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Index Register와 Relative Addressing¶

Absolute Addressing+Index Register 와 Relative Addressing은

Multi-programming System 및 Time Sharing System 에서

RAM에 적재된 여러 user program의
각각의 address를 읽어들이기 위한 기술임.

notion 자료(비공개)

Time Sharing OS 타이머를 이용해 사용자 프로그램을 짧은 시간 간격(time slice)으로 실행되도록 스케줄링함.

이를 타임 슬라이싱(Time Slicing) 이라고 하며,
이는 실행 중이던 프로그램의 상태를 저장하고 다음 프로그램으로 전환(Context Switch)하여 시스템 자원을 효율적으로 사용하고,
사용자와 프로세스의 상호작용을 가능하게 함.

만약 하나의 프로그램의 데이터 만이 메모리에 적재될 경우,

메모리에 실행할 프로그램의 데이터를 적재하고 복원하는 작업으로 인해
많은 시간과 자원을 많이 소모되며 시스템이 너무 느려지게 됨.

즉, 이러한 문제를 해결하기 위해,

사용자 프로그램의 데이터를 미리 메모리에 적재해 두고
프로세스가 실행될 때 적절한 메모리 접근 방식(addressing)을 사용하는 방법이 자주 활용됨.

즉, Time Sharing OS는 multi-programming OS의 확장임.

참고: Time Sharing OS 와 Multi-Programming OS에 대하여

2. Memory Addressing¶

이를 위한 addressing으로는 다음의 2가지가 대표적임:

2-1. Absolute Addressing과 Index Addressing 활용¶

Absolute Addressing(절대 주소 지정)은 명령어에 특정 메모리 주소를 직접 명시하는 방식임.

그러나 사용자 프로그램이 메모리의 특정 주소(예를 들어 0)에 고정되지 않고 실행 된다면,
이같은 절대 주소만으로는 유효한 메모리 접근이 어려워짐.
이를 해결하기 위해 인덱스 레지스터(index register) 가 추가됨.

`Index Register`의 역할:¶

Index Register는

명령어에 명시된 0 기준의 주소 (주소 0에서 시작된다고 가정하고 기재된 주소)에
프로그램의 실제 시작되는 주소값을 더해
유효 주소(effective address) 로 매핑을 수행.

예를 들어,

사용자가 프로그램이 메모리 주소 0 부터 사용한다는 가정 하에
메모리 주소 1000부터 실행하도록 설계했다면,
실제 프로그램이 2000번지부터 할당될 경우,
이 경우,index Register를 2000으로 설정하고
여기에 1000+2000=3000 이라는 Effective Address 를 구함. .

위에 대한 명령어와 계산은 다음과 같음:

명령어: LOAD A(Index Register)
계산: A + Index Register

이같은 처리는 오늘날 컴퓨터에서는

CPU (or Micro-processor)에 내장된 MMU (Memory Management Unit)이라는 H/W에서 이루어짐.
MMU는 virtual address와 physical address를 구분하여 처리함.

2-2. 상대 주소 지정(Relative Addressing)의 활용¶

Relative Addressing 은

명령어가 메모리의 **기준 주소(base address)**가 됨.
명령어를 기준으로 오프셋(offset)을 계산 하여 이를 통해 메모리에 접근임.

기계어에서 이를 직접 계산하기는 거의 불가능하지만, 오늘날의 프로그래밍 툴에서는 이를 지원하고 있음.

Relative Addressing의 장점:¶

프로그램이 메모리 어디에 로드되더라도 실행 명령어가 기준이므로 수정 없이 실행 가능.
프로세스 전환이 빈번한 멀티프로그래밍 환경에서 재배치(relocation) 작업이 자유로워짐.