수정하기 - 가상 메모리의 논리적 주소와 물리적 주소는 어떻게 변환되나요?

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가상 메모리의 논리적 주소와 물리적 주소 간의 변환 과정은 운영 체제와 하드웨어의 협작을 통해 이루어집니다. 이 과정은 다음과 같은 단계로 진행됩니다:    1.   가상 주소 공간  : 프로그램이 실행될 때 운영 체제는 각 프로그램에 대해 고유한 가상 주소 공간을 제공합니다. 이 주소 공간은 프로그램이 사용할 수 있는 주소 범위로, 물리 메모리와는 별개입니다. 즉, 각 프로그램은 자신의 메모리 주소를 가진 것처럼 보이지만, 실제 물리 메모리는 공유됩니다.    2.   페이지와 프레임  : 가상 메모리는 페이지(page)라는 고정된 크기의 블록으로 나뉘고, 물리 메모리는 프레임(frame)이라는 같은 크기의 블록으로 나뉩니다. 이 크기는 일반적으로 4KB 또는 8KB입니다. 페이지와 프레임은 동일한 크기를 가져야 합니다.    3.   페이지 테이블  : 운영 체제는 각 프로세스에 대한 페이지 테이블을 유지합니다. 페이지 테이블은 가상 주소와 물리 주소 간의 매핑 정보를 담고 있습니다. 이 테이블에는 각 가상 페이지가 어떤 물리 프레임에 로드되어 있는지를 기록하고 있습니다.    4.   주소 변환  : 프로그램이 하나의 가상 주소를 참조할 때, 이 주소는 다음과 같이 변환됩니다:     -   가상 주소 분해  : 먼저, 가상 주소를 페이지 번호와 오프셋으로 분해합니다. 예를 들어, 32비트 가상 주소가 주어지면, 상위 비트는 페이지 번호, 하위 비트는 페이지 내의 오프셋을 나타냅니다.     -   페이지 테이블 조회  : 분해된 페이지 번호를 사용하여 페이지 테이블을 조회하고, 해당 페이지가 맵핑된 물리 프레임 번호를 찾습니다.     -   물리 주소 생성  : 물리 프레임 번호와 오프셋을 결합하여 최종 물리 주소를 생성합니다. 이 물리 주소는 실제 메모리 내의 위치를 가리킵니다.    5.   페이지 폴트 처리  : 만약 프로그램이 접근하는 가상 주소가 페이지 테이블에 없는 경우(즉, 해당 페이지가 메모리에 로드되지 않은 경우), 페이지 폴트가 발생하게 됩니다. 이때 운영 체제는 페이지를 디스크에서 읽어와 메모리에 적재하고, 페이지 테이블을 업데이트하여 다시 주소 변환을 시도합니다.    6.   쉬운 예시  : 예를 들어, 가상의 주소가 0x00001234라고 가정할 때, <a href='https://sangseek.com/sangseeks/페이지 크기/ko'>페이지 크기</a>가 4KB(2^12 바이트)라고 하면:     - 페이지 번호 = 0x00001234 / 4096 = 0 (<a href='https://sangseek.com/sangseeks/페이지 인/ko'>페이지 인</a>덱스)     - 오프셋 = 0x00001234 % 4096 = 0x1234 (오프셋)     페이지 테이블을 통해 물리 프레임 번호를 찾고, 오프셋을 더하여 최종 물리 주소를 구합니다.    위와 같은 과정을 통해 가상 메모리의 논리적 주소는 물리적 주소로 변환됩니다. 이 시스템 덕분에 프로세스는 연속적인 메모리 공간을 갖는 것처럼 느끼게 되며, 메모리의 <a href='https://sangseek.com/sangseeks/효율적 관리/ko'>효율적 관리</a>를 통해 다양한 프로세스가 동시에 실행될 수 있습니다.