주소 공간과 가상 메모리

주소 공간 (가상 주소 공간, VAS, Virtual Address Space)

32bit 시스템
- 보통 4GB 크기의 가상 메모리 영역을 할당
- 보통 하위 2GB를 유저 공간에, 상위 2GB는 시스템 공간에 사용
- 하지만 사용자에 의해 유저 공간을 3GB로 늘릴 수 있음(/set increaseuserva)
- VAS 범위 : 0x00000000 ~ 0x7FFFFFFF
64bit 시스템
- 이론적으로는 16EB의 가상 메모리 영역을 할당 받을 수 있지만 너무 크고 비효율적이여서 128TB 정도로 제한함
- VAS 범위 : 0x000’00000000 ~ 0x7FFF’FFFFFFF

사용자 영역
- 우리가 보통 사용하는 일반 응용 프로그램들이 사용하는 공간
커널 영역
- 단일 공간
- kernel-mode를 사용하는 모든 프로세스에서 공유됨
- 커널 영역은 공유되면서 시스템 운영에 필수적이기 때문에 주로 페이지 파일보다는 RAM에 존재

code 영역 :
- 프로그램이 실행될 수 있도록 CPU가 해석 가능한 기계어 코드가 저장되어 있는 공간
- 프로그램이 수정되면 안 되므로 ReadOnly 상태로 저장
- 기계어 (코드를 컴파일하여 기계어로 만들고 디스어셈블을 하여 어셈블리어로 바꾸어 - code 영역에 넣음(instruction))
data 영역 :
- 전역변수, static 변수의 할당의 위해 존재하는 공간
- 어떤 프로그램에 전역/static 변수를 참조하는 코드가 존재한다면, 이 프로그램은 컴파일 된 후에 data 영역을 참조
- 프로그램의 시작과 함께 할당되며, 프로그램이 종료되면 소멸
- 초기화 되지 않은 변수가 존재한다면 BSS 영역에 저장
heap 영역 :
- 프로그래머의 동적 할당을 위해 존재하는 공간
- 런타임에 크기가 결정되는 영역
- 사용자에 의해 공간이 동적으로 할당 및 해제
- 주로 참조형 데이터 (ex. 클래스) 등의 데이터가 할당
- 메모리의 낮은 주소에서 높은 주소의 방향으로 할당
stack 영역 :
- 함수의 호출과 관계되는 지역 변수와 매개변수가 저장되는 공간
- Stack 영역의 값은 함수의 호출과 함께 할당되며, 함수의 호출이 완료되면 소멸

메인 메모리를 하드 디스크의 캐시로 처리하여 더 넓은 메모리 공간을 제공하여 임시 데이터를 하드 디스크 드라이브에 저장하고 필요에 따라 기본 메모리로 가져올 수도 있음
메모리 크기의 제약으로부터 자유로워졌고 사용자 프로그램이 실행에 필요한 최소 크기의 메모리만 올라가져 있기 때문에 더 많은 프로그램을 동시 수행 가능
추가 권한 비트를 사용하여 각 프로세스에 메모리에 대한 제한된 액세스 권한을 부여하여 메모리를 보호
OS는 권한 비트를 확인하여 한 프로세스가 다른 프로세스의 메모리 공간을 손상시키지 않도록 할 수 있음