[정보처리기사] 운영체제 - 가상기억장치

| 가상 메모리란?

컴퓨터의 보조기억장치 일부를 주기억장치처럼 사용하는 기술이다. 이를 통해 주기억장치의 용량이 실제보다 크게 느껴지게 만들 수 있다. 프로그램을 작은 블록들로 나눠서, 필요한 블록만 주기억장치에 할당하는 방식으로 동작한다. 이 기술은 주기억장치보다 큰 용량의 프로그램을 실행할 수 있게 해준다. 가상 메모리의 주소를 주기억장치의 주소로 변환하는 '매핑' 과정이 필요하다.

| 구현 기법

1. 고정 분할(정적)

• 페이징(Paging): 프로그램과 주기억장치 영역을 동일한 크기의 페이지와 프레임으로 나눈다.

2. 가변 분할(동적)

• 세그먼테이션(Segmentation): 프로그램을 다양한 크기의 논리적 단위, 즉 세그먼트로 나눈다.

 

| 페이징 기법

• 정의: 가상기억장치와 주기억장치의 영역을 동일한 크기로 나눈다.
• 매핑(주소 변환): 가상주소를 실주소로 변환한다.
• 특징: 페이지 맵핑 테이블 필요, 기억장소의 낭비 발생 가능.
• 페이지 폴트(Page Fault): 프로그램 실행 시 요구되는 페이지가 주기억장치에 없는 현상.

1. 페이지 크기가 작을 때

• 단편화 감소, 페이지 이동 시간 단축, 필요한 내용만 적재 가능.
• 메모리 효율 증가, 페이지 테이블 크기 증가, 디스크 I/O 시간 증가.

2. 페이지 크기가 클 때

• 페이지 테이블 크기 감소, 디스크 I/O 시간 감소, 단편화 증가.
• 페이지 이동 시간 증가, 불필요한 내용도 적재될 수 있음.

 

| 세그먼테이션 기법

가상 메모리에 저장된 프로그램을 다양한 크기의 논리적 단위로 나눠서 주기억장치에 적재하여 실행한다. 이는 메모리 절약을 도모한다.

• 세그먼트: 논리적 크기로 나눈 단위. 각각 고유한 이름과 크기를 가지며, 다른 세그먼트의 영역을 침범하지 않는다. 기억장치 보호키가 필요하다.
• 외부 단편화 발생 가능.

 

| 페이징과 세그먼테이션의 비교

• 효율성: 페이징은 메모리 관리가 더 단순하고, 외부 단편화 없이 메모리를 할당할 수 있다. 반면, 세그먼테이션은 외부 단편화 문제를 해결하기 위해 복잡한 메모리 관리 기법이 필요하다.
• 단편화: 페이징은 내부 단편화 문제를 가지고 있지만, 세그먼테이션은 외부 단편화가 주요 문제이다.
• 논리적 구조 반영: 세그먼테이션은 프로그램의 논리적 구조를 메모리에 더 잘 반영할 수 있다. 페이징은 이러한 논리적 구조를 직접 반영하지 않는다.