필요한 이유

리눅스 운영체제를 기준으로는 하나의 프로세스는 4GB이다. 하지만 통상적으로 우리가 사용하는 컴퓨터의 메모리는 8GB / 16GB이다. 그렇다면 프로세스를 2개 혹은 4개뿐이 동시에 실행할 수 없는 것일까? 그렇지 않다. 가상메모리를 이용한다면 각각의 4GB 프로세스에서 필요한 부분만을 사용할 수 있다. 그림을 보면서 이해해보자!

3개의 프로세스를 진행하면서 우리는 12GB의 모든 부분이 필요한 것이 아니다. 따라서 우리가 정말로 필요한 부분의 메모리 부분들만 실제 메모리에 올려서 사용하는 것이다.

용어 정리

1. 가상 주소 : 프로세스가 참조하는 주소. 가상 주소라는 점에서 실제 물리 메모리의 주소가 아니라는 것을 주의해야한다.
2. 물리 주소 : 실제 물리 메모리의 주소.
3. MMU : CPU에 코드 실행시, 가상 주소 메모리 접근이 필요할 때, 해당 가상 주소와 매칭이 되어 있는 물리 주소값으로 변환해주는 하드웨어 장치.
4. TLB : MMU에서 메모리에 들려서 정보를 가져오는 시간도 너무 오래 걸리는 탓에 캐싱을 전문적으로 한다.

페이징 시스템

• 페이징 개념 : 크기가 동일한 페이지로 가상 주소 공간과 이에 매칭하는 물리 주소 공간을 관리

• 페이지 테이블 : 물리 주소에 있는 페이지 번호와 해당 페이지의 첫 물리주소정보를 매칭한 표

• 가상 주소 구성

  • 가상주소는 v = (p,d) 처럼 되어있다.
  • p : 가상 메모리 페이지 번호
  • d : p안에서 참조하는 위치 정보 (변위라고도 부릅니다.)

• 과정

  1. CPU가 가상주소로 요청!
  2. 해당 프로세스의 페이지 테이블 위치가 PCB에 저장되어 있으므로 PCB를 이용해 주소 접근
  3. 해당 프로세스의 페이지 테이블에 해당 가상 주소가 포함된 page번호가 있는지 확인
  4. page번화가 있으면 이 page가 매핑된 첫 물리주소를 알아내고(p')
  5. p' + d가 실제 물리주소가 된다.