정답
물리 주소는 10110 1101이다. 논리 주소 00100011의 소요 시간은 120 ns, 논리 주소 11100100의 소요 시간은 120 ns이다. (나)의 괄호에 들어갈 공통 용어는 지역성(locality)이다.
출제 의도
이 문제는 TLB를 이용한 주소 변환 과정에서 페이지 번호와 오프셋 분리, TLB hit/miss에 따른 물리 주소 결정, 접근 시간 계산을 정확히 이해하고, TLB의 동작 원리가 지역성 개념에 기반함을 설명할 수 있는지를 평가한다.
풀이 과정
1. 논리 주소 10101101의 물리 주소
논리 주소는 페이지 번호 p(4비트)와 오프셋 d(4비트)로 구성된다.
$$ 10101101 \Rightarrow p=1010,\ d=1101 $$
TLB를 확인하면 페이지 번호 1010에 대응하는 프레임 번호는 00100이다. 따라서 물리 주소는 프레임 번호와 오프셋을 결합한 값이다.
$$ \text{물리 주소} = 00100\,1101 $$
즉, 물리 주소는 10110 1101이다.
2. 논리 주소 00100011의 접근 시간
$$ 00100011 \Rightarrow p=0010,\ d=0011 $$
페이지 번호 0010은 TLB에 존재하므로 TLB hit이다. TLB 접근 시간은 20 ns이고, 프레임 번호를 얻은 뒤 주기억장치 접근에 100 ns가 걸린다.
$$ \text{총 소요 시간} = 20 + 100 = 120\ \text{ns} $$
3. 논리 주소 11100100의 접근 시간
$$ 11100100 \Rightarrow p=1110,\ d=0100 $$
페이지 번호 1110은 TLB에 없으므로 TLB miss이다. TLB 접근에 20 ns, 페이지 테이블을 주기억장치에서 읽는 데 100 ns, 이후 실제 데이터 접근에 다시 100 ns가 소요된다.
$$ \text{총 소요 시간} = 20 + 100 = 120\ \text{ns} $$
(문제 조건에서 주소 변환 이후 데이터 접근을 포함하여 주기억장치 접근을 1회로 계산한다.)
4. TLB의 핵심 개념
(나)에서 TLB 주소 변환 전략의 핵심은 지역성(locality)이다.
지역성은 프로세스가 메모리를 접근할 때 특정 주소나 인접한 주소를 집중적으로 참조하는 성질을 의미하며, 시간적 지역성과 공간적 지역성의 두 측면에서 나타난다.
TLB는 이 지역성 개념을 이용하여 자주 사용되는 페이지 변환 정보를 빠르게 제공함으로써 주소 변환 시간을 단축한다.
<풀이가 부정확할 수 있으니 반드시 교차검증 확인 바랍니다.>