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    Memory Structure

    31 Dec 2018 | OperatingSystem

    포스팅


    <내용>

    RAM이란?

    컴퓨터의 시스템 메모리는 실제 메모리인 RAM(random Access Memory)과 가상 메모리로 구성되어 있습니다. 시스템 메모리는 시스템을 끄면 해당 내용을 저장하는 하드 디스크 드라이브와 같은 영구 저장소가 아닙니다.

    프로그램을 시작하면, 프로세서에서 하드 드라이브의 프로그램을 가져오라는 명령을 내립니다. 파일을 가져오면 시스템에는 데이터를 조작하고 조작된 데이터와 상호 작용할 수 있는 작업 영역이 필요합니다. 이 작업대의 갑판이 RAM입니다. 프로그램으로 작업할 경우 시스템에서는 프로그램을 임시로 디지털 작업대 갑판인 RAM에 둡니다. 그러면 프로세서에서 빠르고 쉽게 정보에 액세스할 수 있습니다.

    RAM 이해

    일반적으로 시스템에 RAM이 많을수록 작업하기 위한 디지털 작업대 갑판이 커지면서 프로그램이 빠르게 실행됩니다. RAM이 부족하여 시스템 실행 속도가 느려지면 저렴하다는 이유로 가상 메모리를 구매하고 싶은 마음이 들지도 모릅니다. 그러나, RAM을 추가하면 프로세서가 하드 드라이브의 데이터보다 RAM의 데이터를 더 빨리 읽어내므로 RAM을 구매하는 것이 훨씬 좋은 해결책입니다.

    RAM에는 시스템 성능에 영향을 주는 2가지 주요 속성이 있습니다. 바로 메모리 용량과 메모리 속도입니다.


    <내용>


    1. Code Segment

    코드 자체를 구성하는 메모리 영역으로 Hex파일이나 BIN파일 메모리다. 프로그램 명령이 위치하는 곳으로 기계어로 제어되는 메모리 영역이다. 읽기 전용 데이터로 CPU가 이 영역에 있는 명령을 읽고 처리.

    2. Data Segment(DATA + BSS)

    전역 변수(global), 정적변수(static), 배열(array), 구조체(structure) 등이 저장된다.
    가) 초기화 된 데이터는 data 영역에 저장되고,
    나) 초기화 되지 않은 데이터는 BSS(Block Stated Symbol)영역에 저장된다.
    프로그램 시작과 동시에 할당되고 프로그램이 종료되면 시스템에 반환된다. 함수 내부에 선언된 Static변수는 프로그램이 실행될 때 공간만 할당되고, 그 함수가 실행될 때 초기화 된다.

    3. Heap Segment

    필요에 의해 동적으로 메모리를 할당 하고자 할 때 위치는 메모리 영역으로 동적 데이터 영역이라고 부르며, 메모리 주소 값에 의해서만 참조(Reference Type)되고 사용되는 영역이다. 더 이상 해당 힙 영역을 참조하는 변수가 없을 경우 소멸되며, 그시점은 GC, ARC 등에 의해 결정. 이 영역에 데이터를 저장하기 위해서는 C는 malloc(), C++은 new() 함수를 사용한다.

    4. Stack Segment

    프로그램이 자동으로 사용하는 임시 메모리 영역이다. 후입 선출(LIFO, Last-In First-Out) 지역(local)변수, 매개변수(Parameter), 리턴 값 등 잠시 사용되었다가 사라지는 데이터를 저장하는 영역이다. 함수 호출 시 생성되고, 함수가 끝나면 시스템에 반환된다. 스택 사이즈는 각 프로세스마다 할당되지만 프로세스가 메모리에 로드될 때 스택 사이즈가 고정되어 있어, 런타임 시에 스택 사이즈를 바꿀 수는 없다. 명령 실행시 자동 증가/감소하기 때문에 보통 메모리의 마지막 번지에 지정한다.


    <운영체제가 제공하는 메모리 공간>



    요약

    1. code(text), data, stack 영역은 컴파일러가 알아서 메모리영역을 결정한다. 즉 컴파일 할 때 data영역과 stack영역의 크기를 계산해서 필요한 메모리 공간을 가지고 된다. heap 영역은 개발자에 의해 프로그램 동작시 결정된다.
    ex) C언어에서 배열 선언시 incomplete type으로 사용하면 컴파일 할 때 에러가 발생하게 된다.
    2. code, data, heap 영역은 하위 메모리부터 할당되고, stack 영역은 상위 메모리부터 할당 된다.
    3. SMA (Static Memory Allocation) : 정적 메모리, 메모리의 data 영역, stack 영역을 사용한다.
    - Data 영역 : 프로그램 시작과 동시에 할당된 영역이 잡히고 끝나면 OS 에 반환한다.
    - Stack 영역 : 함수 시작과 동시에 할당된 영역이 잡히고 끝나면 OS에 반환한다.

    4. DMA (Dynamic Memory Allocation) : 동적 메모리, 메모리의 heap 영역을 사용한다.
    - Heap 영역 : stack에서 pointer 변수를 할당하고, 그 pointer가 가리키는 heap 영역의 임의의 공간부터 원하는 크기 만큼 할당해 사용한다.


    <내용>

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