방송대/운영체제

8강. 메모리 관리

monimoni 2025. 4. 7. 22:20

1. 프로세스의 동작

  • 프로그램 카운터(PC)를 참조하여 수행될 명령을 메모리에서 읽어 CPU로 수행하는 것

2. 기억장치 계층구조

  • 적절한 비용으로 높은 성능을 냄
  • 보조 기억장치 ↔ 메모리 ↔ 캐시 메모리 ↔ CPU ( 레지스터 )
    • 보조 기억장치 → CPU( 레지스터 )로 갈 수록 접근속도가 빠르고 비트당 기억장치 비용이 높음
    • 보조 기억장치 ← CPU( 레지스터 )로 갈 수록 대용량

3. 메모리 관리

  • 메모리 호출
    • 언제 새로운 프로세스를 메모리에 둘 것인가?
  • 메모리 배치
    • 다음에 실행될 프로세스를 메모리 내의 어느 곳에 둘 것인가?
  • 메모리 교체
    • 메모리가 꽉 찬 상태에서 새로운 프로세스를 메모리에 적재해야 한다면 어떤 프로세스를 제거할 것인가?
  • 그 외
    • 고정/동적 분할, 고정/유동 적재영역 등

4. 단일 프로그래밍

  • 하나의 프로세스만 메모리를 전용으로 사용하는 것
  • 프로세스는 하나의 연속된 블록으로 메모리에 할당
    • 연속 메모리 할당

5. 단일 프로그래밍 문제점

  • 메모리의 용량을 초과하는 프로세스는 실행 못함
  • 메모리 낭비 심함
    • 지속적으로 사용되지 않는 프로세스도 메모리에 계속 적재
  • 주변장치 등 자원의 낭비 심함
    • 계산 위주의 사용자 프로세스
      • (I/O) → (CPU) → (I/O)
      • → 입출력 장치가 쉬게 된다.
    • 입출력 위주의 사용자 프로세스
      • (I/O) → (CPU) → (I/O) → (CPU)
      • → CPU가 쉬게 된다.

6. 다중 프로그래밍

  • 여러 개의 프로세스가 메모리에 동시에 적재되는 것
  • CPU 연산과 입출력을 동시에 함으로써 CPU 이용도와 시스템 처리량 증가

7. 메모리 분할

  • 여러 프로세스를 메모리에 적재하기 위해 고안된 방법
  • 하나의 분할에 하나의 프로세스가 적재되는 방식
  • 종류 : 고정 분할, 동적 분할

8. 고정 분할

  • 메모리를 여러 개의 고정된 크기의 영역으로 분할
  • 프로세스 배치 방법 1
    • 분할영역마다 큐를 두고 큐에 들어온 프로세스는 해당 분할영역에만 적재
    • 절대 번역 및 적재
      • 절대 주소 : 주소값이 정해져서 들어온다.
    • 효율성 낮음
  • 프로세스 배치 방법 2
    • 하나의 큐만 두고 큐에 들어온 프로세스는 어느 분할영역에도 적재
    • 재배치 가능 번역 및 적재
    • 복잡함
  • 문제점
    • 프로세스의 크기가 적재된 분할영역의 크기보다 작아서 분할영역 내에 남게 되는 메모리 발생 ( 내부 단편화 문제 )
      • 분할 속에 남는 공간 발생
      • 수행할 프로세스의 크기를 미리 알고 그에 맞춰 고정 분할을 해야 함
      • 현실적이지 못함

9. 동적 분할

  • 메모리의 분할경계가 고정되지 않음
  • 각 프로세스에 필요한 만큼의 메모리만 할당
  • 문제점 : 외부 단편화
    • 메모리의 할당과 반환이 반복됨에 따라 작은 크기의 공백이 메모리 공간에 흩어져 생김
      • 분할 외부에 남는 공간 발생
    • 해결 방법 : 통합, 집약
  • 통합
    • 인접된 공백을 더 큰 하나의 공백으로 만들어 외부 단편화 해결
  • 집약
    • 메모리 내의 모든 공백을 하나로 모아 외부 단편화 해결

10. 메모리 보호

  • 프로세스가 다른 할당영역을 침범하지 않게 하는 것
  • 하한-상한 또는 하한-크기 레지스터 쌍으로 제한
  • 이 제한 넘어 운영체제 호출하려면 시스템 호출 이용

11. 메모리 배치기법

  • 동적 분할 다중 프로그래밍에서 새로 반입된 프로그램이나 데이터를 메모리의 어느 위치에 배치할 것인가를 결정
  • 종류
    • 최초 적합
      • 프로세스가 적재될 수 있는 빈 공간 중에서 가장 먼저 발견되는 곳을 할당
    • 후속 적합
      • 최초 적합의 변형
      • 이전에 탐색이 끝난 그 다음 부분부터 시작하여 사용 가능한 빈 공간 중에서 가장 먼저 발견되는 곳을 할당
    • 최적 적합
      • 필요한 공간을 제공할 수 있는 빈 공간 중 가장 작은 곳을 선택하여 할당
      • 큰 빈 공간을 최대한 많이 남겨 놓기 위한 방법
    • 최악 적합
      • 필요한 공간을 제공할 수 있는 빈 공간 중 가장 큰 곳을 선택하여 할당
      • 작은 자투리가 남아 사용되지 못하는 공간이 발생하는 것을 최소화하기 위한 방법
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