[operating-system] “가상 메모리”와 “스왑 공간”의 차이점은 무엇입니까?

가상 메모리라는 용어에 대해 약간의 혼동이 있으며 실제로 다음 두 가지 매우 다른 개념을 나타냅니다.

1. 디스크 페이지를 사용하여 컴퓨터에있는 물리적 메모리의 개념적 양을 확장-정확한 용어는 실제로 페이징입니다.
2. 별도의 인접 주소 공간에서 실행되는 각 프로세스의 환상을 만들기 위해 다양한 OS / CPU에서 사용하는 추상화입니다.

스왑 공간, OTOH는 사용하지 않을 때 추가 RAM 페이지를 저장하는 데 사용되는 디스크 부분의 이름입니다.

중요한 인식은 후자의 하드웨어 및 OS 지원으로 인해 전자가 투명하게 가능하다는 것입니다.

이 모든 것을 더 잘 이해하려면 CPU 및 OS에서 “가상 메모리”(정의 2 참조)를 지원하는 방법을 고려해야합니다.

32 비트 포인터가 있다고 가정합니다 (64 비트 포인트는 비슷하지만 약간 다른 메커니즘을 사용합니다). “가상 메모리”가 활성화되면 프로세서는이 포인터를 세 부분으로 간주합니다.

• 가장 높은 10 비트는 페이지 디렉토리 항목입니다.
• 다음 10 비트는 페이지 테이블 항목입니다.
• 마지막 12 비트는 페이지 오프셋을 구성합니다.

이제 CPU가 포인터의 내용에 액세스하려고 할 때 먼저 1024 개의 항목으로 구성된 테이블 인 페이지 디렉토리 테이블을 참조합니다 (X86 아키텍처에서 위치는 CR3 레지스터에 의해 지정됨). 10 비트 페이지 디렉토리 엔트리는 테이블의 인덱스의 물리적 인 위치를 가리키는 페이지 테이블 . 차례로 이것은 각각 물리적 메모리의 포인터 인 1024 개의 항목과 몇 가지 중요한 제어 비트로 구성된 또 다른 테이블입니다. (나중에 다시 설명하겠습니다). 페이지가 발견되면 마지막 12 비트가 해당 페이지 내에서 주소를 찾는 데 사용됩니다.

있습니다 많은 더 세부 사항 (TLB를, 대형 페이지, PAE, 선택기, 페이지 보호)하지만 일의 요점 캡처 위의 짧은 설명.

이 변환 메커니즘을 사용하여 OS는 각 프로세스에 대해 서로 다른 물리적 페이지 세트를 사용할 수 있으므로 각 프로세스가 자체적으로 모든 메모리를 가지고 있다는 환상을 갖게됩니다 (각 프로세스가 자체 페이지 디렉토리를 가져옴).

이 가상 메모리 위에 OS는 페이징 개념을 추가 할 수도 있습니다 . 앞에서 설명한 제어 비트 중 하나를 사용하면 항목이 “현재”인지 여부를 지정할 수 있습니다. 존재하지 않는 경우 해당 항목에 액세스하려고하면 페이지 오류 예외가 발생합니다. OS는이 예외를 캡처하고 그에 따라 작동 할 수 있습니다. 따라서 스와핑 / 페이징을 지원하는 OS는 스왑 공간 에서 페이지를로드 하고 변환 테이블을 수정 한 다음 메모리 액세스를 다시 실행 하도록 결정할 수 있습니다 .

이것은 두 용어가 결합 된 곳입니다. 가상 메모리와 페이징을 지원하는 OS는 스왑 영역 안팎으로 페이지를 페이징 (스와핑)하여 실제로 존재하는 것보다 더 많은 메모리를 프로세스에 제공 할 수 있습니다.

마지막 질문에 관해서는 (32 비트 CPU가 4GB 가상 메모리로 제한되는 이유는 무엇입니까?) 이것은 정의 2의 “가상 메모리”를 나타내며 포인터 크기의 즉각적인 결과입니다. CPU가 32 비트 포인터 만 사용할 수있는 경우 다른 주소를 표현하는 데 32 비트 만 있으면 2 ^ 32 = 4GB의 주소 지정 가능 메모리가됩니다.

이것이 일이 좀 더 명확 해지기를 바랍니다.