임베디드 스터디 - 세그멘테이션과 메모리 할당 기법

세그멘테이션(Segmentation)

• 페이징과의 핵심 차이:

	페이징	세그멘테이션
분할 크기	고정 크기	가변 크기
분할 기준	물리적	논리적 (코드/스택/힙 등)

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세그먼트 테이블

• 각 세그먼트는 두 가지 정보를 가짐:
  • Base — 세그먼트의 물리 메모리 시작 주소
  • Limit — 세그먼트의 크기
• 물리 주소 변환:

논리 주소 = <세그먼트 번호, 오프셋>
→ 오프셋 < Limit  → 물리 주소 = Base 주소 + 오프셋
→ 오프셋 ≥ Limit  → Segmentation Fault 발생 → OS가 프로세스 강제 종료

• Limit 검사가 필요한 이유: 범위를 벗어난 접근 시 오버플로우 영역에 잘못된 데이터를 쓸 수 있음

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단편화(Fragmentation) 비교

종류	발생 위치	발생 원인	해당 기법
내부 단편화	할당 공간 안	고정 크기 할당 시 남는 공간	페이지
외부 단편화	할당 공간 밖	할당/해제 반복으로 빈 공간이 흩어짐	세그먼트

페이지 크기: 4KB / 실제 사용: 3KB → 낭비 1KB ← 내부 단편화

[세그A: 10KB] [빈: 2KB] [세그B: 8KB] [빈: 3KB]
→ 빈 공간 합계 5KB지만 5KB 세그먼트 삽입 불가 ← 외부 단편화

C에서 malloc/free 반복 시 heap이 조각나는 현상 = 외부 단편화

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메모리 할당 기법

빈 공간에 세그먼트를 할당할 때 어느 공간을 선택하는지에 따라 3가지로 구분:

기법	선택 기준	장점	단점
First-Fit	첫 번째로 크기가 맞는 공간	탐색 빠름	앞쪽 메모리 단편화
Best-Fit	가장 작은 적합 공간	낭비 최소	탐색 느림, 작은 조각 양산
Worst-Fit	가장 큰 공간	남은 공간이 커서 재사용 용이	큰 공간 소진 빠름

예시

빈 공간: [2KB] [10KB] [5KB] [8KB]
넣을 세그먼트: 4KB

First-fit → 10KB 공간에 삽입
Best-fit  → 5KB 공간에 삽입
Worst-fit → 10KB 공간에 삽입