요구 페이징

요구 ;페이징 ;기법
스왑 ;기법을 ;사용하는 ;페이징 ;시스템과 ;비슷함.
프로그램을 ;실행하기 ;위해 ;프로그램의 ;일부만을 ;메인 ;메모리에 ;적재.
순차적으로 ;작성되어 ;있는 ;프로그램의 ;일부(모듈)을처리할 ;때 ;다른 ;부분은 ;실행되지 ;않는다는 ;사실을 ;이용함.

오류 ;처리 ;루틴의 ;실행 ;과정, ;과도한 ;공간 ;확보, ;모듈의 ;일부 ;처리 ;시 ;발생.
; ; ; ;- ;오류 ;처리 ;루틴의 ;실행 ;과정 ;: ;일부 ;오류 ;발생 ;시 ;해당 ;오류 ;처리 ;루틴만이 ;필요하고, ;나머지 ;루틴은 ; ; ; ;디스크에 ;저장.
; ; ; ;- ;과도한 ;공간 ;확보 ;: ;배열 ;선언.

프로세스는 ;디스크에 ;저장되었다가 ;수행될 ;때, ;직접 ;적재하지 ;않고 ;지연 ;교환기(Lazy ;Swapper)를 ;사용해 ;메인 ;메모리에 ;적재함.
; ; ; ;- ;페이지 ;요구가 ;있을 ;때 ;요구 ;페이지를 ;메모리에 ;교체, ;동시에 ;모든 ;페이지를 ;교체하지 ;않음.
; ; ; ;- ;사용되지 ;않는 ;페이지를 ;메모리에 ;읽어 ;들이는 ;것을 ;예방, ;교체시간, ;기억 ;공간 ;감소 ;및 ;다중 ; ; ; ;프로그래밍 ;정도를 ;증가시킴.

요구 ;페이징의 ;기본 ;개념
타당-비타당을 ;나타내는 ;bit를 ;페이지 ;테이블의 ;각 ;항목에 ;추가함.
[그림 ;8-12] ;타당/비타당 ;비트가 ;추가된 ;페이지 ;테이블.
; ; ; ;- ;타당 ;비트(v)로 ;설정된 ;경우 ;해당 ;페이지가 ;물리적 ;메모리에 ;있음을 ;의미함.
; ; ; ;- ;비타당 ;비트(i)로 ;설정된 ;경우 ;페이지는 ;보조기억장치(디스크)에 ;있음을 ;의미함.
; ; ; ;- ;저장되지 ;않은 ;페이지 ;사용 ;시 ;페이지 ;부재(Page ;Fault) ;발생하며, ;이때 ;액세스 ;방지를 ;위해 ; ; ; ;타당/비타당 ;비트를 ;이용하여 ;처리함.
; ; ;

비타당 ;비트.
프로그램이 ;비타당 ;비트로 ;표시된 ;페이지에 ;액세스 ;하지 ;않는 ;경우 ;실행에 ;영향을 ;주지 ;않음.
프로그램이 ;액세스하는 ;경우 ;페이지 ;부재로 ;운영체제에 ;트랩 ;발생.
; ; ; ;- ;무효 ;주소에 ;의한 ;오류.
페이지 ;부재.
[그림 ;8-13] ;페이징 ;시스템의 ;페이지 ;부재.
; ; ; ;- ;프로세서에 ;의해 ;생성되니 ;가상(논리) ;주소 ;V=(p, ;d)에서 ;페이지 ;번호(p)는 ;주소번역(페이지 ;테이블 ; ; ;레지스터)과정을 ;통해 ;페이지 ;테이블에서 ;해당 ;페이지 ;테이블 ;항목에 ;접속.
; ; ; ;- ;메모리에 ;지정된 ;프레임의 ;저장 ;여부 ;확인.
; ; ; ;- ;지정된 ;프레임 ;페이지가 ;저장되어 ;있지 ;않는 ;경우 ;프레임 ;번호와 ;변위 ;결합, ;물리주소 ;생성.
; ; ; ;- ;페이지 ;부재로 ;해당 ;페이지(프레임)가 ;디스크에 ;저장되어 ;있음을 ;의미하므로 ;명령 ;재시작.

[그림 ;8-14] ;페이지 ;부재 ;처리 ;과정.
; ; ; ;① ;프로세스 ;제어 ;블록에 ;있는 ;내부 ;테이블 ;검사, ;프로세스 ;참조가 ;메모리 ;액세스에 ;타당한지 ;부당한지 ; ; ; ; ;결정함.
; ; ; ;② ;프로세스 ;참조가 ;무효화될 ;경우 ;프로세스는 ;중단. ;프로세스가 ;유효한 ;참조이나 ;페이지를 ;가져오지 ; ; ; ;않은 ;경우 ;페이지를 ;가져옴.
; ; ; ;③ ;비어있는 ;프레임 ;리스트 ;중 ;하나를 ;선택.
; ; ; ;④ ;할당된 ;프레임에 ;요구된 ;페이지를 ;읽어 ;들이기 ;위해 ;디스크 ;동작을 ;스케줄함.
; ; ; ;⑤ ;요구된 ;페이지가 ;메모리에 ;있다는 ;것을 ;알리기 ;위해 ;페이지 ;테이블을 ;수정.
; ; ; ;⑥ ;주요 ;트랩에 ;의해 ;인터럽트된 ;명령어들을 ;다시 ;시작.

순수 ;요구 ;페이징.
요구가 ;계속될 ;때까지 ;페이지를 ;메모리에 ;들여놓지 ;않는 ;방법.
; ; ; ;- ;메모리에 ;실행할 ;프로세스의 ;페이지가 ;없어도 ;프로세스는 ;수행을 ;시작할 ;수 ;있음.
; ; ; ;- ;프로세스는 ;최소의 ;명령으로 ;페이지 ;부재를 ;일으킴.
; ; ; ;- ;페이지가 ;메모리로 ;들어온 ;후, ;프로세스는 ;수행을 ;계속하면서 ;수행에 ;필요한 ;모든 ;페이지가 ;메모리에 ; ; ; ;적재될 ;대까지 ;필요할 ;때마다 ;페이지 ;부재를 ;발생시킴.
; ; ; ;- ;수행에 ;필요한 ;모든 ;페이지가 ;메모리에 ;적재되면 ;프로세스는 ;더 ;이상 ;페이지 ;부재를 ;발생시키지 ;않고 ; ; ; ;수행을 ;계속함.

장단점.
장점.
; ; ; ;- ;다중 ;프로그래밍의 ;정도를 ;증가시키고 ;액세스되지 ;않은 ;페이지를 ;로드 ;하지 ;않아 ;메모리가 ;절약됨.
; ; ; ;- ;프로그램을 ;시작할 ;때 ;적재(로딩) ;지연이 ;적음.
; ; ; ;- ;적은 ;수의 ;페이지를 ;읽으므로 ;초기 ;디스크 ;오버헤드가 ;적음.
; ; ; ;- ;보호 ;오류를 ;페이지 ;오류로 ;사용 ;가능하므로 ;페이징에 ;필요한 ;별도의 ;하드웨어 ;지원 ;불필요함.
; ; ; ;- ;적재된 ;페이지들 ;중 ;하나가 ;수정될 ;때까지 ;페이지들은 ;여러 ;프로그램에 ;의해 ;공유되므로 ;공유 ;페이지 ; ; ;(코드 ;공유) ;기술은 ;보다 ;많은 ;자원 ;절약 ;가능.
; ; ; ;- ;프로그램을 ;실행할 ;충분한 ;메모리가 ;없는 ;시스템에서도 ;대용량 ;프로그램을 ;실행 ;가능하며, ; ; ; ;프로그래머는 ;이전 ;중첩(오버레이) ;기법보다 ;쉽게 ;구현 ;가능함.

단점.
; ; ; ;- ;개별 ;프로그램들은 ;페이지에 ;처음 ;액세스할 ;때 ;약간의 ;지연이 ;발생함.
; ; ; ;- ;프리 ;페이징은 ;마지막으로 ;수행한 ;몇 ;개의 ;페이지를 ;미리 ;불러오는 ;방법으로 ;성능을 ;향상시킴.
; ; ; ;- ;낮은 ;비용, ;낮은 ;성능의 ;시스템에 ;실행되는 ;프로그램은 ;페이지 ;대체를 ;지원하는 ;메모리 ;관리 ;장치가 ; ; ; ;없음.
; ; ; ;- ;메모리 ;관리(페이지 ;교체)가 ;복잡함.

페이지 ;성능
요구 ;페이지된 ;메모리의 ;유효액세스시간.
메모리 ;액세스시간(Ma)은 ;대부분 ;10~ ;200ns(Nano ;Second).
페이지 ;부재가 ;발생하지 ;않는 ;경우 ;유효액세스시간은 ;메모리액세스시간과 ;동일함.
페이지 ;부재 ;발생 ;시 ;보조기억장치에서 ;관련 ;페이지를 ;읽은 ;후 ;요구된 ;단어에 ;액세스하여 ;더 ;많은 ;시간이 ;소요됨.
페이지 ;부재의 ;확률이 ;p라고 ;가정함(0 ;≤ ;p ;≤ ;1).
; ; ; ;- ;p는 ;0에 ;매우 ;가까운, ;약간의 ;페이지 ;부재율이 ;있다고 ;가정함.

;

;

페이지 ;부재 ;시간 ;계산.
유효액세스시간 ;계산을 ;위해 ;페이지 ;부재시간을 ;계산하여야 ;함.
페이지 ;부재 ;시에 ;처리하는 ;인터럽트 ;처리시간과 ;페이지 ;교체시간, ;프로세스 ;재시작 ;과정이 ;필요함.
; ; ; ;- ;인터럽트 ;처리 ;및 ;프로세스 ;재시작 ;과정은 ;수백 ;개의 ;명령어로 ;구성, ;짧은 ;시간 ; ; ;(약 ;1~1000microsecond ;범위)에 ;처리 ;가능.
; ; ; ;- ;페이지 ;교체시간은 ;디스크의 ;헤드 ;이동에 ;따른 ;탐색시간(5millisecond-ms)과 ;지연시간(3ms), ; ; ; ;전송시간(0.05ms) ;등으로 ;대략 ;8ms로 ;예상됨.
; ; ; ;- ;소프트웨어와 ;하드웨어 ;시간을 ;포함한 ;총 ;페이지부재시간 ;처리는 ;약 ;8ms임.
평균 ;페이지부재 ;처리시간이 ;8ms이며, ;메모리 ;액세스시간이 ;200ns일 ;경우.

유효액세스 ;시간 ;감속.
유효액세스시간은 ;페이지 ;부재율에 ;비례함.
1,000개 ;중 ;한 ;개의 ;액세스에 ;페이지 ;부재 ;발생 ;시 ;유효액세스시간은 ;8.2(8199.8ns)microsecond.
요구 ;페이징으로 ;인해 ;유효액세스시간은 ;40배(메모리 ;액세스시간은 ;200ns) ;감속됨.
유효액세스시간을 ;10% ;미만으로 ;감속, ;메모리 ;액세스시간을 ;220ns보다 ;적게 ;유지하기 ;위한 ;조건.

페이징으로 ;인한 ;감속을 ;적당한 ;수준에서 ;유지하기 ;위해 ;399,990(=1/0.00000250006250)번 ;중 ;한 ;번의 ;메모리 ;액세스가 ;페이지 ;부재 ;발생율 ;보다 ;더 ;낮은 ;비율로 ;발생해야 ;함.

※ ;페이지 ;부재율이 ;높을 ;경우 ;유효액세스시간이 ;증가하며, ;프로세스 ;수행시간이 ;늦어짐.
※ ;대부분의 ;페이지가 ;처음 ;참조될 ;때 ;부재가 ;발생하고 ;이후에는 ;메모리에 ;저장되어 ;있어 ;페이지 ;부재율이 ;발생하지 ;않을 ;수 ;있음.

;

페이지 ;대치
페이지 ;대치의 ;필요성.
[그림 ;8-15] ;페이지 ;대치의 ;필요성.
; ; ; ;- ;프로그램 ;카운터(PC)에 ;의해 ;사용자 ;1의 ;페이지 ;M을 ;적재하면 ;물리적 ;메모리에 ;비어있는 ;프레임이 ; ; ; ;없음을 ;발견.
; ; ; ;- ;사용자 ;2의 ;페이지 ;B는 ;물리적 ;메모리에 ;적재할 ;수 ;없음.

페이지 ;대치 ;기법.
페이지 ;방식을 ;취하는 ;가상 ;메모리에서 ;페이지 ;부재 ;발생 ;시 ;메인 ;메모리에 ;있으면서 ;사용되지 ;않는 ;페이지를 ;없애고 ;새로운 ;페이지로 ;변경.
아래와 ;같은 ;방식으로 ;액세스 ;됨.
; ; ; ;① ;비어 ;있는 ;프레임이 ;없다면 ;현재 ;사용하지 ;않는 ;프레임(희생자)을 ;찾음. ;사용하지 ;않는 ;프레임이 ; ; ; ; ; ;있는 ;경우 ;발견한 ;프레임을 ;비우기 ;위해 ;프레임의 ;내용을 ;보조기억장치(디스크)에 ;저장.
; ; ; ;② ;페이지가 ;메모리에 ;더 ;이상 ;존재하지 ;않는다는 ;것을 ;알려주기 ;위해 ;페이지 ;테이블을 ;변화(비타당 ; ; ; ; ; ;비트로 ;전환)시킴으로써 ;프레임이 ;비게 ;됨.
; ; ; ;③ ;원하는 ;페이지(f)를 ;디스크로부터 ;읽어 ;프레임에 ;저장.
; ; ; ;④ ;새로운 ;페이지(f)를 ;위하여 ;페이지 ;테이블을 ;수정함.

;

;

;