[운영체제] 메모리 관리

목차

1. 프로세스와 메모리
2. 단일 프로그래밍 환경
3. 다중 프로그래밍 환경
4. 메모리 배치기법

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1. 프로세스와 메모리

:  프로세스와 메모리 

■ 프로세스의 동작

- 프로그램 카운터를 참조하여 메모리로부터 수행될 명령을 읽어 CPU의 해당 명령을 수행

 

:  기억장치 계층구조 

■ 적절한 비용으로 높은 성능을 낼 수 있도록 계층적으로 구성

 

:  메모리 관리 

■ 메모리 호출

- 언제 새로운 프로세스를 메모리에 둘 것인가?

■ 메모리 배치

- 실행될 프로세스를 메모리 내의 어느 곳에 둘 것인가?

■ 메모리 교체

- 메모리가 꽉 찬 상태에서 새로운 프로세스를 적재해야 한다면 어떤 프로세스를 제거할 것인가?

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2. 단일 프로그래밍 환경

:  단일 프로그래밍 환경 

■ 초기의 시스템

- 오직 하나의 프로세스만 메모리를 전용으로 사용

- 프로세스는 하나의 연속된 블록으로 메모리에 할당 (연속 메모리 할당)

 

■ 문제점

- 메모리 용량을 초과하는 프로세스는 실행 불가

- 메모리 낭비

⇒ 당장 사용되지 않는 프로세스의 영역도 계속 적재

- 자원의 낭비

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3. 다중 프로그래밍 환경

:  다중 프로그래밍 환경 

■ 다중 프로그래밍(멀티프로그래밍)

- 여러 개의 프로세스가 메모리에 동시에 적재되는 것

- CPU 연산과 입출력을 동시에 함으로써 CPU 이용도와 시스템 처리량 증가

 

■ 메모리 분할

- 여러 프로세스를 메모리에 적재하기 위하여 고안된 방법

- 하나의 분할에 하나의 프로세스가 적재

- 두 가지 방식 :고정 분할, 동적 분할

 

:  메모리 분할 

■ 고정 분할

- 메모리를 여러 개의 고정된 크기의 영역으로 분할

- 프로세스 배치 방법 Ⅰ

  * 분할 영역마다 큐를 두고 큐에 들어온 프로세스는 해당 분할 영역에만 적재

  * 절대 번역 및 적재

  * 효율성 낮음

- 프로세스 배치 방법 Ⅱ

  * 하나의 큐만 두고 큐에 들어온 프로세스는 어느 분할 영역에든 적재

  * 재배치 가능 번역 및 적재

  * 복잡함

- 문제점 : 내부 단편화

⇒ 프로세스의 크기가 적재된 분할 영역의 크기보다 작아서 분할 영역 내에 남게 되는 메모리는 낭비됨

  * 프로세스의 크기를 미리 알고 그에 맞춰 고정 분할을 해야 함

  * 현실적이지 못함

 

■ 동적 분할

- 메모리의 분할 경계가 고정되지 않음

- 각 프로세스에게 필요한 만큼의 메모리만을 할당

- 문제점 : 외부 단편화

⇒ 메모리의 할당과 반환이 반복됨에 따라 작은 크기의 공백이 메모리 공간에 흩어져 생김

 * 통합

 * 집약

 

■ 외부 단편화 해결방법

- 통합 : 인접된 공백을 더 큰 하나의 공백으로 만듦

- 집약 : 메모리 내의 모든 공백을 하나로 모음

 

:  다중 프로그래밍 환경 

■ 메모리 보호

- 여러 프로세스가 동시에 메모리에 상주하므로 프로세스가 다른 할당영역을 침범하지 않게 하는 것

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4. 메모리 배치기법

■ 메모리 배치기법

- 새로 반입된 프로그램이나 데이터를 메모리의 어느 위치에 배치할 것인가를 결정

- 종류 : 최초 적합, 후속 적합, 최적 적합, 최악 적합

 

■ 최초 적합

- 프로세스가 적재될 수 있는 빈 공간 중에서 가장 먼저 발견되는 곳을 할당

 

■ 후속 적합

- 최초 적합의 변형으로 이전에 탐색이 끝난 그 다음 부분부터 시작

 

■ 최적 적합

- 필요한 공간을 제공할 수 있는 빈 공간 중에서 가장 작은 곳을 선택하여 할당

 

■ 최악 적합

- 필요한 공간을 제공할 수 있는 빈 공간 중에서 가장 큰 곳을 선택하여 할당

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정리하기

- 프로세스가 실행되기 위해서는 수행될 명령이 메모리상에 존재해야 함

- 컴퓨터 시스템의 기억장치는 적은 비용으로 높은 성능을 제공하기 위해 계층적으로 구성됨

- 단일 프로그래밍 환경에서의 연속 메모리 할당 기법은 관리기법이 단순하지만,

  컴퓨터 자원을 효율적으로 사용하는 데 문제가 있다.

- 다중 프로그래밍을 통해 CPU와 주변장치의 이용률을 높일 수 있음

- 고정 분할 방식은 정해진 크기의 분할 영역으로 메모리를 활용하는 방식으로 각 분할 영역에서 내부 단편화 발생 가능

- 동적 분할 방식은 각각의 작업에 필요한 만큼의 메모리를 할당해서 내부 단편화를 제거하지만 외부 단편화 발생 가능

- 외부 단편화는 통합과 집약 기법으로 해결 가능

- 메모리 배치기법은 프로세스를 메모리의 어디에 배치할 것인가 하는 결정과 관련되어 있으며,

  최초 적합, 후속 적합, 최학 적합 기법이 있음