직접 사상과 연관 사상 페이징 기법

페이징 사상 기법 (직접 사상 vs 연관 사상)

I. 가상 메모리 주소 변환의 핵심, 페이징 사상의 개요

구분	내용
직접 사상	페이지 사상 테이블(PMT)을 참고하여 가상의 주소를 변환하는 페이징 기법
연관 사상	메모리 주소 변환을 위해 연관 메모리 또는 내용 주소지정 기억장치(CAM)를 사용하는 기법

II. 직접 사상과 연관 사상의 아키텍처 및 비교

가. 직접 사상 및 연관 사상 아키텍처 개념도

• 직접 사상은 PMT와 데이터 접근으로 총 2회 주기(Cycle)가 소요되는 반면, 연관 사상은 전용 하드웨어(TLB/CAM) 병렬 탐색으로 주기 소요를 1회로 단축함

나. 직접 사상과 연관 사상 비교

비교 항목	직접 사상	연관 사상
저장 위치	메인 메모리	연관 메모리
탐색 방식	인덱스 직접 접근	병렬 동시 탐색
접근 횟수	2회	1회
속도/성능	상대적 느림	매우 빠름
비용/용량	대용량	소용량
활용 방식	기본 메커니즘	가속기로 선별 활용

• 직접 사상을 기본으로 채택하고 필요시 연관 사상을 활용해 속도 향상에 사용함

III. 사상 기법의 융합 및 최신 주소 변환 동향

• 하이브리드 (연관/직접 사상) 기법의 보편화: TLB에 빈번한 주소를 캐싱(1회 접근)하고 Miss 발생 시 메인 메모리 PMT를 탐색(2회 접근)하는 계층적 구조 정착
• Huge Page를 통한 TLB Reach 확장: 기본 페이지(4KB) 대신 Huge Page(2MB, 1GB)를 활용하여 한정된 TLB 엔트리 내 주소 커버리지 극대화
• Hardware Page Walker 고도화: TLB Miss 발생 시 OS 개입을 최소화하고 MMU 하드웨어가 직접 다단계 페이지 테이블을 고속 탐색하도록 성능 최적화