๋ฉ์ธ ๋ฉ๋ชจ๋ฆฌ๋ CPU๊ฐ ์ง์ ์ ๊ทผํ ์ ์๋ ๊ธฐ์ต ์ฅ์น
ํ๋ก์ธ์ค๊ฐ ์คํ๋๋ ค๋ฉด ํ๋ก๊ทธ๋จ์ด ๋ฉ๋ชจ๋ฆฌ์ ์ฌ๋ผ์์ผ ํจ
์ฃผ์๊ฐ ํ ๋น๋ ์ผ๋ จ์ ๋ฐ์ดํธ๋ค๋ก ๊ตฌ์ฑ๋์ด ์์
CPU๋ ๋ ์ง์คํฐ๊ฐ ์ง์ํ๋๋๋ก ๋ฉ๋ชจ๋ฆฌ์ ์ ๊ทผํ์ฌ ๋ค์์ ์ํํ ๋ช ๋ น์ด๋ฅผ ๊ฐ์ ธ์ด
๋ช ๋ น์ด ์ํ ์ ๋ฉ๋ชจ๋ฆฌ์ ํ์ํ ๋ฐ์ดํฐ๊ฐ ์์ผ๋ฉด ํด๋น ๋ฐ์ดํฐ๋ฅผ ์ฐ์ ๊ฐ์ ธ์์ผ ํจ
์ด ์ญํ ์ ํ๋ ๊ฒ์ด ๋ฐ๋ก MMU.
-
๋ ผ๋ฆฌ ์ฃผ์๋ฅผ ๋ฌผ๋ฆฌ ์ฃผ์๋ก ๋ณํํด ์ค๋ค.
-
๋ฉ๋ชจ๋ฆฌ ๋ณดํธ๋ ์บ์ ๊ด๋ฆฌ ๋ฑ CPU๊ฐ ๋ฉ๋ชจ๋ฆฌ์ ์ ๊ทผํ๋ ๊ฒ์ ์ด ๊ด๋ฆฌํด ์ฃผ๋ ํ๋์จ์ด์
๋ฉ๋ชจ๋ฆฌ์ ๊ณต๊ฐ์ด ํ์ ์ ์ด๊ธฐ ๋๋ฌธ์, ์ฌ์ฉ์์๊ฒ ๋ ๋ง์ ๋ฉ๋ชจ๋ฆฌ๋ฅผ ์ ๊ณตํ๊ธฐ ์ํด '๊ฐ์ ์ฃผ์'๋ผ๋ ๊ฐ๋ ์ด ๋ฑ์ฅ (๊ฐ์ ์ฃผ์๋ ํ๋ก๊ทธ๋จ ์์์ ์ฌ์ฉ์๊ฐ ๋ณด๋ ์ฃผ์ ๊ณต๊ฐ์ด๋ผ๊ณ ๋ณด๋ฉด ๋จ)
์ด ๊ฐ์ ์ฃผ์์์ ์ค์ ๋ฐ์ดํฐ๊ฐ ๋ด๊ฒจ ์๋ ๊ณณ์ ์ ๊ทผํ๊ธฐ ์ํด์ ๋น ๋ฅธ ์ฃผ์ ๋ณํ์ด ํ์ํ๋ฐ, ์ด๋ฅผ MMU๊ฐ ๋์์ฃผ๋ ๊ฒ
์ฆ, MMU์ ์ญํ ์ ๋ค์๊ณผ ๊ฐ๋ค๊ณ ๋งํ ์ ์๋ค.
MMU๊ฐ ์ง์๋์ง ์์ผ๋ฉด, physical address๋ฅผ ์ง์ ์ ๊ทผํด์ผ ํ๊ธฐ ๋๋ฌธ์ ๋ถ๋ด์ด ์๋ค.
MMU๋ ์ฌ์ฉ์๊ฐ ๊ธฐ์ต์ฅ์๋ฅผ ์ผ์ผ์ด ํ ๋นํด์ผ ํ๋ ๋ถํธ์ ์์ ์ค๋ค.
ํ๋ก์ธ์ค์ ํฌ๊ธฐ๊ฐ ์ค์ ๋ฉ๋ชจ๋ฆฌ์ ์ฉ๋์ ์ด๊ณผํด๋ ์คํ๋ ์ ์๊ฒ ํด์ค๋ค.
๋ํ ๋ฉ์ธ ๋ฉ๋ชจ๋ฆฌ์ ์ง์ ์ ๊ทผ์ ๋นํจ์จ์ ์ด๋ฏ๋ก, CPU์ ๋ฉ์ธ ๋ฉ๋ชจ๋ฆฌ ์๋๋ฅผ ๋ง์ถ๊ธฐ ์ํด ์บ์๊ฐ ์กด์ฌํจ
ํ๋ก์ธ์ค๋ ๋ ๋ฆฝ์ ์ธ ๋ฉ๋ชจ๋ฆฌ ๊ณต๊ฐ์ ๊ฐ์ ธ์ผ ๋๊ณ , ์์ ์ ๊ณต๊ฐ๋ง ์ ๊ทผํด์ผ ํจ
๋ฐ๋ผ์ ํ ํ๋ก์ธ์ค์๊ฒ ํฉ๋ฒ์ ์ธ ์ฃผ์ ์์ญ์ ์ค์ ํ๊ณ , ์๋ชป๋ ์ ๊ทผ์ด ์ค๋ฉด trap์ ๋ฐ์์ํค๋ฉฐ ๋ณดํธํจ
base์ limit ๋ ์ง์คํฐ๋ฅผ ํ์ฉํ ๋ฉ๋ชจ๋ฆฌ ๋ณดํธ ๊ธฐ๋ฒ
base ๋ ์ง์คํฐ๋ ๋ฉ๋ชจ๋ฆฌ์์ ํ๋ก์ธ์ค ์์์ฃผ์๋ฅผ ๋ฌผ๋ฆฌ ์ฃผ์๋ก ์ ์ฅ limit ๋ ์ง์คํฐ๋ ํ๋ก์ธ์ค์ ์ฌ์ด์ฆ๋ฅผ ์ ์ฅ
์ด๋ก์จ ํ๋ก์ธ์ค์ ์ ๊ทผ ๊ฐ๋ฅํ ํฉ๋ฒ์ ์ธ ๋ฉ๋ชจ๋ฆฌ ์์ญ(x)์
base <= x < base+limit
์ด ์์ญ ๋ฐ์์ ์ ๊ทผ์ ์๊ตฌํ๋ฉด trap์ ๋ฐ์์ํค๋ ๊ฒ
์์ ์ฑ์ ์ํด base์ limit ๋ ์ง์คํฐ๋ ์ปค๋ ๋ชจ๋์์๋ง ์์ ๊ฐ๋ฅํ๋๋ก ์ค๊ณ (์ฌ์ฉ์ ๋ชจ๋์์๋ ์ง์ ๋ณ๊ฒฝํ ์ ์๋๋ก)
์ค์ ๋ฉ๋ชจ๋ฆฌ์ ์ฌ์ด์ฆ๋ณด๋ค ๋ ํฐ ์ฌ์ด์ฆ์ ๋ฉ๋ชจ๋ฆฌ๋ฅผ ํ๋ก์ธ์ค์ ํ ๋นํ ์ํฉ
ํ์ด์ง ๊ธฐ๋ฒ๊ณผ ๊ฐ์ ๋ฉ๋ชจ๋ฆฌ ๊ด๋ฆฌ ๊ธฐ๋ฒ์ ์ฌ์ฉ์๊ฐ ๋์น์ฑ์ง ๋ชปํ๋๋ก ๋์์์ ํตํด ๋ฉ๋ชจ๋ฆฌ๋ฅผ ํ ๋นํด ์ค (๊ฐ์ ๋ฉ๋ชจ๋ฆฌ๋ฅผ ์ด์ฉํด์)
๊ณผํ ๋น ์ํฉ์ ๋ํด์ ์ฌ์ฉ์๋ฅผ ์์ธ ๊ฒ์ ๋คํฌ๋งํ ์ํฉ์ด ์กด์ฌํจ
- ํ๋ก์ธ์ค ์คํ ๋์ค ํ์ด์ง ํดํธ ๋ฐ์
- ํ์ด์ง ํดํธ๋ฅผ ๋ฐ์์ํจ ํ์ด์ง ์์น๋ฅผ ๋์คํฌ์์ ์ฐพ์
- ๋ฉ๋ชจ๋ฆฌ์ ๋น ํ๋ ์์ ํ์ด์ง๋ฅผ ์ฌ๋ ค์ผ ํ๋๋ฐ, ๋ชจ๋ ๋ฉ๋ชจ๋ฆฌ๊ฐ ์ฌ์ฉ ์ค์ด๋ผ ๋น ํ๋ ์์ด ์์
์ด๋ฌํ ๊ณผํ ๋น์ ํด๊ฒฐํ๊ธฐ ์ํด์ , ๋น ํ๋ ์์ ํ๋ณดํ ์ ์์ด์ผ ํจ
-
๋ฉ๋ชจ๋ฆฌ์ ์ฌ๋ผ์ ์๋ ํ ํ๋ก์ธ์ค๋ฅผ ์ข ๋ฃ์์ผ ๋น ํ๋ ์์ ์ป์
-
ํ๋ก์ธ์ค ํ๋๋ฅผ swap outํ๊ณ , ์ด ๊ณต๊ฐ์ ๋น ํ๋ ์์ผ๋ก ํ์ฉ
swapping ๊ธฐ๋ฒ์ ํตํด ๊ณต๊ฐ์ ๋ฐ๊ฟ์น๊ธฐํ๋ 2๋ฒ ๋ฐฉ๋ฒ๊ณผ๋ ๋ฌ๋ฆฌ 1๋ฒ์ ์ฌ์ฉ์์๊ฒ ํ์ด์ง ์์คํ ์ ๋คํฌ ๊ฐ๋ฅ์ฑ์ด ๋งค์ฐ ๋์์ ํ๋ฉด ์ ๋จ
(ํ์ด์ง ๊ธฐ๋ฒ์ ์ฌ์ฉ์ ๋ชจ๋ฅด๊ฒ ์์คํ ๋ฅ๋ฅ ์ ๋์ด๊ธฐ ์ํด ์ ํํ ์ผ์ด๋ฏ๋ก ๋คํค์ง ์๊ฒ ์ฒ๋ฆฌํด์ผ ํ๋ค)
๋ฐ๋ผ์, 2๋ฒ๊ณผ ๊ฐ์ ํด๊ฒฐ์ฑ ์ ํตํด ํ์ด์ง ๊ต์ฒด๊ฐ ์ด๋ฃจ์ด์ ธ์ผ ํจ
๋ฉ๋ชจ๋ฆฌ ๊ณผํ ๋น์ด ๋ฐ์ํ์ ๋, ํ๋ก์ธ์ค ํ๋๋ฅผ swap outํด์ ๋น ํ๋ ์์ ํ๋ณดํ๋ ๊ฒ
-
ํ๋ก์ธ์ค ์คํ ๋์ค ํ์ด์ง ๋ถ์ฌ ๋ฐ์
-
ํ์ด์ง ํดํธ๋ฅผ ๋ฐ์์ํจ ํ์ด์ง ์์น๋ฅผ ๋์คํฌ์์ ์ฐพ์
-
๋ฉ๋ชจ๋ฆฌ์ ๋น ํ๋ ์์ด ์๋์ง ํ์ธ
๋น ํ๋ ์์ด ์์ผ๋ฉด ํด๋น ํ๋ ์์ ์ฌ์ฉ
๋น ํ๋ ์์ด ์์ผ๋ฉด, victim ํ๋ ์์ ์ ์ ํด ๋์คํฌ์ ๊ธฐ๋กํ๊ณ ํ์ด์ง ํ ์ด๋ธ์ ์ ๋ฐ์ดํธํจ
-
๋น ํ๋ ์์ ํ์ด์ง ํดํธ๊ฐ ๋ฐ์ํ ํ์ด์ง๋ฅผ ์ฌ๋ฆฌ๊ณ , ํ์ด์ง ํ ์ด๋ธ ์ ๋ฐ์ดํธ
ํ์ด์ง ๊ต์ฒด๊ฐ ์ด๋ฃจ์ด์ง๋ฉด ์๋ฌด ์ผ์ด ์๋ ๊ฒ ์ฒ๋ผ ํ๋ก์ธ์ค๋ฅผ ๊ณ์ ์ํ์์ผ์ฃผ๋ฉด์ ์ฌ์ฉ์๊ฐ ์์ง ๋ชปํ๋๋ก ํด์ผ ํจ
์ด๋, ์๋ฌด ์ผ๋ ์ผ์ด๋์ง ์์ ๊ฒ์ฒ๋ผ ํ๋ ค๋ฉด, ํ์ด์ง ๊ต์ฒด ๋น์ ์ค๋ฒํค๋๋ฅผ ์ต๋ํ ์ค์ฌ์ผ ํจ
์ด์ฒ๋ผ ๋น ํ๋ ์์ด ์๋ ์ํฉ์์ victim ํ๋ ์์ ๋น์ธ ๋์ ์ํ๋ ํ์ด์ง๋ฅผ ํ๋ ์์ผ๋ก ์ฌ๋ฆด ๋ ๋ ๋ฒ์ ๋์คํฌ ์ ๊ทผ์ด ์ด๋ฃจ์ด์ง
ํ์ด์ง ๊ต์ฒด๊ฐ ๋ง์ด ์ด๋ฃจ์ด์ง๋ฉด, ์ด์ฒ๋ผ ์ ์ถ๋ ฅ ์ฐ์ฐ์ด ๋ง์ด ๋ฐ์ํ๊ฒ ๋๋ฉด์ ์ค๋ฒํค๋ ๋ฌธ์ ๊ฐ ๋ฐ์ํจ
๋ณ๊ฒฝ๋นํธ๋ฅผ ๋ชจ๋ ํ์ด์ง๋ง๋ค ๋ฌ์, victim ํ์ด์ง๊ฐ ์ ํด์ง๋ฉด ํด๋น ํ์ด์ง์ ๋นํธ๋ฅผ ํ์ธ
ํด๋น ๋นํธ๊ฐ set ์ํ๋ฉด? โ ํด๋น ํ์ด์ง ๋ด์ฉ์ด ๋์คํฌ ์์ ํ์ด์ง ๋ด์ฉ๊ณผ ๋ฌ๋ผ์ก๋ค๋ ๋ป (์ฆ, ํ์ด์ง๊ฐ ๋ฉ๋ชจ๋ฆฌ ์ฌ๋ผ์จ ์ดํ ํ ๋ฒ์ด๋ผ๋ ์์ ์ด ์ผ์ด๋ฌ๋ ๊ฒ. ๋ฐ๋ผ์ ์ด๊ฑด ๋์คํฌ์ ๊ธฐ๋กํด์ผ ํจ)
bit๊ฐ clear ์ํ๋ผ๋ฉด? โ ๋์คํฌ ์์ ํ์ด์ง ๋ด์ฉ๊ณผ ๋ฉ๋ชจ๋ฆฌ ์์ ํ์ด์ง๊ฐ ์ ํํ ์ผ์นํ๋ ์ํฉ (์ฆ, ๋์คํฌ์ ๋ด์ฉ์ด ๊ฐ์์ ๊ธฐ๋กํ ํ์๊ฐ ์์)
๋นํธ๋ฅผ ํ์ฉํด ๋์คํฌ์ ๊ธฐ๋กํ๋ ํ์๋ฅผ ์ค์ด๋ฉด์ ์ค๋ฒํค๋์ ๋ํ ์๋ฅผ ์ต๋ ์ ๋ฐ์ผ๋ก ๊ฐ์์ํค๋ ๋ฐฉ๋ฒ์
ํ์ด์ง ๊ต์ฒด ์๊ณ ๋ฆฌ์ฆ์ ์ํฉ์ ๋ฐ๋ผ ์ ์ ํํด์ผ ํจ
ํ์ฌ ์ํฉ์์ ํ์ด์ง ํดํธ๋ฅผ ๋ฐ์ํ ํ๋ฅ ์ ์ต๋ํ ์ค์ฌ์ค ์ ์๋ ๊ต์ฒด ์๊ณ ๋ฆฌ์ฆ์ ์ฌ์ฉ
FIFO
OPT
LRU
์ฃผ๊ธฐ์ต์ฅ์น์ ์ ์ฅ๋ ๋ด์ฉ์ ์ผ๋ถ๋ฅผ ์์๋ก ์ ์ฅํด๋๋ ๊ธฐ์ต์ฅ์น
CPU์ ์ฃผ๊ธฐ์ต์ฅ์น์ ์๋ ์ฐจ์ด๋ก ์ฑ๋ฅ ์ ํ๋ฅผ ๋ฐฉ์งํ๊ธฐ ์ํ ๋ฐฉ๋ฒ
CPU๊ฐ ์ด๋ฏธ ๋ดค๋๊ฑธ ๋ค์ ์ฌ์ ๊ทผํ ๋, ๋ฉ๋ชจ๋ฆฌ ์ฐธ์กฐ ๋ฐ ์ธ์ถ ๊ณผ์ ์ ๋ํ ๋น์ฉ์ ์ค์ด๊ธฐ ์ํด ์บ์์ ์ ์ฅํด๋ ๋ฐ์ดํฐ๋ฅผ ํ์ฉํ๋ค
์บ์๋ ํ๋ฆฌํ๋กญ ์์๋ก ๊ตฌ์ฑ๋์ด SRAM์ผ๋ก ๋์ด์์ด์ DRAM๋ณด๋ค ๋น ๋ฅธ ์ฅ์ ์ ์ง๋
CPU์์ ์ฃผ์๋ฅผ ์ ๋ฌ โ ์บ์ ๊ธฐ์ต์ฅ์น์ ๋ช ๋ น์ด ์กด์ฌํ๋์ง ํ์ธ
(์กด์ฌ) Hit
ํด๋น ๋ช ๋ น์ด๋ฅผ CPU๋ก ์ ์ก โ ์๋ฃ
(๋น์กด์ฌ) Miss
๋ช ๋ น์ด๋ฅผ ๊ฐ๊ณ ์ฃผ๊ธฐ์ต์ฅ์น๋ก ์ ๊ทผ โ ํด๋น ๋ช ๋ น์ด๋ฅผ ๊ฐ์ง ๋ฐ์ดํฐ ์ธ์ถ โ ํด๋น ๋ช ๋ น์ด ๋ฐ์ดํฐ๋ฅผ ์บ์์ ์ ์ฅ โ ํด๋น ๋ช ๋ น์ด๋ฅผ CPU๋ก ์ ์ก โ ์๋ฃ
์ด์ฒ๋ผ ์บ์๋ฅผ ์ ํ์ฉํ๋ค๋ฉด ๋น์ฉ์ ๋ง์ด ์ค์ผ ์ ์์
๋ฐ๋ผ์ CPU๊ฐ ์ด๋ค ๋ฐ์ดํฐ๋ฅผ ์ํ ์ง ์ด๋ ์ ๋ ์์ธกํ ์ ์์ด์ผ ํจ
(์บ์์ ๋ง์ด ํ์ฉ๋๋ ์ธ๋ชจ ์๋ ์ ๋ณด๊ฐ ๋ค์ด์์ด์ผ ์ฑ๋ฅ์ด ๋์์ง)
์ ์ค๋ฅ ์ ๊ทน๋ํ์ํค๊ธฐ ์ํด ์ฌ์ฉ๋๋ ๊ฒ์ด ๋ฐ๋ก ์ง์ญ์ฑ์ ์๋ฆฌ
๊ธฐ์ต ์ฅ์น ๋ด์ ์ ๋ณด๋ฅผ ๊ท ์ผํ๊ฒ ์ก์ธ์ค ํ๋ ๊ฒ์ด ์๋๋ผ ํ ์๊ฐ์ ํน์ ๋ถ๋ถ์ ์ง์ค์ ์ผ๋ก ์ฐธ์กฐํ๋ ํน์ฑ
์ง์ญ์ฑ์ ์ข ๋ฅ๋ ์๊ฐ๊ณผ ๊ณต๊ฐ์ผ๋ก ๋๋์ด์ง
์๊ฐ ์ง์ญ์ฑ : ์ต๊ทผ์ ์ฐธ์กฐ๋ ์ฃผ์์ ๋ด์ฉ์ ๊ณง ๋ค์์๋ ์ฐธ์กฐ๋๋ ํน์ฑ
๊ณต๊ฐ ์ง์ญ์ฑ : ์ค์ ํ๋ก๊ทธ๋จ์ด ์ฐธ์กฐ๋ ์ฃผ์์ ์ธ์ ํ ์ฃผ์์ ๋ด์ฉ์ด ๋ค์ ์ฐธ์กฐ๋๋ ํน์ฑ
๋น๋ฒํ๊ฒ ์ฌ์ฉ๋๋ ๋ฐ์ดํฐ๋ค์ ์บ์์ ์ ์ฅํ๋๋ผ๋, ๋ด๊ฐ ํ์ํ ๋ฐ์ดํฐ๋ฅผ ์บ์์์ ์ฐพ์ ๋ ๋ชจ๋ ๋ฐ์ดํฐ๋ฅผ ์ํํ๋ ๊ฒ์ ์๊ฐ ๋ญ๋น๋ค.
์ฆ, ์บ์์ ๋ชฉ์ ๋ฐ์ดํฐ๊ฐ ์ ์ฅ๋์ด ์์ ๋ ๋ฐ๋ก ์ ๊ทผํ์ฌ ์ถ๋ ฅํ ์ ์์ด์ผ ์บ์ ํ์ฉ์ด ์๋ฏธ ์์ด์ง
๋ฐ๋ผ์ ์บ์์ ๋ฐ์ดํฐ๋ฅผ ์ ์ฅํ ์, ์๋ฃ๊ตฌ์กฐ๋ฅผ ํ์ฉํด ๋ฌถ์ด์ ์ ์ฅํ๋๋ฐ ์ด๋ฅผ ์บ์ฑ ๋ผ์ธ
์ด๋ผ๊ณ ๋ถ๋ฅธ๋ค.
์ฆ, ์บ์์ ์ ์ฅํ๋ ๋ฐ์ดํฐ์ ๋ฐ์ดํฐ์ ๋ฉ๋ชจ๋ฆฌ ์ฃผ์๋ฅผ ํจ๊ป ์ ์ฅํ๋ฉด์ ๋น ๋ฅด๊ฒ ์ํ๋ ์ ๋ณด๋ฅผ ์ฐพ์ ์ ์์ (set์ด๋ map ๋ฑ์ ํ์ฉ)