Memory Management3

Multilevel Paging and Performance

- Address space가 더 커지면 다단계 페이지 테이블 필요

- 각 단계의 페이지 테이블이 메모리에 존재하므로 logical address의 physical address 변환에 더 많은 메모리 접근 필요

- TLB를 통해 메모리 접근 시간을 줄일 수 있음

- 4단계 페이지 테이블을 사용하는 경우

 

 

 

Valid(v) / Invalid(i) Bit in a Page Table

 

 

 

Memory Protection

- Page table의 각 entry 마다 아래의 bit를 둔다

1. Protection bit

• page에 대한 접근 권한(read/write/read-only)

2. Valid-invalid bit

• "valid"는 해당 주소의 frame에 그 프로세스를 구성하는 유효한 내용이 있음을 뜻함(접근 허용)
• "invalid"는 해당 주소의 frame에 유효한 내용이 없음*을 뜻함(접근 불허)

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* i) 프로세스가 그 주소 부분을 사용하지 않는 경우

  ii) 해당 페이지가 메모리에 올라와 있지 않고 swap area에 있는 경우

 

 

 

Inverted Page Table

- page table이 매우 큰 이유

• 모든 process 별로 그 logical address에 대응하는 모든 page에 대해 page table entry가 존재
• 대응하는 page가 메모리에 있는 아니든 간에 page table에는 entry로 존재

- Inverted page table

• Page frame 하나당 page table에 하나의 entry를 둔 것(system-wide)
• 각 page table entry는 각각의 물리적 메모리의 page frame이 담고 있는 내용 표시(process-id, process의 logical address)
• 단점 : 테이블 전체를 탐색해야 함
• 조치 : associative register 사용(expensive)

 

 

 

Inverted Page Table Architecture

 

 

 

Shared Page

- Shared code

• Re-entrant Code(=Pure code)
• read-only로 하여 프로세스 간에 하나의 code만 메모리에 올림(eg, text editors, compilers, window systems)
• Shared code는 모든 프로세스의 logical address space에서 동일한 위치에 있어야 함

- Private code and data

• 각 프로세스들은 독자적으로 메모리에 올림
• Private data는 logical address space의 아무 곳에 와도 무방

 

 

 

Shared Pages Example

 

 

 

Segmentation

- 프로그램은 의미 단위인 여러 개의 segment로 구성

• 작게는 프로그램을 구성하는 함수 하나하나를 세그먼트로 정의
• 크게는 프로그램 전체를 하나의 세그먼트로 정의 가능
• 일반적으로는 code, data, stack 부분이 하나씩의 세그먼트로 정의됨

- Segment는 다음과 같은 logical unit들임

• main()
• function
• global variables
• stack
• symbol table
• arrays

 

 

 

Segmentation Architecture

- Logical address는 다음의 두 가지로 구성

• <segment-number, offset>

- Segment table

each table entry has:

• base-starting physical address of the segment
• limit-length of the segment

- Segment-table base register(STBR)

• 물리적 메모리에서의 segment table의 위치

- Segment-table length register(STLR)

• 프로그램이 사용하는 segment의 수
• segment number s is legal if s < STLR

 

 

 

Segmentation Hardware

 

 

 

Segmentation Architecture(Cont.)

- Protection

1. 각 세그먼트 별로 protection bit가 있음

2. Each entry: 

• Valid bit = 0 => illegal segment
• Read/Write/Execution 권한 bit

- Sharing

• shared segment
• same segment number

※ segment는 의미 단위이기 때문에 공유(sharing)와 보안(protection)에 있어 paging보다 훨씬 효과적이다

 

- Allocation

• first fit / best fit
• external fragmentation 발생

※ segment의 길이가 동일하지 않으므로 가변분할 방식에서와 동일한 문제점들이 발생