2025-11-27

오늘 배운 것

페이징(Paging) & 세그멘테이션(Segmentation)

1. 공통 목적

둘 다 물리 메모리를 효율적으로 관리하기 위한 분할 기법이다. 큰 메모리 공간을 쪼개어 관리함으로써 단편화를 줄이고, 프로세스별 메모리 보호 기능을 강화할 수 있다.

2. 페이징 (Paging)

(1) 개념

가상 메모리와 물리 메모리를 고정 크기 블록으로 나누어 매핑하는 방식이다.

• Page: 가상 메모리의 고정 크기 블록
• Frame: 물리 메모리의 고정 크기 블록
• Page Table: Page와 Frame의 매핑 정보
• MMU: VA → PA 주소 변환 수행

(2) 특징

• 분할 크기가 고정
• 물리 메모리가 연속적이지 않아도 된다
• 논리 주소 구조: [페이지 번호 | 오프셋]
• 물리 주소 계산: Frame 시작 주소 + Offset

(3) 장점 / 단점

• 장점
  • 외부 단편화가 없다
  • 주소 변환 과정이 단순
  • 프로세스를 물리 메모리 곳곳에 흩어 배치할 수 있다
• 단점
  • 내부 단편화가 발생할 수 있다
  • 페이지 테이블 크기 증가
  • TLB 미스 시 주소 변환 오버헤드 증가

3. 세그멘테이션 (Segmentation)

(1) 개념

프로그램 구조(코드, 데이터, 스택 등)에 따라 의미 단위로 가변 크기 분할하는 방식.

• Segment: 의미 있는 단위(코드/데이터/스택 등)
• Segment Table: 세그먼트의 시작 주소(base)와 길이(limit) 저장

논리 주소 구조: [세그먼트 번호 | 오프셋]

(2) 특징

• 분할 크기가 가변
• 사용자/프로그램의 논리적 구조가 그대로 반영됨
• 외부 단편화 발생 가능
• 세그먼트 단위로 접근 권한 설정이 쉬움

(3) 장점 / 단점

• 장점
  • 프로그램 구조와 일치하므로 직관적
  • 세그먼트별 보호 및 접근 제어
• 단점
  • 외부 단편화 발생
  • 세그먼트 크기 관리 어려움

4. Paging vs Segmentation 비교

5. Segmented Paging

세그멘트 안에 페이지를 도입한 구조.

프로그램 논리 구조(세그먼트)와 물리 메모리 효율성(페이징)을 결합한 방식이며, x86 계열에서 널리 사용된다.