물리주소(Physical Address)와 논리주소(Logical Address)

 

 

물리주소(Physical Address)

물리주소는 컴퓨터의 실제 하드웨어 메모리 장치에 할당된 주소를 나타냅니다. 물리적 주소는 컴퓨터의 RAM (Random Access Memory) 칩이나 다른 하드웨어 장치에서 직접적으로 참조됩니다. 물리주소는 하드웨어 수준에서만 의미가 있으며 각 메모리 셀은 물리적 주소로 식별됩니다. 즉 물리 주소는 말 그대로 정보가 실제로 저장된 하드웨어상의 주소를 의미합니다.

 

 

논리주소 (Logical Address)

논리주소는 프로그램이나 CPU가 생성한 주소로, 실제 하드웨어와는 독립적입니다. 프로그램이 메모리에 접근할 때 사용하는 주소이며, 이 주소는 프로세서(CPU)의 관점에서 사용됩니다. 논리주소는 프로세스가 할당받은 가상 메모리 주소 공간을 나타냅니다.

운영체제는 논리주소를 물리주소로 변환하는 메커니즘을 제공하여 여러 프로세스가 메모리를 공유하고 서로 간섭하지 않도록 합니다. 이러한 주소 변환 메커니즘을 주소 변환 (Address Translation)이라고 합니다. 일반적으로 CPU는 논리주소를 생성하고, 메모리 관리 장치(MMU - Memory Management Unit)가 논리주소를 물리주소로 변환하여 실제 메모리에서 데이터를 읽거나 쓰게 됩니다.

논리주소와 물리주소의 분리는 여러 프로세스가 같은 물리적 메모리를 공유할 수 있고, 각 프로세스는 자신만의 논리적 주소 공간을 가질 수 있게 해주어 메모리 관리와 보안을 향상시키는 데 도움이 됩니다.

 

 

메모리가 사용하는 주소는 하드웨어상의 실제 주소인 물리 주소이고, CPU와 실행 중인 프로그램(프로세스)이 사용하는 주소는 각각의 프로그램에 부여된 논리 주소입니다. 앞서 소개한 MMU는 CPU가 발생시킨 논리 주소에 베이스 레지스터 값을 더하여 논리 주소를 물리 주소로 변환합니다.

 

출처: https://velog.io/@khs0415p/11-메모리의-주소-공간-물리주소와-논리주소

 

현재 베이스 레지스터에 15000이 저장되어 있고 CPU가 발생시킨 논리 주소가 100번지라면 이 논리 주소는 물리 주소 15100번지로 변환됩니다. 물리 주소 15000번지부터 적재된 프로그램 A의논리 주소 100번지에 접근하는 방법입니다.

 

다만 게임 영역이 자기 영역을 벗어난 인터넷 브라우저 영역에 접근해서 데이터를 삭제하려고 하면 안되겠죠. 프로그램의 논리 주소 영역을 벗어났습니다. 다른 프로그램 영역을 침범하는 것을 방지하고 실행 중인 프로그램이 다른 프로그램에 영향을 받지 않도록 보호하는 역할은 한계 레지스터(limit register)가 담당합니다.

한계 레지스터는 논리 주소의 최대 크기(프로그램의 크기)를 저장하고 있습니다. 따라서 한 프로그램의 물리 주소 범위는 베이스 레지스터 값 이상, 베이스 레지스터 값 + 한계 레지스터 값 미만이 될 수 밖에 없습니다. CPU는 메모리에 접근하기 전에 접근하고자 하는 논리 주소가 한계 레지스터보다 작은지를 항상 검사합니다. 만약 한계 레지스터보다 높은 논리 주소에 접근하려고 하면 인터럽트(트랩)를 발생시켜 실행을 중단합니다.

한계 레지스터는 주로 하드웨어에서 지원하는 기능으로, 메모리 보호 및 다중 프로세스 환경에서의 안정성을 유지하기 위해 사용됩니다. 이러한 메모리 관리 기법은 모던 운영체제에서 널리 사용되며, 프로세스의 독립성과 안전성을 보장합니다.