Virtual Memory 2

📌paging system

• 프로그램을 같은 크기의 블록으로 분할(pages)
• page: 프로그램의 분할된 block
• page frame : 메모리의 분할된 영역, 페이지와 같은 크기

❗️paging system 특징

• 논리적 분할 아님(크기에 따른 분할)
  • page 공유 및 보호 과정이 복잡
• simple and efficient
• no external fragmentation
  • 페이지의 크기와 메모리에 분할된 page fram의 크기가 같기때문에 메모리 공간이 군데군데 많이 남아서 공간이 많이 남아도 적재되지 못하는 현상 없음
• internal fragmentation
  • 프로세스를 페이지 단위로 분할하면 마지막에 남는 작은 부분이 있으므로, page frame 크기의 메모리에서 남는 부분 발생

📖address mapping

• virtual address : V = (p,d)
• p : page number
• d : displacement(offset)
• page map table(PMT) 사용
• address mapping mechanism
  • direct mapping
  • associative mapping

✏️direct mapping

• block mapping과 유사
• 가정
  • PMT를 커널 안에 저장
  • PMT entry size = entry size
• 과정

1. PMT가 저장되어 있는 주소 b에 접근
2. 해당 PMT에서 page p에 대한 entry 찾기
   • p의 entry 위치 = b + p * entrySize
3. 찾아진 entry의 존재 비트 검사 3-1. 존재 안할 경우(page fault 발생) 디스크에서 page를 메모리로 적재후 다음으로 3-2. 존재할 경우 해당 entry에서 page frame 번호 p’ 확인
4. p’와 가상주소의 변위 d로 실제 주소 r 얻기
   • r = p’ * pageSize + d

❌direct mapping 문제

• 메모리 접근 횟수가 2배(PMT 접근, 메모리 접근)
• PMT를 위한 메모리 필요

🔧direct mapping 해결 방안

• associative mapping(TLB)
• PMT 전용 공간 사용

✏️associative mapping

• TLB에 PMT 적재
• PMT를 병렬 탐색
• low overhead, high speed
• expensive hardware

✏️Hybrid Direct/Associative Mapping

• 두 기법을 혼합
• 작은 크기의 TLB 사용
  • PMT중 일부 entry를 TLB에 적재, 나머지는 메모리에
  • 어떤 page의 entry를 TLB에 적재할 것인가?
• 지역성 활용 : 프로그램 수행 과정에서 한번 접근한 영역을 다시 접근 또는 인접영역을 다시 접근할 가능성이 높다
• 과정

1. 프로세스의 PMT가 TLB에 적재되어 있는지 확인 2-1. 적재 된 경우 residence bit 검사후 page frame 번호 확인 2-2. 적재 안된 경우 direct mapping으로 page frame 번호 확인, 해당 PMT entry를 TLB에 적재