[Chapter-7] Memory Management

-이대 반효경 교수님 강의 기반으로 작성되었습니다-

 

logical vs physical

• logical add
  • ps마다 독립적으로 가지는 주소 공간
  • cpu가 보는 주소
• Physical add
  • 메모리에 실제 올라가는 위치

 

주소 바인딩 

= symbolic ==> Logical ==> Physical

• Compile time binding
  • 물리적 메모리 주소 컴파일시
  • absolute code 생성
  • 요즘 거의 안쓰임
• Load time binding
  • Loader 책임하에 물리적 메모리 주소 부여
  • relocatable code (비어있는곳 어디든 올라갈 수 있음)
• Execution time binding(run time binding)
  • 실행 도중에 주소가 바뀔 수 있음.
  • cpu가 주소를 참조할 때 마다 binding 점검 ==> 하드웨어적인 지원이 필요
    • 지원 by MMU = 논리적 주소 --> 물리적 주소

 

• Dynamic Loading
  • 루틴이 불려질 때 메모리에 load
  • 프로그램 자체에서 구현 가능
• Overlays
  • ps에서 메모리에 필요한 부분만 올림
• Swapping
  • ps를 메모리 ==> 하드 디스크로 쫓아냄
  • swap in, swap out
    • 중기 스케줄러가 관리
    • 우선순위 기반 알고리즘
    • execution time binding에서는 빈 메모리 아무곳에 올리기 가능
• Dynamic Linking
  • Linking을 실행 시간까지 미루는 기법
  • static linking
    • 라이브러리가 실행 파일 코드에 포함
    • 실행 파일이 커짐
  • Dynamic linking
    • 라이브러리가 실행시 연결
    • 라이브러리 루틴의 위치를 찾기위한 stub 배치
    • os 도움 필요

Allocation of Physical Memory

• os 상주 영역 : interrupt vector와 함께 낮은 주소 영역 사용
• 사용자 ps영역 : 높은 주소 영역
  • 사용자 ps 영역 할당 방법
    • contiguous allocation : 그대로 올리기
      • fixed partition
        • 분할당 하나의 프로그램 적재
        • 융통성이 없다
      • variable partition
        • 프로그램 크기 고려하여 할당 ==> 관리 기법 필요
        • 외부 조각 발생
    • Hole
      • = 가용 메모리 공간
      • 메모리 여러곳에 흩어져 있음
    • Dynamic Storage-Allocation Problem
      • 적절한 hole 찾기
      • first-fit(먼저 찾은거), best-fit(가장 맞는거), worst-fit(가장 큰거)
        • first fit 이 실험적으로 가장 좋다
    • Compaction
      • 외부조각 해결법
      • 메모리 몰고 hole을 모아 큰 block만들기
      • 비용이 많이든다.
  • noncontiguous allocation : 잘라올리기 (paging, segmentation, paged Segmentation)
    • paging
      • ps의 가상 메모리를 동일 사이즈 page로 나눔 ==> noncontiguous하게 저장
      • 일부는 하드에 일부는 메모리에
      • page table을 사용해서 변환 (logical ==> physical)
      • 외부조각 안생기나 내부조각 발생가능
    • page table 향상ver
      • table을 메인 메모리에
      • page table base reg 가 페이지 테이블을 가리킴
      • page table length register 가 테이블 크기 보관
      • 속도향상 : associative reg, TLB 사용 (고속의 hw 캐시)
    • associative reg
      • page table중 일부가 associative reg에 보관
      • TLB는 문맥교환때 flush
    • Two-Level Page table
      • page table을 page로 구성
      • 사용되지 않는 주소의 outer page table 엔트리 값을 null로 만듦
    • Multilevel Paging and Performance
      • 주소 공간이 더 커지면 필요
      • page table이 메모리에 실려서 더 많은 메모리가 필요
      • TLB를 통해 메모리 접근 시간을 줄임 (크게 오버헤드가 들지 않는다)
    • Memory Protection
      • 페이지 테이블 각 entry마다
      • protection bit : page의 연산에 대한 접근 권한
      • valid : 해당 주소 frame에 그 ps를 구성하는 유효한 내용이 있다.
      • Invalid : ps가 안사용하거나 swap area에 내려가 있다.
    • Inverted Page table
      • ps마다 가 아닌 ps마다 딱 하나 page table이 존재
      • but 테이블 전체를 탐색해야함 ==> associative reg 사용 but 비쌈
    • shared Page
      • 같은 프로그램을 다른 프로세스로 돌리면 코드는 같음
        • shared code = read-only 로 하나의 코드만 메모리에 올림
        • shared code는 모든 ps의 logical address space에서 동일한 위치에 있어야함
    • Private code and data
      • 각 ps들이 독자적으로 메모리에 올림

Segmentation

= code, data, stack 부분이 하나씩의 세그먼트

= logical unit ( main(), function, stack, ...)

• 아키텍쳐(Hw)
  • 논리주소를 번호, 오프셋 으로 나눈다.
  • segment table : base(시작 위치), limit(길이)
  • Segment table base reg : 물리적 메모리에서 테이블 위치
  • Segment table length reg : 프로그램이 사용하는 segment 수
  • protection : 각 seg별 protection bit가 있음 (valid, r/w/exe권한)
  • sharing : 의미 단위 이어서 paging보다 낫다
  • allocation : first fit, best fit, 외부조각 발생 ==> seg의 약점

Paging + Segmentation

segment table entry = segment를 구성하는 page table의 base address

- 먼저 seg 후 seg별로 paging 수행

- segment table에서 base address 대신 seg의 page table 시작위치 저장

- bound 값 대신 seg 개수 저장