Ch 5. Large and Fast: Exploiting Memory Hierarchy - (4)

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4. Virtual memory

Virtual Memory
- 2 storage levels
  - primary (DRAM)
  - secondary (Hard Disk)
- OS: memory 공유, program 보호
  - multiple processes은 메모리를 공유
  - 한 메모리를 다른 program이 access하는 문제 방지(중요)
- 각 program이 개인의 memory를 독점한다고 착각 => multi-processing system
  - Complier, linker, loader simplified
- virtual address
  - process의 address space 내부에 memory 전달
- physical address
  - physical memory location 접근
- physical memory 보다 더 많은 메모리를 사용가능
  - address space of each job > physical memory
  - total memory of all jobs » physical memory
- 일부는 main memory, 잘 사용하지 않는 것은 하드디스크에 저장 (cache처럼 활용)

Address Translation
- Program은 virtual addresses 사용
  - Relocation: 프로그램은 다시 컴파일하거나 다시 연결하지 않고도 physical memory의 어느 곳이든 load 가능
- Hardware는 virtual 제공 => physical mapping
  - translation table 필요
- virtual address가 main memory에 없는경우 OS가 miss 처리
  - page fault -> missing data를 읽음 -> translation 생성 -> instruction 재실행
Pages: Virtual Memory Blocks
- virtual address -> physical address Mapping (Translation)
  - virtual address = virtual page number + page offset
  - physical address = physical page number + page offset
Page Faults
- Virtual memory miss
- 데이터가 메모리에 없는 경우, disk에서 가져옴
- page fault를 줄이기 위해 -> LRU 사용
- writeback 사용, write-through 비쌈
Page Tables
- full table that index memory
- main-memory안에 포함
- 각 program은 각 page table을 가지고 있음
- page table register
  - page table 시작을 point

TLB(Translation Lookaside Buffer)
- a special cache for address translations
- page table의 일부를 포함
- performance 향상: locality of reference to page table
- TLB Hit이고 Cache에 있으면 Cache -> CPU
- TLB Hit이고 Cache에 없으면 Main Memory -> Cache -> Main Memory
- TLB Miss이면 Exception: 다시 page table을 TLB로 가져오는 작업
- fully associative