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MMU

메모리 관리 장치(MMU)에 대해 알아보자.

Table of Contents

• About MMU
  • Role of MMU
  • 2 Registers
• Address Translation
  Logical Address Vs. Physical Address
  • Why Logical Address is Required

About MMU

MMU : Memory Management Unit

MMU는 메모리를 관리해주는 하드웨어 부품이며 보통 CPU의 일부분으로 구성되어 있다 (별도의 칩으로 사용되기도 함).

• 현재 사용하는 노트북의 예)
  2019년 형 MacBook Pro 16-inch 모델에서 사용되는 프로세서(CPU) 는 Intel의 i7 9th Generation 이다. 이 프로세서에 MMU가 존재한다.

  

Role of MMU

MMU가 담당하는 역할은 몇가지가 존재하는데 그 중 주된 역할은 주소변환 역할이다. 논리적 주소를 물리적 주소로 변환시켜 준다.
이 외에도 캐시 통제, 권한 통제, 메모리 보호, 읽기/쓰기 보호, 버스 중재 등의 역할을 담당한다. 이 모든것은 메모리 관리와 관련이 있다.

2 Registers

MMU 에는 두개의 레지스터가 존재한다.

• MDR : Memory Data Register
  메모리(메인 메모리)에 보내지게 될 데이터가 저장된다.
• MAR : Memory Address Register
  논리적 주소는 MAR 에 저장된다.

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Address Translation

MMU는 논리적 메모리 주소를 물리적 메모리 주소로 변환해준다.

• Physical Address 물리적 주소
  물리적 주소는 실제 하드웨어 부품인 RAM 칩에서 사용하는 실질적 주소를 의미한다.
• Logical Address 논리적 주소
  가상 주소(Virtual Address)라고도 불리우는 논리적 주소는 진짜 주소인 물리적 주소와 대조된다. 물리적으로 존재하는 주소는 아니지만 메모리를 안전하게 관리하기 위해서 사용된다.
  • 우리가 사용하는 프로그램은 논리적 주소를 사용한다. 즉, 프로그램은 물리적 주소를 알지 못한다.
  • 논리적 주소는 CPU로 부터 생성된다.

논리적 주소는 CPU가 생성하며 MMU는 이를 물리적 주소로 변환하여 준다.

Why Logical Address is Required

물리적 주소와 논리적 주소를 구분짓게 된 이유가 있다.

논리적 주소의 탄생 이전, 프로그램은 실제 물리적 주소를 사용했었다.
유저는 컴퓨터 사용시 보통 둘 이상의 프로그램들을 함께 돌린다. 각각의 프로그램이 유효한(사용 가능한) 주소만 사용하면 평화롭고 지속적으로 컴퓨터를 사용 가능하지만 문제는 서로 다른 프로그램이 동일한 주소를 사용하려 할 때 발생한다.

• 문제 상황의 예)
  IDE 로 코딩을 진행중이던 사용자는 Podcast를 듣고 있다.
  코딩을 하다 막히는 부분으로 인해 browser 를 킨후 의문점을 검색하려는 순간, browser 는 Podcast 가 사용하고 있던 동일한 물리 주소를 참고하였다. !!문제 발생!!
  • 메모리 보호의 필요성 : 프로그램의 프로세스들이 안전하게 격리되어 운용되도록 해야함.
  • 읽기/쓰기 보호의 필요성 : 읽기와 쓰기 가능/불가능 영역의 구분이 필요함.

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