[정보처리기사] 가상기억장치 구현 기법, 페이지 교체 알고리즘, OPT 최적 교체, FIFO, LRU

 

가상기억장치 구현 기법

페이징 기법

페이징 기법 -> 페이지 맵 테이블이 필요
프로그램과 주기억장치의 영역을 동일한 크기(고정된 크기로)
로 나눈 후
프로그램을 주기억 영역에 적재시켜 실행 하는 기법

 

가상 기억장치 관리 기법 중 하나로, 프로그램이 주기억장치에 적재될 때 프로그램을 고정 크기의 작은 블록인 페이지(page)로 분할하는 방식입니다. 이 페이지들은 동일한 크기로 분할되며, 주기억장치의 프레임(frame)에 매핑됩니다. 페이징 기법은 가상 주소 공간과 실제 주소 공간 간의 매핑을 통해 가상 기억장치를 관리합니다.

 

페이징 기법의 동작 방식:
프로그램이 실행되면 가상 주소 공간이 할당됩니다. 이 가상 주소 공간은 페이지로 분할됩니다.
페이지 테이블(page table)이 생성되고, 가상 주소와 실제 주소 간의 매핑 정보를 저장합니다.
프로그램이 실행되면 페이지 테이블을 참조하여 가상 주소를 실제 주소로 변환합니다.
변환된 실제 주소를 사용하여 주기억장치에서 데이터를 읽거나 쓰게 됩니다.

 

세그마테이션 
세그마테이션 기법 -> 세그마테이션 맵 테이블이 필요
가변적인 크기의 블록으로 나누는것

 

 메모리 관리 기법 중 하나로, 프로세스가 사용하는 메모리 공간을 서로 다른 크기의 논리적인 블록인 세그먼트(Segment)로 분할하는 방식입니다. 각 세그먼트는 논리적인 단위로 프로세스의 코드, 데이터, 스택 등과 같은 논리적인 부분을 나타냅니다.

 

내부 단편화(Internal Fragmentation)는 

메모리 관리에서 발생하는 현상으로, 할당된 메모리 공간 중 일부가 사용되지 않고 낭비되는 상태를 의미합니다. 내부 단편화는 메모리 할당 단위가 작은 경우에 주로 발생합니다.

 

페이지 교체 알고리즘

페이지 부재가 발생하면,
주기억장치의 모든 페이지 프레임이 사용중이라면 
어떤 페이지 프레임을 선택하여 교체할 것인지를 결정하는것

 

페이지 교체 알고리즘 종류

OPT, FIFO, LFU, NUR,  NRU, SCR

 

OPT 최적 교체

가장 오랫동안 사용하지 않을 페이지를 교체하는 기법
부재 횟수가 가장 적게 페이지 기법
벨레이디(Belady)가 제안한 페이지 교체 기법
앞으로 가장 오랫동안 사용하지 않을 페이지 교체하는 기법

 

FIFO 

 

FIFO 

가장 먼저 들어온것을 페이지 교체하는 기법

 

FIFO(First-In, First-Out)는 가장 간단한 큐(Queue) 기반의 스케줄링 알고리즘입니다. 이 알고리즘은 먼저 도착한 작업을 먼저 처리하는 방식으로 동작합니다. 큐는 선입선출(FIFO) 원칙에 따라 작업을 처리하며, 새로운 작업은 큐의 뒤로 추가되고, 작업이 처리되면 큐의 앞에서 제거됩니다.

FIFO 알고리즘의 동작 방식:
작업이 도착하는 순서대로 큐에 추가됩니다.
현재 실행 중인 작업이 없을 때, 큐에서 가장 먼저 도착한 작업이 실행됩니다.
실행 중인 작업이 완료되면, 큐에서 다음으로 도착한 작업이 실행됩니다.
이 과정이 반복되며, 작업이 모두 처리될 때까지 계속됩니다.

 

LRU

LRU는 페이지 
'프레임 참조의 숫자가 가장 오랫동안 참조되지않는것' 을 페이지 교체
한다.

LRU (Least Recently Used)는

 페이지 교체 알고리즘 중 하나로, 가장 오랫동안 사용되지 않은 페이지를 교체하는 기법입니다. LRU 알고리즘은 페이지의 사용 기록을 기반으로 페이지 교체를 수행합니다. 가장 최근에 사용된 페이지는 가장 오랫동안 사용되지 않은 페이지보다 교체될 가능성이 낮습니다.

LRU 알고리즘의 동작 방식:
페이지에 접근할 때마다 해당 페이지의 사용 기록을 갱신합니다.
페이지 교체가 필요한 경우, 가장 오랫동안 사용되지 않은 페이지를 교체합니다.

 

 

 

 

LRU는 페이지 
'프레임 참조의 숫자가 가장 오랫동안 참조되지않는것' 을 페이지 교체한다.

 

 

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