페이징이란 무엇인가요?

  • 페이징은 운영 체제에서 외부 단편화 문제를 해결하는 데 사용된다.

  • 이 기술을 사용하면 필요한 데이터를 최대한 빨리 사용할 수 있다.

핵심 용어

  • 논리적 주소(logical address)

    • 프로세스가 메모리에 적재되기 위한 독자적인 주소 공간인 논리적 주소가 생성된다.

    • 논리적 주소는 각 프로세스마다 독립적으로 할당되며, 0번지부터 시작된다.

  • 물리적 주소(physical address)

    • 프로세스가 실제로 메모리에 적재되는 위치를 말한다.

  • 주소 바인딩(address binding)

    • CPU가 기계어 명령을 수행하기 위해 프로세스의 논리적 주소가 실제 물리적 메모리의 어느 위치에 매핑되는지 확인하는 과정을 말한다.

Paging

  • paging 기법은 프로세스의 메모리 공간을 동일한 크기의 page 단위로 나누어 물리적 메모리의 서로 다른 위치에 page들을 저장하는 메모리 관리 기법이다.

  • paging 기법에서는 물리적 메모리를 page와 같은 크기의 frame으로 미리 나누어둔다.

  • 또한, 주소 바인딩을 위해 모든 프로세스가 각각의 주소 변환을 위한 page table을 갖는다.

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  • 물리적 메모리 공간이 작은 조각으로 나눠져서 메모리가 충분히 존재함에도 할당이 불가능한 상태를 메모리 단편화가 발생했다고 한다.

  • paging 기법에서는 프로세스의 논리적 주소 공간과 물리적 메모리가 같은 크기의 page 단위로 나누어지기 때문에 외부 단편화 문제는 발생하지 않는다.

  • 하지만 프로세스 주소 공간의 크기가 page 크기의 배수라는 보장이 없기 때문에, 프로세스의 주소 공간 중 가장 마지막에 위치한 page 에서는 내부 단편화 문제가 발생할 가능성이 존재한다.

    • 내부 단편화 : 메모리의 크기가 프로세스의 크기보다 큰 경우

Segmentation

  • segmentation 기법은 프로세스가 할당받은 메모리 공간을 논리적 의미 단위(segment)로 나누어, 연속되지 않는 물리 메모리 공간에 할당될 수 있도록 하는 메모리 관리 기법이다.

  • 일반적으로 프로세스의 메모리 영역 중 Code, Data, Heap, Stack 등의 기능 단위로 segment를 정의하는 경우가 많다.

  • segmentation 기법에서는 주소 바인딩을 위해 모든 프로세스가 각각의 주소 변환을 위한 segment table을 갖는다.

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  • segmentation 기법에서 segment의 크기만큼 메모리를 할당하므로 내부 단편화 문제는 발생하지 않는다.

  • 하지만 서로 다른 크기의 segment들이 메모리에 적재되고 제거되는 일이 반복되면, 외부 단편화 문제가 발생할 가능성이 있다.

    • 외부 단편화 : 남은 메모리의 합이 프로세스의 크기보다 크지만, 연속된 메모리가 아니어서 할당이 불가능한 상태

Paging과 Segmentation 차이

  • Paging 기법은 일정한 크기의 단위로 나누어 할당한다.(고정 크기)

  • Segmentation 기법은 Code, Data, Heap, Stack 등의 기능(의미) 단위로 물리 메모리에 할당한다.(가변 크기)

Paged Segmentation

  • paged segmentation 기법은 segmentation 기법을 기본으로 하되, 이를 다시 동일 크기의 page로 나누어 물리 메모리에 할당하는 메모리 관리 기법이다.

  • 즉, 프로그램을 의미 단위의 segment로 나누고, 개별 segment의 크기를 page의 배수가 되도록 하는 방법이다.

  • 이를 통해 segmentation 기법에서 발생하는 외부 단편화 문제를 해결하고, 동시에 segment 단위로 프로세스 간의 공유나 접근 권한 보호가 이루어지도록 해서 paging 기법의 단점을 해결한다.

참고

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