가상 메모리

주기억장치의 부족한 물리적 저장공간을 보조기억장치를 이용해서 가상으로 늘려 주는 기술

장단점

• 메모리 크기의 제약으로부터 자유로워진다.
  • 사용자 프로그램이 물리 메모리보다 커져도 실행 가능
• 병행성 및 CPU 이용률 증가
  • 사용자 프로그램이 더 작은 메모리를 차지하므로 더 많은 프로그램을 동시에 수행 가능
  • 주기억장치의 용량이 확대된 것 처럼 프로그램 실행 가능
• 부가기능 제공
  • 공유 메모리
  • Memory mapped file
• 전반적인 속도가 느려질 수 있다.
  • 가상메모리를 사용할 경우 물리 메모리로 프로그램을 구동하는 것 보다 속도가 느림

요구 페이지

Demand Paging

어떤 알고리즘에 따라서 미리 올려 두는 것이 아니라 실제 사용되려고 요구(demand) 될때 메모리에 적재

• 어떤 것을 메모리에 올릴 것인가를 판단하는 기준 중 가장 일반적으로 사용되는 기준
• 장점
  • Less I/O needed
  • Less memory needed
  • Faster response
  • More users

수행 과정

Virtual memory는 OS적으로 수행. HW/SW 입장에선 투명성을 가짐

1. 어떤 명령을 수행하기 위해서 필요한 page로 엑세스를 시도한다.
2. 페이지 엑세스가 불가능하다면(page fault)
   • OS에선 페이지가 존재하지 않는 것인지, 아직 올라오지 않은 것인지 판단한다.
   • 아직 올라오지 않은 것이라면 하드에서 해당되는 페이지를 찾는다.
   • 메모리로 올리고 다시 명령을 수행한다.

기법

• 페이징(Paging)
  • 가상기억장치의 일반적인 구현 방법에는 프로그램을 고정된 크기의 일정한 블록으로 나누는 방식
• 세그멘테이션(Segmentation)
  • 가변적인 크기의 블록으로 나누는 방식

페이지 교체

상세 내용은 가상메모리 페이지 교체 참조

• FIFO(First In First Out)
  • 가장 먼저 들어와서 가장 오래 있었던 페이지를 교체
• LRU(Least Recently Used)
  • 최근에 적게 사용된 페이지를 교체
• NUR(Not Used Recently)
  • LRU의 개선 기법으로, 참조 비트와 변형 비트를 두어 최근에 사용하지 않은 페이지를 교체
• SCR(Second Chance Replacement)
  • LRU의 개선 기법으로, 회전 주기 내에 두번 연속 사용되지 않을 경우 삭제하는 기법
• OPT(OPTimal Replacement, Belady's Algorithm)
  • 가장 오랫동안 사용하지 않을 페이지를 교체하는 기법('최적'을 상정하는 가상의 이론적 기법)
• LFU(Least Frequency Used)
  • 가장 빈번하지 않게 사용된 페이지를 교체한다.
• MFU(Most Frequency Used)
  • 가장 빈번하게 사용된 페이지를 교체한다. 구역성(Locality)에 반하는 것으로, 거의 사용되지 않는다.