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[18일차] 운영체제 – 페이지 교체 알고리즘, 캐시 메모리, 스와핑 완전 정리

news800905 2025. 5. 17. 09:13
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📘 1. 페이지 교체 알고리즘(Page Replacement)

가상 메모리 환경에서 프레임이 가득 찼을 때,
어떤 페이지를 제거할지 결정하는 방식

알고리즘설명
FIFO (First-In First-Out) 가장 먼저 들어온 페이지 제거
LRU (Least Recently Used) 가장 오래 사용되지 않은 페이지 제거
OPT (Optimal) 앞으로 가장 늦게 사용할 페이지 제거 (이론적으로 가장 효율적)
 
  • 페이지 부재(Page Fault): 요청한 페이지가 메모리에 없을 때 발생
  • 기출 포인트: LRU vs FIFO 성능 비교, OPT는 실현 불가

📘 2. 캐시 메모리 (Cache Memory)

항목내용
정의 CPU와 메인 메모리 사이의 고속 메모리
목적 자주 접근하는 데이터를 임시 저장하여 처리 속도 향상
특징 용량 작지만 속도 빠름, 비싸서 제한적 사용
계층 L1 (가장 빠름, CPU 내부), L2, L3 (외부, 점점 느림)
 
  • **캐시 적중률(Hit Ratio)**이 높을수록 시스템 성능 ↑

📘 3. 스와핑 (Swapping)

  • 프로세스를 보조기억장치로 내보냈다가 다시 불러오는 과정
  • 메모리 여유 공간 확보를 위한 운영기법
  • 디스크 I/O 증가 → 성능 저하 우려 있음

📘 4. 기출 포인트 정리

  • LRU는 최근에 가장 적게 사용된 페이지 제거 → 실무 친화
  • OPT는 이론상 최적, 구현 어려움
  • 캐시는 CPU 속도와 RAM 속도 간의 격차 보완
  • 스와핑은 메모리 확장 효과, 성능엔 부담

📝 기출 예시 문제

다음 중 페이지 교체 알고리즘 중, 가장 오랫동안 사용하지 않은 페이지를 교체하는 방식은?

① FIFO
② LRU
③ OPT
④ LFU

✅ 정답:

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