주기억장치 관리?
- 기억장치의 효율성과 성능 향상을 위해 어떤 프로세스를 어디에 적재할 지를 정하는 것
컴퓨터의 자료 구조 처리 단위
- bit : 정보 표현의 최소 단위(2진수)
- nibble : 4bit, 16개 정보 표현 가능
- byte : 8bit = 1byte
- word : cpu가 한번에 처리할 수 있는 명령의 단위(1word = 4btye)
64bit 운영체제?
- 입출력 버스를 통해 한 번에 전송, 수신할 수 있는 데이터의 크기
- 2^64byte의 주소 범위 사용 가능
단일 사용자(single user) 할당
| 운영체제 |
|---|
| 사용자 프로그램 |
| 미 사용 영역 |
- 초기 시스템에서 실행될 프로그램 전체를 메모리의 연속 공간에 미리 적재하는 방법
- 한 번에 하나의 프로그램만 사용 가능
- 다중 프로그래밍 불가능
- 사용자 프로그램의 크기가 사용자 영역의 크기로 제한
- 논리메모리 < 물리메모리 의 경우에만 사용 가능
- 미 사용 영역에서 기억 장치 낭비
고정 분할 다중 프로그래밍(정적 분할 프로그래밍)
| 운영체제 |
|---|
| 분할 1 |
| 분할 2 |
| 분할 3 |
| 분할 4 |
- 메모리를 미리 몇 개의 고정된 개수와 크기로 분할하는 방법
- 개수와 크기는 운영체제를 생성할 때 설정되어 변경 불가
- 물리주소 = 분할기준 레지스터 + 논리주소
- 논리주소가 분할영역 크기보다 크면 오류(트랩)
- 여러 프로세스들이 메모리에 상주하므로 메모리 보호 필요
- 분할기준 레지스터 : 가장 작은 합법적인 물리주소 저장
- 한계 레지스터 : 프로그램 영역이 저장되어 있는 범위의 크기 저장
- 문제점
- 분할된 내부 영역이 너무 작으면 대형 작업 기아 상태
- 내부 단편화 : 남는 공간 생김
- 외부 단편화 : 공간이 작고, 작업이 커서 못들어감
적합 전략
- 최적 적합 전략
- 가용 공간 중 적재 가능할 수 있는 가장 작은 공간에 할당
- 가용 공간 절반만 탐색해도 공간 찾을 수 있음
- 가용 공간 리스트가 정렬되어 있지 않으면 전체 리스트 탐색해야 함
- 최악 적합 전략
- 가용 공간 중 가장 큰 공간에 배치
- 남은 공간이 커서 다른 프로그램 실행 가능
- 큰 프로그램을 적재할 가용 공간이 없어짐
재배치 가능 동적 분할
| 운영체제 | -> | 운영체제 | -> | 운영체제 |
|---|---|---|---|---|
| 다른 사용자 | 다른 사용자 | 다른 사용자 | ||
| 4K 공백 | 4K 공백 | 12K 공백 | ||
| 8K 사용자A | 8K 공백됨 | |||
| 다른 사용자 | 다른 사용자 | 다른 사용자 |
- 흩어져 있는 공백을 모아 하나의 커다란 연속 공간을 만들기 위해 재배치
- 통합
- 공간을 모아서 큰 공간 생성 -> 쓰레기 수집(Garbage Collection)
- 이웃한 공간 병합 -> 기억 장치 통합
- 압축
- 현재 사용되고 있는 모든 공간을 주기억 장치의 한쪽 끝으로 이동
페이징 기법
- 처리할 작업을 동일한 크기의 페이지로 나누어 처리
- 메모리 : 프레임이라는 고정 크기 블록으로 분할
- 프로세스 : 페이지라는 프레임과 동일한 크기의 고정된 영역으로 분할
- 작업 수행 순서
- 프로그램에 소요되는 페이지를 결정하여 번호 부여
- 프로그램을 적재할 때 빈 프레임의 위치 파악
- 빈 프레임에 적재
- 장단점
- 빈 공간이 어떤 작업에도 사용 가능
- 프레임간 외부 단편화 없음
- 내부 단편화 발생
- 페이지 맵 테이블(PMT, Page Map Table)
- 페이지 번호 - 페이지 프레임 주소 대응
- PMT는 레지스터로 구성 or 물리 메모리의 일부의 일부로 배정
- 논리 페이지 : 테이블에서 해당 페이지의 프레임 번호 확인 후 실제 물리 메모리에 접근
- 페이징 시스템의 물리적 주소 변환
1
2
3
4PMT[페이지번호] = 프레임번호 func 논리주소2물리주소(페이지번호, 변위){ return PMT[페이지번호] x 페이지사이즈 + 변위 } - 페이징 하드웨어
- CPU - 논리 주소, RAM - 물리 주소
- 논리 주소(논리 주소 공간 크기 : 2^m, 페이지 크기 : 2^n)
| 페이지 번호 | 변위 |
|---|---|
| p | d |
| m-n bit | n bit |
- 세그먼트 메모리 기법
- 세그먼트 : 연관된 기능을 수행하는 하나의 모듈 프로그램
- 프로그램을 프로시저, 함수, 모듈 등의 각각 다른 크기를 갖는 세그먼트로 분리 후, 동적 분할 기법으로 메모리 할당
- 외부 단편화 발생 : 사용 가능한 메모리의 모든 블록들이 작아 세그먼트 수용 불가
- 할당 받을 때 까지 대기 or 압축하여 공간 생성
- 세그먼트 테이블
- 메모리 내 실제 주소의 시작과 끝을 저장
| 세그먼트 번호 | 변위 | 기준 | 실제 물리 주소 |
|---|---|---|---|
| 0 | 1000 | 1400 | 1400 ~ 2400 |
| 1 | 400 | 6300 | 6300 ~ 6700 |
| 2 | 400 | 4300 | 4300 ~ 4700 |
| 3 | 1100 | 3200 | 3200 ~ 4300 |
| 4 | 1000 | 4700 | 4700 ~ 5700 |
- 세그먼트 2의 53번째 바이트 = 4300(기준) + 53 = 4353
- 세그먼트 3의 852번째 바이트 = 3200 + 852 = 4052
- 세그먼트 0의 1222번째 바이트 : 길이 초과 -> 트랩 발생
페이지화된 세그먼트 메모리 할당
- 페이징의 장단점
- 메모리를 효율적으로 사용
- 동일한 크기의 작업을 가지므로 많은 알고리즘 개발 가능
- 내부 단편화 발생
- 세그먼트의 장단점
- 가변적인 데이터 구조와 모듈 처리
- 외부 단편화 발생
- 페이지화된 세그먼트 메모리 할당
- 페이징과 세그멘테이션의 결합
- 외부 단편화 현상 제거하면서 할당 과정 쉽게 해결
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