• 나머지 Block들은 Swap device에 둔다.

Non-continuous allocation의 Address Mapping

• 가상주소 (Virtual address) : 논리 주소, 연속된 메모리 할당을 가정한 주소
• 실제 주소 (Real address) : 실제 메모리에 적재된 주소
• Address Mapping : 가상 주소를 실제 주소로 바꿔준다.

Block Mapping

• Address mapping 정보를 관리하는 Block map table(BMT)이 있다.
• 커널 공간에서 프로세스마다 하나의 BMT를 가지고 있다.

Paging System

Paging System

• 프로그램을 같은 크기의 블럭(Pages)으로 분할한다.
• Page frame : 메모리의 분할 영역, Page와 같은 크기로 분할된다.
• 논리적 분할이 아닌 크기에 따른 분할이다.
• 간단하고 효율적이다.
• 외부 단편화가 발생하지 않는다. (내부 단편화는 발생할 수 있다.)

Paging System의 Address Mapping

• Virtual address : v = (p : page number, d : displacement)
• Address mapping : PMT (Page Map Table) 사용
• Address mapping mechanism
  - Direct mapping
  - Associative mapping
  - Hybrid
  

Direct mapping

• Block mapping과 유사하다.
• 가정
  - PMT를 커널 안에 저장
  - PMT entry size = entrySize
  - Page size = pageSize
• 문제점 : 메모리 접근 횟수가 2배이다. PMT를 위한 메모리 공간이 필요하다.
• 해결방안 : Associative mapping, PMT 전용의 기억장치 사용 등

Associative mapping

• TLB(Translation Look-aside Buffer)에 PMT 적재
• PMT를 병렬적으로 탐색한다.
• 비용이 낮고 속도가 빠르다.
• 비싼 HW (큰 PMT는 다루기 어렵다.)

Hybrid

• Direct mapping과 Associative mapping을 혼합해 HW 비용을 줄이고 Associative mapping의 장점을 활용
• 작은 TLB를 사용한다.

Paging System의 메모리 관리

• Page와 같은 크기로 미리 분할 하여 관리/사용 (Page Frame)
• Frame table : Page Frame당 하나의 entry

Page Sharing

• 여러 프로세스가 특정 Page를 공유할 수 있다.
• 공유 가능한 Page
  - Procedure pages
  - (병행성 제어 기법 관리하에서) Data page

Summary

Segmentation system

Segmentation system

• 프로그램을 논리적 block으로 분할 (segment)
• Block의 크기가 다르기 때문에 메모리를 미리 분할하지 않는다.
• 공유와 보호가 용이하다.
• Address mapping과 메모리 관리 비용이 크다.
• 내부 단편화가 발생하지 않는다. (외부 단편화는 발생할 수 있다.)

Segmentation system의 Address mapping

• Virtual address : v = (s : segment number, d : displacement)
• Segment Map Table (SMT)
• Address mapping mechanism : Paging System과 유사하다.

Direct mapping

Segmentation system의 메모리 관리

• VPM과 유사하다. (Segment를 적재할 때 크기에 맞추어 메모리를 분할하고 적재한다.)

공유와 보호

Segmentation system에서는 프로그램이 논리적으로 분할되어 있어 공유 및 보호가 용이하다.

Summary

Paging vs Segmentation

Paging system

• 단순함
• 낮은 비용
• 비논리적 분할
• 복잡한 Page sharing Mechanism

Segmentation System

• 높은 관리 비용
• 논리적 분할
• 간단하고 쉬운 분할 Mechanism

Hybrid Paging/Segmentation

Hybrid system

• Paging과 Segmentation의 장점 결합
• 논리 단위의 Segment로 프로그램을 분할한다.
• 각 Segment를 고정된 크기의 Page로 분할한다.
• 메모리에는 Page 단위로 적재된다.

Hybrid system의 Address mapping

• Virtual address : v = (s : segment number, p : page number, d : displacement)
• SMT와 PMT를 모두 사용한다.
• 메모리 관리 방식은 FPM과 유사하다.

Direct mapping

Summary