기억장치, 메모리 관리

정보처리기사 필기 준비하며 정리한 내용입니다.

기억장치

• 제일 빠른 순서대로
  1. 레지스터
  2. 캐시 메모리
  3. 주기억장치
     • ROM 읽기전용
     • RAM 휘발성 일반적 주기억장치
  4. 보조기억장치

시스템 소프트웨어

• 로더
• 링커 : 모아서 묶어준다 to excute file
• 유틸리티
• 번역기(컴파일러,어셈블러)
• 장치 드라이버
• 운영체제 (대표적!)

구성

• 제어 프로그램 ⭐
  • 감시
  • 작업관리
  • 데이터 관리
• 처리 프로그램

📌운영체제

기능

• 관리
  • 프로세스
  • 메모리
  • 파일
  • 입출력
  • 보조기억장치
  • 네트워킹
  • 정보 보안
• 명령 해석 시스템

운영체제 성능 평가 기준 ⭐

• 처리량
• 반환시간
• 신뢰도 : 결과
• 사용가능도 : 가용성

운영체제의 종류

다중 사용자, 다중 작업 지원

트리 구조 파일 시스템

• 윈도우
  • 선점형 멀티태스킹
  • GUI
  • Plug and Play
  • OLE
• 리눅스
  • 이식성 유연성 확장성
• 유닉스 ⭐
  • 구성
    • 커널
      • 핵심기능. 운영체제의 본질. 하드웨어 통제.
    • 쉘
      • 명령어 해석기
      • 종류 다양
  • 파일 시스템
    • 부트블록 : 부팅 시
    • 슈퍼블록 : 전체
    • I-node 블록 : 데이터블록 참조. 파일 디렉터리에 대한 정보
    • 데이터 블록 : 실제 파일 데이터
  • 파일 디스크립터 ⭐
    • 파일 관리
    • 사용자가 직접 참조 불가
  • 권한
    • RWX-
    • umask 접근 권한 마스크 ⭐
      • 초기 파일의 권한은 666, 디렉터리 권한은 777

📌메모리 관리

전략

• 반입 Fetch 전략
• 배치 Placement 전략
  • 최초 적합 (첫 번째)
  • 최적 적합 (단편화 가장 적은 곳에)
  • 최악 적합 (단편화 가장 많은 곳에)
• 교체 Replacement 전략
  • FIFO, OPT, LRU, LFU, NUR, SCR 등

주기억장치 할당 기법

RAM 분할. 사용자 영역을 통으로 쓰겠다!

• 단일 분할 할당 기법
  • 단순. 초기. 지금은 사용하지 않는다. 한순간에 한 사용자만 사용가능
  • 주기억장치 < 프로그램
    • 오버레이 기법 : 잘라서 순차처리
    • 스와핑 기법 : 돌아가면서
• 다중 분할 할당 기법
  • 고정 분할 할당 기법
  • 가변 분할 할당 기법
    • 아래에서 자세히 다룬다

단편화

• 종류
  • 내부 단편화
    • 주기억장치 공간 > 프로그램. 할당 후 사용되고 남은 공간.
  • 외부 단편화
    • 주기억장치 공간 < 프로그램. 할당되지 못하고 남아있는 공간
• 해결 방법
  • 통합 기법
    • 인접한 빈 공간 합침
  • 압축 기법
    • 분산된 빈 공간 합침
  • 재배치 기법
    • 압축 과정에서 프로그램 주소 새롭게 지정

📌가상기억장치

• 보조기억장치(하드디스크)의 일부를 주기억장치처럼 사용하는 것
• 주기억장치 < 프로그램 크기
• 프로그램을 작은 블록 단위 여러개로 나누어서 가상기억장치에 보관해놓고 프로그램실행 시 요구되는 블록만 주기억장치에 불연속적으로 할당

블록 분할 방법

• 페이징 기법
  • 고정 크기
  • 가상 메모리 나눈 단위 : 페이지
  • 물리 메모리 나눈 블록 : 프레임
  • 페이지 맵 테이블
  • 외부 단편화 X 내부단편화 O
    • 자르기 때문
  • 페이지 크기가 클수록
    • 기억장소 효율 감소
    • 단편화 증가
    • 입출력 시간 감소
    • 맵 테이블 감소
• 세그먼테이션
  • 가변 크기
  • 세그먼트 테이블
  • 내부단편화 X 외부단편화O
  • S=(2, 100) 인 경우
    • 세그먼트 번호가 2번
    • 실제주소는 시작주소+100

페이지 교체 알고리즘

• FIFO 먼저 들어온것 먼저 교체 ⭐
  • 프레임 개수를 늘리면 오히려 부재 발생이 더 늘어니는 Belady 이상현생
• SCR Second Chance Replacement
  • FIFO 단점 보완
• OPT optimal replacement 최적 교체
  • 앞으로 가장 안 될 페이지 예상. 이상적이고 이론적
• LRU Least Recently Used
  • 최근 가장 오랫동안 사용되지 않은 페이지를 교체
• LFU Least Frequently Used
  • 빈도 가장 적은 페이지를 교체
• NUR Not Used Rrecently
  • 두 개의 비트 사용
    • 참조 비트, 변형 비트가 둘다 1, 1인 페이지가 가장 나중에 교체된다

페이지 부재로 인해 발생하는 스래싱 현상

• 페이지 교체 시간 > 프로세스 처리 시간
• 방지 방법 : 워킹 셋
  • 워킹 셋 : 프로세스가 일정 시간 동안 자주 참조하는 페이지들 집합
    • 구역성 : 워킹 셋 이론의 기반. 일부 페이지만 집중적으로 참조하는 현상
      • 시간 구역성
        • 루프, 스택, 서브루틴
        • 일정 시간 동안 한 페이지에 집중
      • 공간 구역성
        • 배열 순회, 순차적 코드 실행
        • 일정 위치의 페이지에 집중