페이징과 세그멘테이션은 OS가 하는 겁니까? CPU가 하는겁니까?

이 경우 버츄얼메모리를 고려해야하는데요, 성능 테스트 결과의 산물입니다.
실험을 해보고 그 중 가장 나은 사이즈를 선택했습니다.
(참고: The Design of the Unix Operating System;메모리관련부분;한글판"유닉스내부구조")

하드웨어기술이 급속도로 발달하여 1990년대에 인텔의 경우 386프로세서 부터는 메모리관리 루틴을
CPU에 내장(MMU)하게 되었습니다. 유닉스의 경우 메모리 관리 메카니즘은 이미 1970년대에 이뤄진것입니다. 운영체제가 지원한다는 것이 기본이고, 하드웨어가 지원해 준다면, 운영체제제작자의 고생(?)이 줄어들 수 밖에 없겠지요?

당근입니다. 인텔x86 CPU의 reset핀에 시그널이 발생(전원)하면 CPU는 리얼모드로 세팅됩니다.
따라서, 모든 인텔x86프로세서는 어떤 시스템(보드, 장치)에 탑재되어도 시작은 항상 리얼모드입니다.
또한가지는 리얼모드로 세팅되고 cs:ip가(마이크로프로세서의 명령 처음 시작주소) ffff:0000으로 세팅된다는
것입니다. 따라서, 인텔 프로세서를 이용하여 보드등을 제작하는 사람은 반드시 ffff:0000에 보드를 시작하는 코드를 두어야 합니다. 전원이 켜지자 마자 수행할 명령코드를 그곳에 두어야 합니다. 이곳은 PC보드의 경우
롬바이오스 영역이 되는 곳입니다.
다른 마이크로 프로세서도 유사하게 동작합니다. 단 리얼모드 프로텍티드 모드 이렇게는 하지 않습니다.
시작주소의 고정은 다른 마이크로프로세서도 동일합니다.
단지, 마이크로프로세서 제작자들은 리얼모드, 프로텍티드모드 이런거 말고, 각 마이크로프로세서를
테스트하기 위한 모드를 넣어두기도 합니다.

* 참고
가상메모리부분에서, TLB Fault handler에 대해 언급하면, 논리 주소를 램상의 물리주소로 매핑하는 과정에서,
논리주소가 실제 메모리에 없는 경우가 있습니다. Swap 또는 실제로 할당되지 않았기 때문이지요. 이때
하드웨어가 Fault를 발생시키고, 운영체제 제작자가 fault handler를 작성하게 됩니다. 당연히 핸들러
내에서는 메모리를 swap또는 할당하게 되겠지요. 폴트 메카니즘이니까 이전 명령을(폴트 발생시킨명령) 다시 수행하게 됩니다. 이때는 메모리가 램상에 존재하므로 정상동작하게 됩니다.

1)  char *ptr;
2)  ptr = (char *)malloc(10); //운영체제가 논리적으로 메모리를 할당;실제 메모리는 할당안됨
3)  i++
4) *(ptr+0) = '0'; // 실제메모리가 없으므로 fault발생;운영체제는 폴트핸들러에서 처리수행;다시 이명령어를 수행