운영체제 8장 - 메모리 관리 : 페이징과 세그먼테이션

게시 2024/03/26

By Dukgukim

8.5 페이징(Paging)

상위 부분 : Page number
하위 부분 : page 내에서의 offset
주소 변환
- 논리 주소의 page number를 물리 주소의 page frame nubmer 로 변환
- 주소 변환에 page table을 사용

Frame Table
- 각 프레임당 하나씩(할당 되었는지, 누구에게 등에 대한 정보)
운영체제는 각 프로세스마다 자신의 페이지 테이블을 가짐
Page Table 구조
1. 전용 레지스터로 구현 : 크기가 작을때만 사용 가능
2. 주 메모리에 유지
  - page-table base Register :PTBR
  - page-table length Register : PTLR
  - 총 두번의 메모리 접근 필요. 이 문제를 해결하기 위해 TLAR을 사용함
Translation Look-aside Register(TLAR)
- page table entry용 캐시 사용
- 페이지 테이블의 내용을 캐시에 적재

Page Table Extry에 Protection bit, valid bit 추가
- protection bit : RW/R/E 등의 정보
- valid bit : 1 유효, 0 무효
공유 페이지
- 페이지는 쉽게 공유 가능
- 공유 코드
  - 재진입 코드는 공유될 수 있음
    - 재진입 코드 : 수행하는 동안 변하지 않는 읽기 전용 코드

Page Table 크기
- 2^32 ~ 2^64의 커다란 논리 주소 공간을 사용
- 연속 메모리 공간을 사용하는 page table은 page size보다 큼
- 이를 해결하기 위해 계층적 테이블 구조, 해시 페이지 테이블 등을 사용함
페이지 테이블 구조
1. 계층적 테이블 구조(Hierarchical Page Table)
  - 다단계 page table
  - page table을 하나의 연속적 메모리를 사용하지 않고,
    여러개의 작은 조각으로 나누어서 계층적으로 구현
    - Two-Level, Multi-Level 등으로 나뉨
  - Page Frame보다 table 이 큰 경우 : 비연속 메모리 할당
  - 하나의 연속적 메모리를 사용하지 않고, 여러개의 작은 조각으로 나누어 구현
  - page directory -> page table -> f + d
  - 단점 : 접근 시간이 LuL이 높아질수록 느려짐
2. 해시 페이지 테이블(hashed page table)
  - 주소 공간이 32비트보다 커지면 hashed page table을 사용
  - 논리 주소의 page number의 hash function 값을 hased page table의 index로 사용함
  - hash table의 각 entry는 연결 리스트를 저장함

가상 메모리를 서로 크기가 다른 논리적 단위로 분할한 것
프로세스를 물리적 단위인 페이지가 아닌,
논리적 단위인 세그먼트로 분할해서 메모리에 적재하는 방식
프로그램은 세그먼트의 집합
- 세그먼트는 프로그램의 논리적 단위
세그먼테이션(segmentation)
- 논리 주소 = <segment number, offset>의 2차원 주소를
  1차원 물리 주소로 변환
장점
- 내부 단편화 문제가 해소
- 보호와 공유 기능을 수행.
- 프로그램의 중요한 부분과 중요하지 않은 부분을 분리하여 저장할 수 있고, 같은 코드 영역은 한 번에 저장할 수 있다.
단점
- 외부 단편화 문제

Segment Table
- 프로그램의 각 세그먼트 주소 변환 정보 저장
- base : 세그먼트의 물리적 시작 주소
- limit : 세그먼트의 길이
  - 가변적이므로 동적 할당 방법 사용
Segment-Table base Register : STBR
- 현재 프로세스의 segment table의 시작 주소
Segment-Table Length Resgiser : STLR
- 현재 프로세스의 segment 개수