메모리 할당 - 연속할당(고정분할, 가변분할)과 불연속할당(페이징, 세그멘테이션, 페이지드세그멘테이션), 단편화

 

 

 

단편화

내부단편화	외부단편화
메모리 블록 안에 사용되지 않는 공간이 발생하는 현상.	메모리 블록 밖에 사용 가능한 메모리 공간이 여러 조각으로 나뉘어, 필요한 만큼의 큰 연속된 메모리 블록을 확보하지 못하는 현상.

 

 

 

 

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프로그램에 필요한 메모리를 할당할 때 시작 메모리 위치, 메모리 할당 크기를 기반으로 할당하며, 연속할당과 불연속 할당으로 나뉜다.

 

 

연속할당 (contiguous memory allocation)

하나의 연속된 메모리 블록에 프로세스를 할당하는 방식. 물리적으로 연속된 공간을 사용하는 메모리 관리 기법이다.

 

고정 분할 (Fixed Partitioning)

• 메모리를 일정한 크기로 분할하여 프로세스를 할당하는 방식. 즉, 시스템이 시작될 때 고정된 크기의 파티션으로 나누고 이 크기가 변하지 않는다.
• 내부 단편화가 발생할 수 있다. 만약 할당된 파티션보다 프로세스 크기가 작다면 남는 메모리는 비어 있게 되어 효율이 떨어질 수 있다.
• 프로세스가 필요한 메모리보다 큰 파티션에 배치되거나, 프로세스 크기에 딱 맞는 파티션이 없다면 작업이 불가능해지는 경우가 있다.
• 메모리 관리가 간단하며, 오버헤드가 적고 할당 및 해제 속도가 빠르다.

 

 

 

가변 분할 (Variable Partitioning)

• 고정된 파티션 없이 필요한 만큼의 메모리를 할당하는 방식. 프로세스의 크기에 맞춰 메모리 공간을 동적으로 나눈다.
• 외부 단편화가 발생할 수 있다. 여러 프로세스가 메모리에서 해제되면서 남은 공간이 흩어져 비어 있게 된다.
• 단편화를 해결하기 위해 압축(compaction)을 사용할 수 있다. 이는 흩어진 메모리 조각들을 하나로 모아 공간을 확보하는 방식.
• 메모리 관리에 더 복잡한 알고리즘이 필요하고, 할당 및 해제의 오버헤드가 발생할 수 있습니다.
• 메모리를 동적으로 사용하여 메모리 사용 효율이 높다는 장점이 있음

 

 

 

 

불연속할당 (non-contiguous memory allocation)

프로그램이 연속된 메모리 블록에 할당되지 않고, 여러 곳에 나누에 배치되는 방식. 

 

페이징 (Paging)

• 프로세스를 일정한 크기인 페이지로 나누고, 메모리도 동일한 크기의 프레임으로 나눈 후, 각 페이지를 프레임에 할당하는 방식.
• 페이지 테이블을 사용하여 논리 주소의 페이지 번호를 물리 주소의 프레임 번호로 변환한다.
  (논리 주소는 페이지 번호와 페이지 내부 오프로 구성)
• 페이지와 프레임의 크기가 같아 필요한 프레임에 페이지를 배치함으로써 외부단편화를 방지한다. 하지만 내부단편화가 발생할 수 있다
• 메모리 할당이 유연해지고 메모리 사용 효율이 높아진다.
• 프로세스가 할당받은 프레임이 여러곳에 흩어지면서 캐시 히트율이 낮아질 수 있다.

 

세그멘테이션 (Segmentation)

• 프로세스를 논리적으로 나눈 세그먼트(코드, 데이터, 스택)들을 각각 메모리의 다양한 위치에 할당하는 방식.
• 세그먼트 테이블을 사용하여 각 세그먼트의 시작 주소와 크기를 기록해야 한다.
  (논리 주소는 세그먼트 번호와 세그먼트 내 오프로 구성)
• 프로세스 논리적 구조를 반영하여 메모리 관리가 유연하고 효율적.
• 코드와 데이터가 논리적 단위로 구분되므로, 같은 세그먼트를 다른 프로세스에서 공유할 수 있다.
• 세그먼트 크기가 다양하기 때무넹 빈 공간이 여러조각으로 나뉘어 배치 효율이 떨어질 수 있다. 즉, 외부 단편화가 발생할 수 있다.
• 세그먼트가 너무 작으면 할당/해제가 자주 이루어져 오버헤드가 커질 수 있다.

 

페이지드 세그멘테이션(Paged Segmentation)

• 페이징과 세그멘테이션을 결합한 방식. 프로세스를 세그먼트로 나눈 후, 각 세그먼트를 다시 페이지로 나눠 관리한다.
• 세그먼트 테이블과 각 세그먼트에 대한 페이지 테이블이 필요하다. → 메모리 관리가 복잡. 관리 오버헤드 증가
• 외부단편화를 방지하고 세그멘테이션의 논리적 구분을 유지할 수 있다.
• 메모리 사용 효율성과 프로세스의 구조적 가시성이 높아진다.