페이징 / 세그멘테이션

• 프로세스를 메모리에 적재하고, 제거하는 일이 반복되면
  • 외부 단편화 : 프로세스 사이사이에 작은 메모리가 중간 중간 존재
  • 내부 단편화 : 프로세스가 요청한 양보다 더 많은 메모리 할당 시 발생
• 단편화가 발생한다.
  • 외부 단편화를 해소하기 위해 페이징
  • 내부 단편화를 해소하기 위해 세그멘페이션
• 기법이 사용된다.

페이징 Paging - 물리적

• 프로세스를 일정한 크기의 페이지로 분할해서 메모리에 적재하는 방식
• 하나의 프로세스가 사용하는 메모리 공간이 불연속적이어도 됨.
• 페이지 : 고정 사이즈의 가상 메모리 내 프로세스 조각
• 프레임 : 페이지 크기와 같은 주 기억 장치의 메모리 조각

페이징 테이블 Paging Table

• 메모리 관리 장치 MMU. Memory Management Unit은 가상 주소(논리 주소)를 이용해 실제 데이터가 담긴 주소로 변환
• 논리 주소 Logical Address 는 <page, offset> 의 형태.
  

장점

• 논리 메모리가 물리 메모리에 저장될 때 연속되어 저장되지 않고 물리 메모리의 남는 프레임에 적절히 배치되기 때문에 외부 단편화 발생하지 않음

단점

• 내부 단편화 문제 발생 가능.
• 페이지 단위를 작게 하면 해결할 수 있지만, 페이지 매핑 과정이 복잡해져서 비효율적임
  

단순 페이지

• 각 프로세스는 프레임과 같은 길이를 가진 균등 페이지로 나뉨
• 외부 단편화 해소
• 내부 단편화 존재 가능

가상 메모리 페이징

• 단순 페이징과 비교해 프로세스 페이지 전부 로드할 필요 없음
• 필요한 페이지가 있으면 나중에 자동으로 불러 들임
• 외부 단편화 해소
• 메모리 관리가 복잡 - 오버헤드 가능

세그멘테이션 Segmentation - 논리적

• 세크먼트 : 가상 메모리를 서로 크기가 다른 논리적 단위로 분할한 것
• 세그멘테이션 : 프로세스를 물리적 단위인 페이지가 아닌, 논리적 단위인 세그먼트로 분할하여 메모리 적재

세그먼트 테이블

• 페이징 방식과 동일한 방식
• <segment, offset> 형태
• 세그먼트 번호를 통해 세그먼트 시작 물리 주소 (기준), 세그먼트 길이 (한계) 파악

장점

• 내부 단편화 문제 해소
• 보호와 공유 기능 수행
  • 프로그램의 중요한 부분과 중요하지 않은 부분을 분리하여 저장
  • 같은 코드 영역은 한 번에 저장

단점

• 외부 단편화 문제 발생 가능

단순 세그멘테이션

• 각 프로세스는 여러 세그먼트로 나뉨
• 내부 단편화 해소
• 메모리 효율 개선
• 동적 분할을 통한 오버헤드 감소
• 외부 단편화 존재 가능

가상 메모리 세그멘테이션

• 필요없는 세그먼트는 로드되지 않음
• 필요한 세그먼트가 있으면 나중에 자동으로 로드
• 내부 단편화 해소
• 복잡한 메모리 관리로 오버헤드 발생 가능

참고