메모리·페이지 교체

실기 학습 목표

주소 변환과 페이지 교체를 각각 표로 푼다.

핵심 이론

페이지 크기 B에서 가상주소 A의 페이지 번호는 A를 B로 나눈 몫, 변위는 나머지다. 페이지 테이블의 프레임 번호 F를 찾으면 물리주소는 F×B+변위다.

페이지가 메모리에 없으면 페이지 부재가 발생한다. 빈 프레임의 최초 적재도 부재 횟수에 포함하는지 문제 조건을 확인한다.

FIFO는 먼저 적재한 페이지, LRU는 가장 오래 참조되지 않은 페이지, LFU는 참조 횟수가 가장 적은 페이지를 교체한다. LFU의 재적재 시 횟수와 동률 규칙은 주어진 정의를 따른다.

참조열마다 적중·부재, 프레임 내용, 최근 참조 시각·빈도를 갱신한다. 적중 시 LRU의 최근성은 바뀌지만 FIFO 적재 순서는 바뀌지 않는다. 최적 교체는 앞으로 가장 늦게 참조될 페이지를 고른다.

개념 도식

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페이지 부재와 교체는 같은 횟수가 아니다

참조한 페이지가 프레임에 없으면 페이지 부재다. 빈 프레임이 있으면 그곳에 넣고, 가득 찼으면 교체 규칙으로 기존 페이지를 고른다. 초기 적재도 부재에 포함되므로 실제로 쫓아낸 페이지 수만 세면 답이 작아진다.

LRU는 마지막 사용이 가장 오래된 페이지, LFU는 사용 횟수가 가장 적은 페이지를 선택한다. 같은 횟수일 때의 처리 규칙은 지문을 따른다. 이미 있는 페이지를 다시 읽는 hit에서도 LRU의 최근 사용 시점과 LFU의 횟수가 갱신된다.

주소 변환은 가상주소를 페이지 크기로 나눈 몫이 페이지 번호, 나머지가 변위다. 페이지 크기 1024, 주소 2500이면 페이지 2·변위 452다. 페이지 2가 프레임 7에 있다면 물리주소는 7×1024+452=7620이다. 페이지 번호와 프레임 번호를 바꿔 넣지 않는다.

풀이 예시

빈 페이지 프레임은 3개다. LFU에서 참조 횟수는 페이지가 프레임에 들어온 뒤부터 세며 재적재 시 1로 시작한다. 횟수가 같으면 먼저 적재된 페이지를 교체한다. 참조열 1, 2, 1, 3, 2, 4, 2, 5, 1을 처리할 때 페이지 부재 횟수를 쓰시오. 최초 적재도 센다.

예시 정답

5

풀이 과정

1,2,3의 최초 적재가 세 번이다. 4를 요청하면 횟수 1인 3을 교체하고, 5를 요청하면 횟수 1인 4를 교체한다. 1과 2는 재참조로 빈도가 높아 유지되므로 전체 부재는 5번이다.

답안 점검

위 풀이 예시의 답을 가린 뒤, 핵심 이론의 규칙을 적용해 직접 풀어 보세요. 코드와 계산 문제는 중간값·단위·최종 출력의 순서를, 용어 문제는 지문의 핵심 단서와 답의 의미를 점검하세요. 해설과 다른 부분이 있으면 어느 조건을 놓쳤는지 확인하고 연결된 실기 문제로 다시 연습하세요.