운영체제 - 가상 메모리

가상 메모리 (Virtual Memory)

• 보조기억장치의 일부를 주기억장치처럼 사용하는 것
• 프로그램을 여러 개의 작은 블록 단위(보조기억장치와 주기억장치 간에 전송되는 데이터 최소단위)로 나누어서 가상기억장치에 보관해놓고, 프로그램 실행 시 요구되는 블록만 주기억장치에 불연속으로 할당
• 구현하는 방법
  • 페이징 기법(프로그램을 동일한 크기로 나눈 단위)
  • 세그먼테이션 기법(프로그램을 가변적인 크기로 나눈 단위)

개념

• 메인 메모리보다 용량이 큰 기억 공간에 주소지정이 가능한 메모리 관리 기법
• 장점
  • 공간이 부족해도 부분 적재가 가능하여 많은 작업을 실행할 수 있어 프로세서의 이용률과 처리율 향상
• 단점
  • 어느 시기에 어느 페이지를 적재하고 다시 복귀시킬 것인가에 대한 페이징 알고리즘의 결정
  • 페이지 부재에 대한 처리 방안 요구

페이지 부재(Page fault)

• 프로그램 실행 시 참조한 페이지가 주기억장치에 없는 현상

페이지 대치 알고리즘

• 프레임 수가 증가하면 페이지 부재수가 감소함

선입선출(FIFO, First-In-First-Out) 대치 알고리즘

• 가장 오래된 페이지부터 우선 대치시킴

• 예시
  세 개의 프레임을 사용할 수 있다 가정

 참조문자열:7,0,1,2,0,3,0,4,2,3,0,3,2,1,2,0,1,7,0,1  

페이지 부재 : 15

• 문제점
  • 할당되는 프레임 수가 증가해도 페이지 부재율 증가

최적(Optimal) 페이지 대치 알고리즘

• 모든 알고리즘 중 페이지 부재율이 가장 낮음
  • 앞으로 가장 오랜 기간 동안 사용하지 않을 페이지를 대치
• 예시
  세 개의 프레임을 사용할 수 있다 가정

 참조문자열:7,0,1,2,0,3,0,4,2,3,0,3,2,1,2,0,1,7,0,1  

페이지 부재 : 9

최근 최소사용 알고리즘

• 과거의 데이터를 이용, 미래를 예측하기 위한 통계적 관념
  • 페이지 대치 시, 오랫동안 사용하지 않은 페이지를 선택
• 예시
  세 개의 프레임을 사용할 수 있다 가정

 참조문자열:7,0,1,2,0,3,0,4,2,3,0,3,2,1,2,0,1,7,0,1  

페이지 부재 : 12

최소사용 빈도수 알고리즘 & 최대사용 빈도수 알고리즘

• 최소사용: 각 페이지마다 참조 횟수에 대한 계수기가 있으며, 가장 작은 수를 가진 페이지를 대치
• 최대사용: 앞으로 사용할 확률이 높다고 가정하여 대치 페이지 후보에서 제외시킴
• 문제점: 성능이 떨어져서 일반적으로 사용되지 않음

NUR(Not Used Recently) 알고리즘

• LRU와 비슷한 알고리즘으로 최근해 사용하지 않은 페이지를 교체하는 기법
• 참조 비트
  페이지가 호출되지 않았을 때는 0, 호출되었을 때는 1로 지정
• 변형 비트
  페이지 내용이 변경되지 않았을 때는 0, 변경되었을 때는 1로 지정

프로세스 적재 정책

스레싱

• 페이지 교환이 계속 일어나는 현상
  • 프로세스 수행시간 < 메인메모리에 공간이 없어서 요청하는 시간
• 해결방법
  지역교환 알고리즘, 우선순위 교환 알고리즘