[정보처리기사 필기 핵심] - 가상기억장치 구현 기법/ 페이지 교체 알고리즘

[정보처리기사 필기 핵심] - 가상기억장치 구현 기법/ 페이지 교체 알고리즘

정보처리기사 필기 대비/ key point 정리 / 요약 정리 / 핵심

 

◎ 가상기억장치의 개요

 

가상기억장치는 보조기억장치(하드디스크)의 일부를 주기억장치처럼 사용하는 것으로, 요량이 작은 주기억장치를 마치 큰 용량을 가진 것처럼 사용하는 기법

 

- 프로그램을 여러 개의 작은 블록단위로 나누어서 가상기억장치에 보관해 놓고, 프로그램 실행 시 요구되는 블록만 주기억장치에 불연속적으로 할당하여 처리

- 주기억장치의 용량보다 큰 프로그램을 실행하기 위해 사용

- 가상기억장치에 저장된 프로그램을 실행하려면 가상기억장치의 주소를 주기억장치의 주소로 바꾸는 주소 변환 작업 필요

- 블록 단위로 나누어 사용하므로 연속 할당 방식에서 발생할 수 있는 단편화를 해결

 

◎ 페이징(Paging)기법

 

가상기억장치에 보관되어 있는 프로그램과 주기억장치의 영역을 동일한 크기로 나눈 후 나눠진 프로그램을 동일하게 나눠진 주지억장치 영역(페이지 프레임)에 적재시켜 실행하는 기법

 

- 프로그램을 일정한 크기로 나눈 단위를 페이지라고 하고, 페이지 크기로 일정하게 나누어진 주기억장치의 단위를 페이지 프레임이라고 함

- 외부 단편화는 발생하지 않으나 내부 단편화 발생

- 주소 변환을 위해서 페이지의 위치 정보를 가지고 있는 페이지 맵 테이블 필요

- 페이지 맵 테이블 사용 = 비용이 증가, 처리 속도는 감소

 

◎ 세그먼테이션(Segmentation) 기법

 

세그먼테이션 기법은 가상기억장치에 보관되어 있는 프로그램을 다양한 크기의 논리적인 단위로 나눈 후 주기억장치에 적재시켜 실행시키는 기법

 

- 프로그램을 배열이나 함수 등과 같은 논리적인 크기로 나눈 단위를 세그먼트라고 함

- 기억장치의 사용자 관점을 보존하는 기억장치 관리 기법

- 기억공간 절약

- 세그먼트 맵 테이블 필요

- 세그먼트가 주기억장치에 적재될 때 다른 세그먼트에게 할당된 영역을 침범할 수 없으며, 이를 위해 기억장치 보호기 필요

- 내부단편화는 발생하지 않으나 외부 단편화 발생

 

◎ 페이지 교체 알고리즘

 

OPT(OPTimal replacement, 최적 교체)

- 앞으로 가장 오랫동안 사용하지 않을 페이지를 교체하는 기법

- 벨레이디가 제안

- 페이지 부재 횟수가 가장 적게 발생하는 가장 효율적인 알고리즘

 

FIFO(First in first out)

- 각 페이지가 주기억장치에 적재될 때마다 그때의 시간을 기억시켜 가장 먼저 들어와서 가장 오래 있었던 페이지 교체

- 이해하기 쉽고, 프로그래밍 및 설계 간단

 

LRU( Least Recently Used)

- 최근에 가장 오랫동안 사용하지 않은 페이지를 교체하는 기법

- 각 페이지마다 계수기나 스택을 두어 현 시점에서 가장 오랫동안 사용하지 않은, 즉 가장 오래 전에 사용된 페이지를 교체

 

LFU(Least Frequently Used)

- 사용빈도가 가장 적은 페이지를 교체

- 활발하게 사용되는 페이지는 사용 회수가 많아 교체되지 않음

 

NUR(Not Used Recently)

- 최근에 사용하지 않은 페이지를 교체

- 최근에 사용되지 않은 페이지는 향후에도 사용되지 않을 가능성이 높다는 것을 전제로 , LFU에서 나타나는 시간적인 오버헤드를 줄일 수 있음