메모리 관리 전략은 이렇게..

 

다중 프로그램된 운영체제의 메모리 관리 알고리즘은 아주 간단한 방식에서부터 페이지화된 세그먼테이션까지 다양한 기법들이 있다. 이중 어느 것을 사용할 것인가를 결정짓는 가장 큰 요소는 하드웨어에 있다. CPU가 생성하는 모든 주소에 대해 먼지 오류가 검사되어야 하고 물리 주소로 맵핑되어야 한다. 이러한 작업은 소프트웨어로는 효율적으로 실행될 수 없으므로, 하드웨어가 이 기능을 제공해 주어야 한다.

여기서 논의된 메모리 관리 알고리즘들(연속적인 할당, 페이징, 세그먼테이션, 페이징과 세그먼테이션의 조합)은 많은 측면에서 서로 다르다. 다음은 메모리 관리 정책들을 비교하는 데 중요한 관점들이다.

 

하드웨어 지원: 단일 또는 다중 분할 기법에 대해서는 단순한 기준 레지스터나 한계 레지스터의 쌍만으로도 충분한 반면, 페이징과 세그먼테이션은 주소 변환을 정의하는 맵핑 테이블(mapping table)이 필요하다.

성능 : 구조가 복잡해질수록 논리 주소를 물리 주소로 변환시키는 데 소요되는 시간이 늘어난다. 페이징과 세그먼테이션도 맵핑 테이블이 고속 레지스터에 의해 구현된다면 더 빨라질 수 있다. 그러나 만약 테이블이 주 메모리에서 가동되어야 한다.

 

반면, 프로그램의 메모리 액세스 속도는 상당히 느려질 수 있다. TLB 장치가 성능저하를 허용할 수 있는 수준까지 감소시킬 수 있다.

• 단편화: 다중 프로그램된 시스템은 일반적으로 다중 프로그래밍의 정도가 높아 좋은 성능을 보인다. 프로세스들의 집합에 대해 다중 프로그래밍 정도를 높이는 방법은 메모리에 더 많은 프로세스를 적재하는 방법 밖에 없다. 그러기 위해서는 기모리의 낭비나 단편화를 줄여야 한다. 단일 분할 기법 및 페이징과 같이 고정된 크기의 할당 단위를 가진 시스템은 내부 단편화의 문제를 가지고 있고, 다중 분할 기법 및 세그먼테이션과 같이 가변적 할당 단위를 가진 시스템은 외부 단편화의 문게를 가지고 있다.

• 재배치(relocation) : 외부 단편화 문제에 대한 해결책의 하나는 압축(cornpactior.)이다. 압축이란 프로그램이 눈치 채지 못하는 동안 그것들의 위치를 한쪽 끝으로 옮기는 것을 말한다. 그러기 위해서는 프로그램의 논리 주소가 실행 시에 동적으로 재배치될 수 있어야 한다. 주소가 적재 시간(load time)에 재배치되고 결정되어 러린다면 메모리를 압축할 수가 없게 된다.

• 스와핑(swapping) : 스와핑은 어느 알고리즘에도 추가될 수 있다. 운영체재가 정한 주기마다 스케줄링 정책에 따라 프로세스를 주 메모리에서 보조 메모리로, 다시 나증에 보조 메모리에서 주 메모리로 이동시킨다. 이런 기법을 사용하여 메모리에 동시에 적재될 수 있는 프로세스보다 더 많은 프로세스를 실행시킬 수 있다.

• 공유(sharing) : 다중 프로그래밍 정도(multiprogramming degree)를 증가시킬 수 있는 또 다른 방법은 코드와 데이터를 서로 다른 사용자 사이에 공유시키는 것이다. 공유는 공유될 수 있는 데이터의 크기가 작아도 되도록 페이징이나 세그먼테이션을 사용한다. 공유는 제한된 메모리에서 많은 프로세스를 실행시키는 방법이지만, 공유되는 프로그램이나 데이터는 신중하게 설계되어야만 한다.

보호(protection) : 페이지나 세그먼트는 각 부분들이 실행 전용(execute-only), 읽기 전용(read-only), 읽기/쓰기(read/write) 등으로 선언될 수 있다. 이런 제한은 코드나 데이터를 공유하는 경우 또는 일반적인 프로그래밍 오류를 실행시간에 점검할 수 있는 기능이 필요한 경우에 유용하다.