가상메모리 (Virtual Memory)

1. 물리메모리 한계를 확장하는 가상메모리의 개념

보조기억장치의 일부 공간을 활용하여, 실제 주기억장치의 주소 공간에서 확장해 논리적인 공간을 추가로 제공하는 메모리 관리 기법이다.

(배경)

프로그램 대형화 → RAM 용량 부족 → Overlay → 자동화 필요 → Virtual Memory

2. 가상메모리의 관리기법

구분	주요 기법	설명
할당	Paging	고정 크기 Page
	Segmentation	가변 크기 Segment
	Paged Segmentation	Segment + Paging
배치	First/Best/Next/Worst Fit	가용공간 선택
인출	Demand Paging	필요할 때 적재
	Prepaging	미리 예측하여 적재
교체	FIFO	먼저 들어온 페이지
	LRU	가장 오래 사용하지 않은 페이지
	LFU	사용 빈도가 가장 낮은 페이지
	NUR/NRU	최근 사용하지 않은 페이지

가. 할당기법

① Paging : 가상주소 공간을 고정 페이지로 나눔

② Segmentation : 가상주소 공간을 가변 세그먼트로 나눔

③ Paged Segmentation : 페이징과 세그먼트의 통합

• PTP(Paging Table Pointer) : 해당 세그먼트의 Page Table 시작 위치를 가리키는 포인터

나. 배치기법

기법	내용
First Fit	처음 발견한 충분한 공간에 배치
Best Fit	들어갈 수 있는 가장 작은 공간에 배치
Next Fit	이전에 배치한 위치부터 검색하여 배치
Worst Fit	가장 큰 공간에 배치

다. 인출기법

기법	내용
요구호출기법 (Demand Fetch)	페이지가 실제 필요할 때(Page Fault 발생 시) 적재. 참조 지역성
예측호출기법 (Prepaging)	앞으로 사용할 페이지를 예측해서 미리 적재

라. 교체기법

기법	내용
FIFO	First In First Out. 먼저 들어온 페이지 먼저 교체
LRU	Least Recently Used. 가장 오랫동안 사용되지 않은 페이지 교체
LFU	Least Frequently Used. 사용 횟수가 가장 적은 페이지 교체
NUR	Not Used Recently. 최근 사용하지 않은 페이지 교체

3. 참조의 지역성

가상메모리가 효율적으로 동작할 수 있는 근거

지역성	의미	예
시간 지역성	최근 사용한 데이터를 다시 사용할 가능성 ↑	반목문
공간 지역성	사용한 주소 주변을 사용할 가능성 ↑	배열
순차 지역성	인접한 명령을 순서대로 실행	명령어 실행