I. 가상메모리 페이징 속도향상, TLB
가. TLB(Translation Look-aside Buffer)의 정의
자주 참조되는 가상 메모리 주소를 실제 메모리 주소로 매핑 시 성능 개선 위해 MMU에서 사용하는 고속 캐시
나. TLB의 특징
| 특징 | 설명 |
| 변환 결과 테이블 | – 매번 주소를 변환하는 대신 변환 결과를 테이블에 저장하여 사용 |
| 특수 고속 캐시 | – 페이지 테이블 항목에 대한 특수 고속 캐시 사용하여 메모리 참조시간 단축 |
II. TLB의 개념도 및 동작원리
가. TLB의 개념도
나. TLB의 동작원리
| 방안 | 상태 | TLB 동작 |
| TLB Hit | – 가상주소에 해당 항목이 TLB에 있음 | – CPU가 TLB 통해 즉시 물리주소 생성 |
| TLB Miss | – 가상주소에 해당 항목이 TLB에 없음 | – 주기억장치 페이지테이블 참조, TLB 갱신 |
| 페이지 Fault | – 가상주소에 해당 항목이 주기억장치에 없음 | – 디스크에서 페이지 반입, 페이지테이블 갱신 |
다. 직접사상 방식과 TLB의 비교
| 항목 | 직접 사상의 주소 변환 | TLB에 의한 주소 변환 |
| 사상 방식 | – Direct Mapping | – Association Mapping |
| 페이지 테이블 위치 | – 주기억장치 내 | – 고속의 특수 캐시 내 (TLB) |
| 장단점 | – 데이터 접근시 주기억장치 두 번 접근 필요 | – TLB 병렬 고속탐색
– 고비용, 적용 한계 |
III. TLB 성능 개선 위한 고려사항
| 고려사항 | 상세 내용 |
| Entry 수 증가 | – TLB 참조 증가, 많은 전력 사용 |
| 페이지 크기 증대 | – 사상 적용 증가, 내부 단편화 증가 |
| 다중 페이지 지원 | – 적은 내부 단편화, 큰 페이지 사용 가능 |
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TLB_MISS -> PAGE_TABLE_MISS -> DISK로 가서 다시 PAGE_TABLE로 가서 다시 TLB로 가는건가요?? 아니면 DISK에서 곧 바로 TLB로 가는건가요?
결론적으로 말씀드리면 Page Fault 시 Disk -> Page Table update -> TLB update 순서로 수행됩니다.
좀더 자세하게 설명드리면, TLB miss 및 Page Fault 발생 시 Disk에서 필요 Data를 Access해서 메모리에 적재해야 하는데 이 작업이 오래 걸리기 때문에 OS에서는 아래 순서대로 수행됩니다.
① CPU에서 현재 수행중인 프로세스를 Wait State로 변경시키고 Disk I/O 프로세스로 Context Switching 합니다.
② Disk에 있는 Data를 메모리에 적재하는 동작이 끝나면 Interrupt가 발생하고, OS는 Page Table을 update 후 Wait Queue에 있는 수행 프로세스를 Ready Queue로 옮깁니다.
③ Ready Queue에 있는 프로세스는 스케줄링에 의해 차례가 되면 다시 CPU를 할당 받습니다.
④ 현재 Page Table만 update 되어 있으므로, 프로세스가 재실행되면 TLB miss가 다시 발생하고 이후 과정은 TLB miss일 때와 동일하게 동작합니다.
오 깔끔한 정리 감사합니다. ^^