페이지 교체 알고리즘을 이해하는 방법

페이지 교체 알고리즘 이해: 페이지 오류가 발생할 때 운영 체제 메모리에 사용 가능한 페이지가 없으면 운영 체제는 메모리에서 페이지를 선택하고 메모리 밖으로 이동하여 페이지 공간을 확보해야 합니다. 제거할 페이지를 선택하는 데 사용되는 규칙을 페이지 교체 알고리즘이라고 합니다.

주소 매핑 과정에서 접근하려는 페이지가 메모리에 없는 것으로 확인되면 페이지 폴트 인터럽트가 발생합니다. 페이지 부재가 발생할 때 운영 체제 메모리에 사용 가능한 페이지가 없으면 운영 체제는 메모리에서 페이지를 선택하고 해당 페이지를 메모리 밖으로 이동하여 페이지가 전송될 공간을 확보해야 합니다. 제거할 페이지를 선택하는 데 사용되는 규칙을 페이지 교체 알고리즘이라고 합니다.

최적 교체 알고리즘(OPT)

이상적인 페이지 교체 알고리즘이지만 실제로 구현하는 것은 불가능합니다. 이 알고리즘의 기본 아이디어는 페이지 오류가 발생하면 일부 페이지가 메모리에 있으며 그 중 하나는 곧 액세스되고(다음 명령어의 페이지도 포함) 다른 페이지는 10까지 액세스되지 않을 수 있다는 것입니다. 또는 100 또는 1000개의 명령을 액세스하기 전에 각 페이지에는 페이지에 처음 액세스하기 전에 실행해야 할 명령의 수를 표시할 수 있습니다. 최적의 페이지 교체 알고리즘은 단순히 가장 큰 마크업이 있는 페이지를 교체해야 한다고 명시합니다. 이 알고리즘의 유일한 문제점은 구현할 수 없다는 것입니다. 페이지 오류가 발생하면 운영 체제는 각 페이지에 다음에 액세스할 시기를 알 수 없습니다. 비록 이 알고리즘을 구현하는 것은 불가능하지만 최적 페이지 교체 알고리즘을 사용하면 달성 가능한 알고리즘의 성능을 측정하고 비교할 수 있습니다.

선입선출 교체 알고리즘(FIFO)

가장 간단한 페이지 교체 알고리즘은 FIFO(선입선출) 방식입니다. 이 알고리즘의 핵심은 항상 주 메모리에 가장 오랫동안 머물렀던(즉, 가장 오래된) 페이지를 선택하여 교체하는 것, 즉 메모리에 먼저 들어가고 메모리에서 먼저 나가는 페이지를 선택하는 것입니다. 그 이유는 메모리로 전송된 가장 빠른 페이지가 방금 메모리로 전송된 페이지보다 더 이상 사용되지 않을 가능성이 높기 때문입니다. FIFO 대기열을 생성하여 모든 페이지를 메모리에 저장합니다. 교체된 페이지는 항상 대기열의 선두에 배치됩니다. 페이지가 메모리에 저장되면 대기열 끝에 삽입됩니다.

이 알고리즘은 주소 공간이 선형 순서로 액세스되는 경우에만 이상적입니다. 그렇지 않으면 효율적이지 않습니다. 자주 액세스되는 페이지는 주 메모리에 가장 오래 머무르는 경향이 있고 결과적으로 "오래된" 페이지이므로 교체해야 하기 때문입니다.

FIFO의 또 다른 단점은 스토리지 블록을 추가할 때 페이지 폴트 인터럽트 비율이 증가하는 비정상적인 현상이 있다는 것입니다. 물론 이러한 이상 현상을 일으키는 페이지 방향은 실제로 매우 드뭅니다.

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