Segmentation(세그멘테이션)

 

Segmentation(세그멘테이션)

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일정한 크기로 자르는 Paging과 달리, PCB, Code, Data, Stack 영역 등 논리적 내용을 기반으로 프로그램을 나누는 기법이다.

• 나눠진 하나하나를 Segment라고 부른다.
• PCB, Code, Data 영역은 공유 자원으로 쓰인다.
  • 따라서, 프로세스 간 sharing 에 장점을 가진다.
• Segment는 크기가 다 다르다. 즉, Dynamic Partitioning에 해당한다.
  • 따라서, 외부단편화가 발생한다.
• 연속된 공간에 존재하지 않아도 된다.

장점

• 내부단편화를 해결했다.
• 보호와 공유 기능을 수행한다.
  •  

단점

• 외부단편화가 발생할 수 있다.
  • 너무 큰 단점이라 Segmentation을 잘 사용하지 않는다고 한다.

 

 

Virtual Address & Segment Table Entry

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Page Table Entry 와 유사한 방식으로 구성되어 있다.

Virtual Address

• Segment Number : 세그먼트 번호
• Offset : 세그먼트 내에서 몇번째 줄에 해당하는 지를 나타낸다.

Segment Table Entry

• P(Present bit) : 해당 세그먼트가 메인 메모리에 존재하는 지를 나타내는 비트다.
  • V(Valid bit)라고도 쓰인다.
  • 1bit의 크기로, 0 또는 1의 값을 가진다.
    • 1이면 메인 메모리에 존재, 0이면 메인 메모리에 존재하지 않음을 나타낸다.
• M(Modify bit) : 메인 메모리에 할당된 후 코드가 수정되었는지 여부를 나타낸다.
  • D(Dirty bit)라고도 쓰인다.
  • 1bit의 크기로, 0 또는 1의 값을 가진다.
    • 1이면 수정이 되었다는 뜻, 0이면 수정되지 않았다는 뜻이다.
• Length : 세그먼트의 길이를 나타낸다.(페이지와 달리 세그먼트는 길이가 모두 다르기 때문)
  • Length보다 Offset이 크다면 인터럽트(Segmentation Fault)가 발생한다.
• Segment Base : 세그먼트의 물리 주소 시작점을 의미한다.
  • Segment Base + Offset : 필요한 데이터가 존재하는 물리 주소

 

 

Segment 작동 방식

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1. Segment Number와 Segment Table Ptr을 더해 Segment Table 에 접근한다.
   • STBR(Segment Table Base Register)에는 Segment Table의 시작 주소가 담겨 있다.
2. Present bit를 확인한다.
   • Present bit = 1 이면 (물리 메모리에 세그먼트가 적재되어 있음) 계속 진행한다.
   • Present bit = 0 이면 (물리 메모리에 세그먼트가 없음) 가상 메모리에서 세그먼트를 가져와 물리 메모리에 적재한다.
3. 메인 메모리의 Base + Offset 에 접근한다.
   • Base + Offset > Length 라면 인터럽트(Segmentation Fault)를 발생한다.
     • Segmentation Fault : 잘못된 주소에 접근하려고 하는 상황에 발생하는 오류
4. Main Memory의 Segment에 접근하여 작업을 진행한다.

 

 

Combined Paging and Segmentation

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페이징과 세그멘테이션의 장점들을 결합시킨 기법이다.

• 프로세스는 프로그래머의 재량에 따라 몇 개의 세그먼트로 나눠진다.
• 각 세그먼트는 다시 프레임의 크기와 동일한 크기의 페이지로 나눠진다.
  • '세그먼트 크기 < 페이지 크기'일 경우 하나의 세그먼트가 하나의 페이지 공간을 차지한다.
    • 내부단편화가 발생한다.

• Paging과 Segmentation을 설명할 때 언급했던 필드들이다.
  • Paging 설명은 하단의 게시글을 참조하길 바란다.

가상 메모리(Virtual Memory), 페이징(Paging)

• 세그먼트 테이블을 지나 페이지 테이블에 접근하고 메인 메모리에 접근한다.
• 적재, 변경 작업은 페이지 수준에서 다루어지기 때문에 Segment Table Entry에는 P,M bit가 없다.

장점

• 공유, 보호의 기능을 제공한다.
• 외부단편화를 해결할 수 있다.

단점

• 내부단편화가 더 늘어날 수 있다.

 

 

작동 방식

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1. Segment Number와 Segment Table Ptr를 통해 Segment Table에 접근한다.
2. Segmentation 방식을 사용하며 Page Number를 통해 Page Table에 접근한다.
3. Paging 방식을 사용하며 Offset을 통해 메인 메모리의 Frame에 접근한다.

 

 

 

참고

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세그멘테이션 | 비연속 메모리 할당 | 운영체제

[OS] 메모리 단편화, 페이징, 세그멘테이션

Paging, Segmentation

[Linux] Modify bit(Dirty bit)