TLB Miss Penalty

히트는 한 번, 미스는 페이지 테이블 walk

TLB가 매핑을 갖고 있으면 바로 프레임 번호를 얻지만, 미스가 나면 다단계 테이블을 따라가며 여러 번의 메모리 접근이 추가됩니다.

Hit path 추가 접근 0

TLB가 페이지 → 프레임을 즉시 반환

CPU page # TLB 병렬 검색
Frame # 오프셋과 결합해 물리 주소 완성
Miss path 최대 4단계

x86-64 4단계 페이지 테이블을 순서대로 확인

PML4 상위 인덱스로 다음 테이블 위치 확인
PDPT 주소 공간의 큰 구간을 좁힘
PD 2MB 대규모 페이지면 여기서 종료 가능
PT 4KB 페이지의 최종 프레임 번호 획득
4KB page 정밀하지만 단계가 많음

작은 페이지라 내부 단편화는 적지만 TLB 미스 시 마지막 PT까지 갑니다.

2MB page PT를 건너뛸 수 있음

큰 연속 영역은 PD 엔트리에서 바로 프레임 범위를 얻어 미스 비용을 줄입니다.

1GB page 더 큰 커버리지

TLB 한 엔트리가 더 넓은 주소 범위를 담당해 대용량 워킹 셋에 유리합니다.

성능 포인트

다단계 테이블은 공간을 아끼지만, 빠른 실행은 높은 TLB 적중률에 크게 의존합니다.