페이징 & 세그먼테이션

페이징

- 프로세스의 내용을 크기가 동일한 페이지로 나누어 처리 (2^K  단위)

- 물리적 메모리도 같은 크기의 페이지 프레임으로 나누어 놓음

- 프로그램을 페이지 단위로 페이지 프레임을 올리고, 이 관계를 페이지 테이블에 기록

 

페이징 시스템을 이용한 비연속 메모리 할당

페이징의 특징

- 빈 프레임에 어떤 페이지든 적재할 수 있어 메모리 효율적 사용

- 프레임 간에 외부 단편화도 발생하지 않음

- 한 프로세스의 페이지를 메인 메모리의 여러 위치에 분산 적재하여 운영체제의 페이지 관리 부담 큼

- 프레임 단위로 적재하므로 어떤 프로세스에 필요한 공간이 페이지 크기보다 작으면, 마지막 페이지에 할당된 프레임이 완전히 차지 않아 내부 단편화가 발생 가능 (하지만 메모리 낭비는 최소화 됨)

페에지 테이블과 페이징 모델

세그먼테이션

- 프로세스 관점을 지원하여 메모리를 크기가 변할 수 있는 세그먼트로 나누는 것

- 프로그램을 구성하는 서브루틴, 프로시저, 함수나 모듈 등으로 세그먼트 구성

- 보통 컴파일러가 원시 프로그램을 실행 프로그램으로 자동 변환하면서 서브루틴과 프로시저, 함수, 모듈 등 각기 크기가 다른 세그먼트로 구성

- 하드웨어 보호 등 관리에 필요한 사항은 페이징과 비슷하거나 동일

- 프로세스에 따라 세그먼트 크기가 달라 메모리를 크기가 일정한 페이지 프레임으로 나누지 않고 동적 분할(가변 분할) 방법으로 할당  

 

세그먼테이션

페이징과 세그먼테이션 비교

- 프로그램을 나눈 모든 세그먼트에서 물리적 메모리의 빈 공간을 찾아 할당하는 것 페이징과 비슷

- 페이징과 달리 프로그램을 나누는 크기가 일정하지 않음

- 가변 크기 분할 방법처럼 세그먼테이션도 보통 최적 적합 알고리즘이나 최초 적합 알고리즘으로 해결하는 동적 메모리 할당 방법 이용

- 페이징은 물리적 메모리가 적어도 큰 가상 주소 공간이 가능하게 하려고 등장

- 세그먼테이션은 프로그램과 데이터를 논리적으로 독립된 주소 공간으로 나누고 쉽게 공유·보호할 수 있게 하려고 등장

 

오늘날 대부분의 운영체제는 세그먼테이션을 사용하면서도 페이징을 적용하여 효율적이고 안정적인 메모리를 활용하고 있음.