(운영체제) 8 - 가상 메모리의 기초 연습문제

### 연습문제 ###

1. 가상 메모리에서 메모리 관리자가 사용할 수 있는 전체 크기는 어떻게 결정되는가?

물리 메모리의 크기와 스왑 영역을 합친 크기

2. 가상 주소에서 하나의 프로세스가 사용할 수 있는 최대 주소는 무엇과 연관이 있는가?

CPU의 워드 비트 수

3. 가상 메모리에서 가상 주소를 물리 주소로 변환하기 위해 사용하는 자료 구조를 무엇이라 하는가?

주소 매핑 테이블

4. 페이징 기법의 주소 변환 과정 식을 쓰시오.

CPU가 VA = 를 발생시키면 페이지 테이블을 통해 프레임 번호를 획득하면 실제 물리 메모리 주소 PA = 가 된다. 해당 프레임의 시작 주소에서 D만큼 떨어진 위치가 실제 물리메모리 주소이다.

5. 페이지 테이블에서 각각의 한 줄을 무엇이라 하는가?

페이지 테이블 엔트리(entry)

6. 가상 주소를 로 변환하는 공식을 쓰시오.

페이지 엔트리 수로 가상 주소를 나누었을 때 몫이 P이고 나머지가 D다.

7. 각 페이지 테이블의 시작 주소를 가지고 있는 레지스터는 무엇인가?

페이지 테이블 기준 레지스터(Page Table Base Register)

8. 페이지 테이블 매핑 방식 중, 모든 페이지 테이블을 스왑 영역에 저장하고 그중 일부만 물리 메모리에 무작위로 가지고 있는 방식은 무엇인가?

연관 매핑(associative mapping)

9. 페이지 테이블 매핑 방식 중, 모든 페이지 테이블을 물리 메모리에 보관하는 방식은 무엇인가?

직접 매핑(direct mapping)

10. 페이지 테이블 매핑 방식 중, 모든 페이지 테이블을 스왑 영역에 저장하고 페이지 테이블을 일정한 집합 단위로 물리 메모리에 보관하는 방식은 무엇인가?

집합 연관 매핑(set-associative mapping)

11. 페이지 테이블 매핑 방식 중, 물리 메모리의 프레임 번호를 기준으로 테이블을 구성하는 방식은 무엇인가?

역매핑(invert mapping)

12. 연관 매핑 방식에서 사용하는 테이블의 이름은 무엇인가?

변환 색인 버퍼(Translation Look-aside Buffer - TLB)

13. 연관 매핑에서 원하는 데이터가 변환 색인 버퍼에 없는 상태를 무엇이라 하는가?

TLB miss

14. 연관 매핑에서는 전체 매핑 테이블을 어디에 보관하는가?

스왑 영역

15. 가상 메모리에서 메모리 관리자는 물리 메모리 영역과 스왑 메모리 영역을 합쳐서 프로세스가 사용하는 가상 주소를 실제 메모리의 물리 주소로 변환한다. 이러한 작업을 무엇이라 하는가?

동적 주소 변환

16. 사용자 프로세스가 자신의 크기보다 더 큰 주소에 접근하려고 하면 메모리 관리자는 그 프로세스를 강제 종료한다. 이때 발생하는 오류를 무엇이라 하는가?

트랩(trap) - 메모리 오류, 0으로 나누기 등에 의한 내부 인터럽트

17. 세그먼테이션-페이징 혼용 기법에서는 접근 권한을 어디에서 관리하는가?

세그먼테이션 테이블

### 심화문제 ###

1. 가상 메모리가 이론적으로 가질 수 있는 크기와 실제 운영되는 크기는 어떤 차이가 있는지 설명하시오.

• 이론적으로는 CPU의 비트수가 표현할 수 있는 번지수 만큼 가질 수 있다. 예를들어 32bit CPU에서는 2^32개의 번지수를 가질 수 있으며 한 번지당 1바이트 크기라 하면 4GB를 가질 수 있다.

• 실제로는 실제 물리 메모리와 디스크 스왑 영역의 크기를 합친 만큼의 메모리 주소를 사용할 수 있다.

2. 페이징 기법의 주소 변환 과정을 그림으로 그리고 설명하시오.

3. 연관 매핑의 동작을 설명하시오

a) 변환 색인 버퍼(TLB)를 순차적으로 탐색

b) 있으면 프레임 번호 획득, 없으면 스왑 영역의 직접 매핑 테이블에서 프레임 번호 획득

c) 해당 프레임의 시작 주소부터 오프셋 만큼 떨어진 번지의 데이터 획득

*4. 집합-연관 매핑의 동작을 설명하시오.8

a) 집합 테이블을 통해 해당 페이지 테이블 덩어리가 메모리에 있는지 스왑 영역에 있는지 파악 후 해당 페이지 테이블로 이동

b) 프레임 번호 획득

c) 물리주소 계산 후 데이터 획득

5. 역매핑의 동작을 설명하시오.

a) 역매핑 테이블을 순차적으로 탐색하여 PID와 페이지 번호를 확인

b) 찾을 때 까지 검색하여 프레임 번호 획득

c) 물리주소 계산 후 데이터 획득

6. 세그먼테이션-페이징 혼용 기법을 사용하는 이유를 설명하시오.

• 인접한 테이블의 중복되는 권한 비트(그리고 소유 비트)를 없애 메모리 효율을 높일 수 있다.

• 메모리 관리자 입장에서는 고정 분할 방식을 사용하므로 외부 단편화를 없앨 수 있다.