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12 : Swapping

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2023/04/15

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11 : Multi-Level Page Table

How to Go Beyond Physical Memory

Page Fault Control Flow

Page Replacement

How to Go Beyond Physical Memory

32비트 어드레싱을 한다

→ 프로세스마다 4GB만큼의 VA가 생긴다.

이때까지는 프로세스에 필요한 페이지가 피지컬 메모리에 모두 탑승했다고 가정했다.

그러나 현실은 더 넓은 어드레스 스페이스를 지원해야하며, 이를 위해 OS가 메모리 계층 구조에 새로운 레벨을 도입해야한다.

만약 메모리가 부족해 프로세스를 죽인다면 엄청난 반발이 일어날 것이다.

따라서 지금 내가 필요한 부분들에 대해서 메모리가 아닌 한시적으로 둘 만한 공간을 같이 써야한다.

→ 이게 바로 디스크.

Swap Space

가장 먼저할 일은 디스크에 페이지를 저장할 수 있는 일정 공간을 확보하는 것.

Present Bit

디스크에 스왑 공간을 확보했으니 이제 페이지 스왑을 위한 기능을 다룰 차례.

어떤 놈이 메모리에 있고 어떤 놈이 디스크에 있는지 확인해야 한다. → Address Translation을 제대로 하기 위한 장치

Page Fault

Page Fault Control Flow

Hardware

VPN = (VirtualAddress & VPN_MASK) >> SHIFT
(Success, TlbEntry) = TLB_Lookup(VPN)
if (Success == True) // TLB Hit
		if (CanAccess(TlbEntry.ProtectBits) == True)
				Offset = VirtualAddress & OFFSET_MASK
				PhysAddr = (TlbEntry.PFN << SHIFT) | Offset
				Register = AccessMemory(PhysAddr)
		else
				RaiseException(PROTECTION_FAULT)
else // TLB Miss
		PTEAddr = PTBR + (VPN * sizeof(PTE))
		PTE = AccessMemory(PTEAddr)
		if (PTE.Valid == False)
				RaiseException(SEGMENTATION_FAULT)
		else
				if (CanAccess(PTE.ProtectBits) == False)
						RaiseException(PROTECTION_FAULT)
				else if (PTE.Present == True)
						// assuming hardware-managed TLB
						TLB_Insert(VPN, PTE.PFN, PTE.ProtectBits)
						RetryInstruction()
				else if (PTE.Present == False)
						RaiseException(PAGE_FAULT)
C
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Software

PFN = FindFreePhysicalPage()
if (PFN == -1) // no free page found
		PFN = EvictPage() // run replacement algorithm
DiskRead(PTE.DiskAddr, PFN) // sleep (waiting for I/O)
PTE.present = True // update page table with present
PTE.PFN = PFN // bit and translation (PFN)
RetryInstruction() // retry instruction
C
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Page Replacement

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