주기억장치 관리 전략

주기억장치 관리 전략 알고 계신가요? 컴퓨터에서 실행 중인 프로그램은 주기억장치(RAM)에 적재되어야 합니다. 그러나 주기억장치는 용량이 제한적이기 때문에 운영체제는 이를 효율적으로 관리해야 합니다. 이를 위해 사용되는 주요 전략으로는 반입 전략, 배치 전략, 교체 전략, 분할 할당 기법이 있습니다. 이번 글에서는 각각의 개념과 특징을 살펴보겠습니다.

반입 전략 (Fetch Strategy)

반입 전략은 실행할 프로그램이나 데이터가 보조기억장치(예: HDD, SSD)에서 주기억장치로 로드되는 방식을 결정하는 전략입니다. 대표적인 반입 전략에는 다음과 같은 방법이 있습니다.

요구 반입 (Demand Fetch): 프로그램 실행 시 실제로 필요한 페이지나 세그먼트만을 메모리에 로드하는 방식으로, 메모리 낭비를 줄일 수 있지만 초기 실행 속도가 느려질 수 있습니다.
예측 반입 (Prefetching): 실행 패턴을 분석하여 앞으로 필요할 것으로 예상되는 데이터를 미리 로드하는 방식으로, 캐시 히트율을 높이고 성능을 개선할 수 있습니다.

배치 전략 (Placement Strategy)

배치 전략은 새로운 프로세스를 주기억장치의 어느 위치에 배치할 것인지 결정하는 방법입니다. 주요 배치 전략은 다음과 같습니다.

최초 적합 (First Fit): 프로세스를 가장 먼저 발견한 적절한 크기의 빈 공간에 배치합니다.
최적 적합 (Best Fit): 프로세스를 수용할 수 있는 가장 작은 빈 공간에 배치하여 메모리 낭비를 최소화합니다.
최악 적합 (Worst Fit): 가장 큰 빈 공간에 배치하여 큰 블록을 남겨 이후의 할당이 용이하도록 합니다.

교체 전략 (Replacement Strategy)

교체 전략은 주기억장치가 가득 찼을 때 어떤 페이지나 데이터를 제거할 것인지를 결정하는 방법입니다. 대표적인 페이지 교체 알고리즘은 다음과 같습니다.

FIFO (First In, First Out): 가장 먼저 메모리에 들어온 페이지를 가장 먼저 제거하는 방식으로, 구현이 간단하지만 성능이 떨어질 수 있습니다.
LRU (Least Recently Used): 가장 오랫동안 사용되지 않은 페이지를 제거하는 방식으로, 과거의 접근 패턴을 반영하여 성능이 우수합니다.
LFU (Least Frequently Used): 사용 빈도가 가장 낮은 페이지를 제거하는 방식으로, 자주 참조되는 페이지를 유지할 수 있습니다.
최적 페이지 교체 (Optimal Page Replacement): 앞으로 가장 오랫동안 사용되지 않을 페이지를 제거하는 방식이지만, 미래의 접근 패턴을 알아야 하므로 실제로 구현하기 어렵습니다.

분할 할당 기법 (Memory Partitioning)

분할 할당 기법은 주기억장치를 여러 개의 블록으로 나누어 프로세스에 할당하는 방법입니다. 주요 기법은 다음과 같습니다.

고정 분할 할당 (Fixed Partitioning): 메모리를 미리 정해진 크기의 블록으로 나누어 각 프로세스에 할당하는 방식으로, 내부 단편화가 발생할 수 있습니다.
가변 분할 할당 (Dynamic Partitioning): 실행 중인 프로그램의 크기에 따라 동적으로 메모리를 할당하는 방식으로, 외부 단편화가 발생할 수 있습니다.

결론

주기억장치 관리는 시스템의 성능을 최적화하기 위한 중요한 요소입니다. 반입 전략, 배치 전략, 교체 전략, 분할 할당 기법을 적절히 조합하여 운영체제가 메모리를 효율적으로 활용하면, 프로세스의 실행 속도를 높이고 시스템의 안정성을 유지할 수 있습니다. 적절한 전략을 선택하는 것이 시스템 설계에서 중요한 역할을 합니다.

메모리(RAM, Random Access Memory)