[OS]메모리

📌메인 메모리

메인 메모리는 CPU가 직접 접근할 수 있는 기억 장치로, 프로세스가 실행되려면 프로그램이 메모리에 올라와야 한다. CPU는 레지스터가 지시하는대로 메모리에 접근하여 다음에 수행할 명령어를 가져온다.(PC는 현재 실행 중인 명령어의 메모리 주소를 기억하는 레지스터이다.)

 

📌메모리 계층 구조

메모리는 속도와 용량의 균형을 맞추기 위해 메모리 계층 구조로 관리된다. 

 

-레지스터: CPU 안에 있는 작은 메모리도 속도가 가장 빠르며 기억 용량이 가장 작다.

-캐시: 메인 메모리의 직접 접근은 비효율적이르모 CPU와 메인 메모리의 속도를 맞추기 위해 캐시가 존재한다.

-주기억장치: RAM을 가리킴

-보조기억장치: HDD, SSD를 가리킴

 

*캐시: 캐시는 데이터를 미리 복사해 놓는 임시 저장소로, 빠른 장치와 느린 장치에서 속도 차이에 따른 병목 현상을 줄이기 위한 메모리를 말한다. 

 

📌가상 메모리, MMU(Memory Management Unit, 메모리 관리 장치)

실제 물리 메모리 공간이 한정적이기 때문에 사용자에게는 컴퓨터가 실제로 이용 가능한 메모리 공간을 추상화하여 마치 큰 메모리 공간이 있는 것처럼 보이게 하는 가상 메모리라는 개념을 도입한다. 이 가상 주소에서 실제 데이터가 담겨 있는 곳으로 접근하기 위해서는 빠른 주소 변환이 필요한데, 이를 MMU가 도와준다. MMU를 통해 사용자는 실제 물리 메모리 주소를 의식할 필요 없이 프로그램을 구축할 수 있게 된다. 

 

📌페이지 폴트

가상 메모리에는 존재하지만 실제 메인 메모리에 존재 하지 않는 주소에 접근할 경우 페이지 폴트가 발생한다. 이때 메모리에서 당장 사용하지 않는 영역을 하드디스크로 옮기고 하드디스크의 일부분을 마치 메모리처럼 불러와서 쓰는 것을 스와핑이라고 한다. 스레싱이란 메모리의 페이지 폴트율이 높은 것을 의미하며 성능 저하를 초래한다. 따라서 스와핑이 덜 발생하도록 적절한 페이지 교체 알고리즘을 사용하는 것이 필요하다.

 

1) FIFO: First in First out-들어온 순서대로 페이지를 교체한다.

2) LRU(Least Recently Used): 참조가 가장 오래된 페이지를 교체한다.

3) LFU(Least Frequestly Used): 가장 참조 횟수가 적은 페이지를 교체한다.