Chapter8 메모리(주기억장치) 관리

Chapter8 메모리(주기억장치) 관리

1. 메모리 관련 용어

• 메모리 종류

  • 

• 계층구조

  • 

    
    
    • Block : 보조기억장치와 주기억장치 사이의 데이터 전송 단위(Size : 1 ~ 4KB)
    • Word : 주기억장치와 레지스터 사이의 데이터 전송 단위(Size : 16 ~ 64bits)

 

1.1 Address Binding

• 프로그램의 논리 주소를 실제 메모리의 물리 주소로 매핑하는 작업

• 

• Binding 시점에 따라 구별 됨
  • Compile time binding
    • 프로세스가 메모리에 적재될 위치를 컴파일러가 알 수 있는 경우(위치 변화 X)
    • 프로그램 전체가 메모리에 올라감
  • Load time binding
    • 컴파일 시점에서 메모리의 적재 위치를 모르면 상대 주소를 생성하여 적재 시점에 주소를 재설정
    • 프로그램 전체가 메모리에 올라감

    • 

  • Run time binding
    • Address binding을 프로그램 수행시간까지 연기
    • HW의 도움이 필요(MMU)
    • 대부분의 OS가 사용

 

1.2 Dynamic Loading

• 모든 루틴을 교체 가능한 형태로 디스크에 저장
• 메인 프로그램만 메모리에 적재하고 루틴의 호출 시점에 address binding을 수행
• 메모리 공간을 효율적으로 사용 가능

 

1.3 Swapping

• Swap-in : 새롭게 시작하는 프로세스는 메모리에 적재(suspended ready → ready)
• Swap-out : 수행 완료 된 프로세스는 swap-device로 보냄(ready→ supended ready)

2. 메모리 할당(Memory Allocation)

2.1 Continuous Memory Allocation(연속할당)

• 프로세스를 하나의 연속된 메모리 공간에 할당하는 정책

 

2.1.1 Uni-programming

• 하나의 프로세스만 메모리 상에 존재
• 가장 간단한 메모리 관리 기법
• 문제점
  1. 프로그램의 크기 > 메모리 크기 일 때, 발생
  • 해결법 : Overlay structure
    • 메모리를 나누어서 현재 필요한 영역만 적재하고, 필요할 때 바꾼다.
    • 사용자가 프로그램의 흐름 및 자료구조를 모두 알고 있어야 함
  2. 커널(Kernal) 보호 : 프로그램 메모리가 커널 영역을 침범할 수 있음
  • 해결법 : 경계 레지스터(Boundary register) 사용

    • 

  3. Low system resource utilization, performace
  • 해결법 : Multi-programming

2.1.2 Multi-programming

1) Fixed Partition Multipprogramming

• 메모리 공간을 고정된 크기로 분할
• 각 프로세스는 하나의 분할된 공간(partition)에 적재
• Partitiond의 수 = multiprogramming degree
• Boundary address가 분할된 공간 사이 마다 들어가서 커널 및 사용자 영역을 보호 함
• 특징
  • 메모리 관리 간편
  • 시스템 자원이 낭비 됨
  • Internal/external fragmentation

 

※ Fragmentation

• Internal fragmentation
  • 내부 단편화
  • Partition의 크기 > Process의 크기 → 할당X
    • 메모리 낭비
• External fragmentation
  • 외부 단편화
  • 남은 메모리의 크기 > Process의 크기 이지만, 연속된 공간이 아님 → 할당X
    • 메모리 낭비

 

2) Variable Partition Multiprogramming

• 프로세스를 처리하는 과정에서 메모리 공간이 동적으로 분할 되게 함.
• 특징
  • No internal fragmentation

2.1.3 Place strategies(배치 전략)

1) First-fit(최초 적합)

• 충분한 크기를 가진 첫 번째 partition을 선택
• 구현이 간단하고 Low overhead
• 공간활용 ↓

 

2) Best-fit(최적 적합)

• Process가 들어갈 수 있는 partition 중 가장 작은 곳 선택
• 탐색 시간이 오래 걸림
• 크기가 큰 partition 유지 가능
• 작은 크기의 partition이 많이 발생

 

3) Worst-fit(최악 적합)

• Process가 들어갈 수 있는 partition 중 가장 큰 곳 선택
• 탐색시간이 오래 걸림
• 작은 크기의 partition 발생을 줄일 수 있음
• 큰 크기의 partition의 확보가 어려움

 

4) Next-fit(순차 최초 적합)

• 최초 적합과 유사하지만 마지막으로 탐색한 위치부터 탐색을 함
• 메모리 영역의 사용을 균등화 가능
• Low overhead

2.1.4 External fragmentation solution

1) Coalescing holes(공간 통합)

• 인접한 빈 영역을 하나의 partition으로 통합
  • process가 memory를 release하고 나가면 수행
  • low overhead

 

2) Storage Compaction(메모리 압축)

• 모든 빈 공간을 하나로 통합
• 특징
  • High overhead
    • 모든 process를 재배치 한다는 것은 process들을 일시적으로 중지 시킨다는 것을 의미 → 많은 시스템 자원을 소비
      • 프로세스 처리에 필요한 적재 공간 확보가 필요할 때 수행