운영체제 - 물리 메모리 관리

메모리 구조

• 메모리의 각 주소는 1 byte 단위로 나뉨
• CPU 내의 MMU에서 논리 주소 또는 가상 주소를 물리 주소로 변환해 줌
• 물리 메모리로부터 읽거나 메모리에 쓸 데이터의 물리 메모리 주소는 CPU내의 메모리 주소 레지스터(MAR)에 저장됨
  • 메모리 주소 레지스터(MAR) 크기 - 2^32byte (4GB)
• 주소는 0번 부터 시작
• 메인 메모리는 OS 영역과 user 영역으로 나뉨
  • OS는 사용자 OS가 침범하지 못하도록 분리함

물리 주소와 논리 주소

• 물리 주소
  • 실제 물리 메모리(RAM)의 주소
  • 메모리 주소 레지스터(MAR)에 저장되는 주소
• 논리 주소
  • CPU에 의해 생성되는 논리 주소
  • 각 프로세스는 독립적이고 연속된 논리 주소 공간을 가짐
  • 실제 물리 주소로 접근하기 위한 참조용으로 사용

Adrdress binding

• 프로그램(프로세스)의 논리 주소를 실제 메모리의 물리 주소로 변환(맵핑)하는 작업
• Compile time binding - 실행 시작 전 컴파일될 때 맵핑
• Load time binding - 실행 시작할 때 맵핑
• Run time binding - 실행 중일 때 맵핑

Memory management unit(MMU)

• CPU내에서 메모리 관리를 담당하는 하드웨어
• Run time 동안 논리 주소를 물리 주소로 변환(맵핑)
• 재배치 레지스터에 논리주소를 더해 물리 주소를 구함
  • 재배치 레지스터 : MMU내의 레지스터로, 물리 메모리에서 프로세스의 시작 주소를 저장함

Memory overlay

Swapping

• Virtual memory
  • 실제 물리 메모리와 하드 디스크의 공간
• Swap memory
  • 실제 물리 메모리의 용량이 부족할 때 사용되는 하드 디스크 상의 virtual memory의 일부분
  • 하드 디스크에 존재하지만 I/O controller가 아니라 메모리의 일부로서 MMU에 의해 관리됨
  • swap out(하드 디스크) -> swap in(메모리)