[CS] 메모리 할당 방식과 운영체제 관련 추가 개념

메모리 할당: 연속할당 VS 불연속 할당

메모리 단편화 (Memory Fragmentation)

• 사용가능한 메모리가 충분히 존재하지만 할당이 불가능한 상태

내부 단편화

• 정의: 프로그램에 할당된 메모리 "내"에서 사용되지 않는 여분의 공간이 발생
• 발생상황: 주로 고정 크기의 메모리 블록을 할당할 때 발생

외부 단편화

• 정의: 메모리에 충분한 총 공간이 있음에도 불구하고, 연속적인 공간이 부족해 특정 프로세스를 수용할 수 없는 상황 -> 메모리 전체에서 발생하는 비연속적인 작은 공간들로 인해 큰 메모리 요청을 수용할 수 없는 상황

연속할당

• 개념: 메모리 공간을 연속적으로 할당하는 방식
• 종류:

고정분할 방식	메모리를 같은 크기로 미리 분할하여 할당. 내부 단편화 발생
가변분할 방식	프로그램 필요량에 맞춰 동적으로 메모리 할당. 외부 단편화 발생 가능

가변분할 방식 종류

• 최초적합, 최적적합(필요한 메모리 크기 이상인 공간 중 가장 작은 홀부터 할당), 최악적합
• 홀 : 할당할 수 있는 비어있는 메모리 공간

불연속 할당

• 개념: 메모리를 쪼개어 서로 다른 위치에 할당하는 방식
• 종류:

페이징	고정된 사이즈의 페이지 단위로 프레임에 나누어 할당. 외부 단편화 해결, 내부 단편화 발생
세그멘테이션	의미 단위인 세그먼트(코드, 데이터 스택 힙,...)로 나누어 할당, 외부 단편화 발생
페이지드 세그멘테이션	세그멘트를 페이지로 나누어 할당

• 페이징
  

• 세그멘테이션
  

운영체제 관련 추가 개념

Convoy Effect와 Starvation

Convoy Effect

몇 개의 긴 프로세스로 인해 다른 프로세스의 실행이 지연되는 현상. 주로 FCFS 알고리즘에서 발생

Starvation

특정 프로세스가 무기한 대기 상태에 빠져 CPU를 할당받지 못하는 상황. SJF 알고리즘에서 발생 가능

Busy Wait

• 정의: 프로세스 또는 스레드가 조건이 충족될 때까지 계속 상태를 확인하는 동기화 기술
• 특징: 자원 낭비가 발생할 수 있으며, CPU 우선순위 변경이 어려움

운영체제와 펌웨어의 차이

• 메모리 사용: 펌웨어는 주로 비휘발성 메모리 사용, 운영체제는 휘발성 및 비휘발성 메모리를 계층화하여 사용
• 업데이트 및 설치: 펌웨어는 제한적 업데이트와 프로그램 설치, 운영체제는 정기적 업데이트 및 자유로운 프로그램 설치 가능
• 예시: 펌웨어는 키보드나 세탁기에 사용, 운영체제 예로는 macOS, windowsOS 등이 존재

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