Manajement Memori

Menejemen memori di bagi menjadi 2 yaitu :

1. a.   Menejemen memori statis

Dengan pemartisian statis, jumlah, lokasi dan ukuran proses dimemori tidak beragam sepanjang waktu secara tetap.

1. Menejemen memori dinamis

Dengan pemartisian dinamis, jumlah, lokasi dan ukuran proses memori dapat beragam sepanjang waktu secara dinamis.

1. 1. Manajemen memori berdaasar alokasi memori:
   1. a.     Alokasi memori berturutan

Alokasi memori secara berturutan adalah tiap proses menempati satu blok tunggal memori yang berturutan

Keunggulan :

• Sederhana
  • Tak terbentuk lubang lubang memori bersebaran
  • Proses dapat dieksekusi lebih cepat

Kelemahan:

• Dapat memboroskan memori
• Tidak dapat memuatkan proses jika tidak ada satu blok memori yang mencukupi

1. b.    Alokasi memori tak berturutan

Program dibagi menjadi beberapa blok atau segmen. Blokblok program ditempatkan di memori dalam potonganpotongan tanpa perlu saling berdekatan. Teknik ini biasa digunakan pada system memori maya sebagai alokasi pagepage dilakukan secara global.

Keunggulan:

• Sistem dapat memanfaatkan memori utama secara lebih efisien
• System operasi masih mampu memuatkan proses bila jumlah total lubanglubang  memori cukup untuk memuat proses yang akan dieksekusi

Kelemahan:

• Pengendalian lebih rumit dan sulit
  • Kemungkinan terjadi banyak lubang memori yang tak terpakai bersebaran

1. 2. Manajemen memori berdasarkan keberadaan
   1. a.    Manajemen memori dengan swapping

Manajemen memori dengan pemindahan citra proses antara memori utama dengan disk selama eksekusi.

1. b.    Manajemen memori tanpa swapping

Manajemen memori tanpa pemindahan citra proses antara memori utama dengan disk selama eksekusi

1. 3. Manajemen memori tanpa swapping

Terdiri dari :

1. a.   Monoprogramming

Monoprogramming sderhana tanpa swapping merupakan manajemen memori sederhana. Sistem computer hanya mengijinkan satu program pemakai berjalan pada satu waktu. Semua sumber daya sepenuhnya dikuasai proses yang sedang berjalan.

Ciriciri:

• Hanya satu proses pada satu saat
• Hanya satu proses menggunakan semua memori
• Pemakai memuatkan program ke seluruh memori dari disk/tape
• Program mengambil alih kendali seluruh mesin

Karena hanya terdapat satu proses dan menguasai seluruh sistem maka alokasi memori dilakukan secara berturutan

Embedded system

Teknik monoprogramming masih dipakai untuk sistem kecil yaitu system tempelan (Embedded sitem) yang terdapat pada system lain. Sistem tempelan menggunakan mikroprosessor kecil. Sistem ini biasanya mengendalikn suatu alat sehingga bersifat intelejen(intelejentdevice) dalam menyediakan satu fungsi spesifik.

Proteksi pada monoprogramming sederhana

Pada monoprogramming pemakai memiliki kendali penuh terhadapmemori utama.Memori terbagi menjadi 3 bagian , yaitu

• Bagian rutin system operasi
• Bagian program pemakai
• Bagian yang tidak digunakan

Masalah proteksi di monoprogramming adalah cara untuk melindungi

rutin system operasi dari penghancuran program pemakai. Program

pemakai dapat tersesat sehingga memanipulasi atau menempati ruang

memori rutin system operasi. Aktivitas ini dapat merusak system operasi.

Proteksi diimplementasikan dengan menggunakan satu register batas di

processor. Setiap kali program pemakai mengacu alamat memori

dibandingkan dengan register batas untuk memastikan proses tidak

pemakai tidak merusak system operasi, yaitu tidak melewati nilai register

batas.

Register batas berisi alamat memori tertinggi yang dipakai system operasi.Jika program pemakai mencoba memasuki system operasi, instruksi diintersepsi dan job diakhiri dan diberi pesan kesalahan.

1. b.                  Multiprogramming dengan pemartisian statis

Alasan penggunaan multiprogramming:

• Mempermudah programmer
• Agar dapat memberikan layanan interaktif ke beberpapa orang secara

simultan

• Efisiensi penggunaan sumber daya
  • Eksekusi lebih mudah jika proses besar dipecah menjadi beberapa proses kecil
  • Dapat mengerjakan sejumlah job secara simultan

Strategi penempatan program ke paritisi

a.         Strategi penempatan pada pemartisian menjadi partisi-partisi berukuran

sama.Penempatan proses ke memori dilakukan secara mudah karena           dapat dipilih sembarang partisi yang kosong.

b.         Strategi penempatan pada pemartisian menjadi partisi-partisi berukuran

berbeda.

Relokasi.

Adalah masalah penempatan proses sesuai alamat fisik sehubungan alamat partisi memori dimana proses ditempatkan. Proses dapat ditempatkan pada  partisi-partisi berbeda menurut keadaan sistem saat itu. Pengalamatan  fisik secara absolut untuk proses tidak dapat dilakukan.

Proteksi pada Multiprogramming

Masalah proteksi pada banyak partisi dengan banyak proses di satu system secara bersamaan dikhawatirkan proses menggunakan atau modifikas idaerah yang dikuasai proses lain.Pada komputer IBM 360 membagi memori menjadi blok-blok,tiap blok ditambah 4 bit kode proteksi. Proses juga mempunyai PSW (programstatus Word) yang antar lain berisi status proteksi. Status proteksi berisi 4bit yang merupakan kunci dalam pengasesan memori.Proses hanya diijinkan mengakses blok blok memori yang berkode proteksi sama dengan kode proteksi yang dimiliki PSW proses.Solusi lain adalah dengan base register dan limit register. Base register diisi alamat awal partisi dan limit register diisi panjang partisi. Setiap alamat yang dihasilkan secara otomatis ditambah dengan nilai base register.Instruksi yang mengacu pada alamat yang melebihi limit register akan menimbulkan trap yang memberi tahu system operasi bahwa telah terjadi pelanggaran akses memori.

Fragmentasi pada pemartisian statis

• Fragmentasi internal, yaitu proses tidak mengisi penuh partisi yangtelah ditetapkan untuk proses
• Fragmentasi eksternal, partisi dapat tidak digunakan karena ukuranpartisi lebih kecil dibandingkan ukuran proses yang menunggu diantrian, sehingga tidak digunakan.

1. 4. Menejemen memori pada multi programming

Multiprogramming dengan swapping.

Pada sistem batch, organisasi memori dengan pemartisian tetap telah efektif. Selama jumlah proses yang terseduan dapat membuat pemroses sibuk, tak ada alasaan menggunakanan teknik lebih rumit. Pada sistem timesharing, situasinya berbeda, umumnya terdapat lebih banyak proses dibanding memori yang tersedia untuk memuat seluruh proses. Dengan demikian perlu menyimpan proses-proses yang tidak termuat ke disk. Untuk menjalankan proses-proses yang akan dieksekusi, proseproses itu harus telah masuk memori utama. Pemindahan  proses dari memori utama ke disk dan sebaliknya di sebut swapping. Dengan swapping, multiprogramming pada sistem time sharing dapt ditingkatkan kinerjanya yaitu dengan memindah proses-proses blocked ke disk dan hanya memasukkkan proses-proses ready ke memori utama. Beragam masalah harus diatasi multiprogramming dengan swapping, antara lain :

a. Pemartisian secara dinamis.

b. Strategi pencatatan pemakaian memori.

c. Algoritma penempatan proses ke memori.

d. Strategi penempatan ruang swap pada disk.

Multiprogramming dengan pemartisian dinamis

Pemartisian statis tidak menarik karena terlalu banyak diboroskan proses-proses yang lebih kecil dibanding partisi yang ditempatinya. Dengan pemartisian dinamis maka jumlah, lokasi dan ukuran proses di memori dapat beragam sepanjang waktu secara dinamis. Proses yang akan masuk ke memori segera dibuatkan paritisi untuknya sesuai kebutuhannya. Teknik ini meningkatkan utilitasi memori.

Kelemahan pemartisian dinamis adalah :

a. Dapat terjadi lubang-lubang kecil memori di antara partisi-partisi yang dipakai.

b. Merumitkan alokasi dan dealokasi memori.

5.                  Pencatatan pemakain memori

Memori yang tersedia harus dikelola, dilakukan dengan pencatatan pemakaian

memori. Terdapat dua cara utama pencatatan pemakaian memori, yaitu :

1.         Pencatatan memakai peta bit.

Memori dibagi menjadi unit-unit alokasi,berkorespondensi dengan tiap unit

alokasi adalah satu bit pada bit map.

* Nilai 0 pada peta bit berarti unit itu masih bebas.

* Nilai 1 berarti unit digunakan.

Masalah pada peta bit adalah penetapan mengenai ukuran unit alokasi

memori, yaitu :

* Unit lokasi memori berukuran kecil berarti membesarkan ukuran peta bit.

* Unit alokasi memori n berukuran besar berarti peta bit kecil tapi memori

banyak disiakan pada unit terakhir jika ukuran proses bukan kelipatan unit

alokasi.

Keunggulan :

* Dealokasi dapat dilakukan secara mudah, hanya tinggal menset bit yang

berkorespondensi dengan unit yang telah tidak digunakan dengan 0.

Kelemahan :

* Harus dilakukan penghitungan blok lubang memori saat unit memori bebas.

* Memerlukan ukutan bit map besar untuk memori yang besar.

2.         Pencatatan memakai senarai berkait.

Sistem operasi mengelola senarai berkait (linked list) untuk segmen-segmen memori yang telah dialokasikan dan bebas. Segmen memori menyatakan  memori untuk proses atau memori yang bebas (lubang). Senarai segmen diurutkan sesuai alamat blok.

Keunggulan :

* Tidak harus dilakukan perhitungan blok lubang memori karena sudah

tercatat di node.

* Memori yang diperlukan relatif lebih kecil.

Kelemahan :

* Dealokasi sulit dilakukan karena terjadi berbagai operasi penggabungan

node-nude di senarai.

6.                  Penggunaan memori

§     Pencocokan ukuran informasi ke penggalan memori kerja di sebut sebagai fit

§     Bagian dari memori kerja yang tidak terpakai dan letaknya tersebar di banyak wilayah memori kerja disebut sebagai fragmen.

§     Peristiwa terjadinya fragmen disebut fragmentasi.

7.                        Pencocokan(fit) dan fragmentasi

Beberapa jenis strategi pencocokan antara lain :

1.         Cocok pertama / First fit algorithm

Pencocokan terjadi menurut antrian informasi, informasi yang terdepan dicocokkan terlebih dahulu dan menurut urutan penggalan, penggalan yang terdepan dicocokkan terlebih dahulu. Contoh : Antrian informasi setiap ukuran.

2.         Cocok pertama berdaur / Cyclical first fit

Pencocokan tidak harus dimulai dari urutan penggalan memori pertama.Contoh : informasi 2K telah menempati penggalan 4 K, pencocokan cocok pertama berdaur bagi informasi 1K tidak lagi mencoba penggalan 4K tetapi 3K dan karena penggalan memori ini dapat menampung informasi tersebut, maka pada cocok pertama berdaur informasi 1K menempati memori 3K.

3.         Cocok terbaik / best fit

Mencari penggalan memori yang dapat menampung informasi yang paling pas / tidak ada memori di penggalan yang tersisa / sisanya yang paling kecil.Contohnya informasi pertama 2K mencari penggalan informasi yang terpas yaitu pada penggalan memori 2K juga / tidak ada sisa.

4.         Cocok terburuk / worst fit

Kebalikan dari cocok terbaik yaitu akan menempati penggalan yang ukurannya terbesar sehingga banyak ruang memori pada penggalan itu yang tidak terpakai.Contohnya informasi 2K akan menempati penggalan berukuran 6K sisa yang tidak terpakai = 4K.

8.                  Fragmentasi

Fragmentasi yaitu penyiaan/pemborosan memori akan terjadi pada setiap organisasi penyimpanan.

Fragmentasi pada pemartisian tetap terjadi adalah :

a. Fragmentasi internal.

Proses tidak mengisi penuh partisi yang telah ditetapkan untuk proses.

b. Fragmentasi ekstenal.

Partisi dapat tidak digunakan karena ukuran partisi lebih kecil dibanding ukuran proses yang menunggu di antrian, sehingga tidak digunakan.

Untuk sistem-sistem tanpa swapping (pemindahan lokasi proses), maka fragmentasi-fragmentasi tidak dapat dikurangi. Pada sistem-sistem dengan swapping, sistem lebih intelijen karena dapat melakukan beberapa altenatif mengatasi fragmentasi eksternal.

9.                  Sistem Buddy

Sistem buddy adalah algoritma pengelolaan memori yang memanfaatkan kelebihan penggunaan bilangan biner dalam pegalamatan memori. Karakteristik bilangan biner digunakan untuk mempercepat penggabungan lubang-lubang berdekatan ketika proses terakhir atau dikeluarkan.Manajer memori mengelola senarai blok-blok bebas berukuran 1, 2, 4, 8, 16 byte dan seterusnya sampai kapasita memori. Pada komputer dengan 1 Mbyte memori maka dapat terdapat 21 senarai yaitu dari 1 byte sampai 1 Mbyte.

Keunggulan :

·      Sistem buddy mempunyai keunggulan dibanding algoritma-algoritma yang   mengurutkan blok-blok berdasarkan ukuran. Ketika blok berukuran 2k dibebaskan, maka manajer memori hanya mencari pada senarai lubang 2k untuk memeriksa apakah dapat dilakukan penggabungan. Pada algoritma-algoritma lain yang memungkinkan blok-blok memori dipecah dalam sembarang ukuran, seluruh senarai harus dicari.

·           Dealokasi pada sistem buddy dapat dilakukan dengan cepat.

Kelemahan :

·           Utilisasi memori pada sistem buddy sangat tidak efisien.Masalah ini muncul dari dari kenyataan bahwa semua permintaan dibulatkan ke 2k terdekat yang dapat memuat. Proses berukuran 35 kb harus dialokasikandi 64 kb, terdapat 29 kb yang disiakan. Overhead ini disebut fragmentasi internal karena memori yang disiakan adalah internal terhadap segmen-segmenyang dialokasikan.

10.                  Alokasi ruang swap pada disk

Strategi dan algoritma yang dibahas adalah untuk mencatat memori utama. Ketika proses akan dimasukkan ke memori utama (swap-in), sistem dapat menemukan ruang untuk proses-proses itu.

Terdapat dua strategi utama penempatan proses yang dikeluarkan dari memori utama (swap-out) ke disk, yaitu :

· Ruang disk tempat swap dialokasikan begitu diperlukan.

Ketika proses harus dikeluarkan dari memori utama, ruang disk segera dialokasikan sesuai ukuran proses. Untuk itu diperlukan algoritma untuk mengelola ruang disk seperti untuk mengelola memori utama. Ketika proses dimasukkan kembali ke memori utama segera ruang disk untuk swap didealokasikan.

· Ruang disk tempat swap dialokasikan lebih dulu.

Saat proses diciptakan, ruang swap pada disk dialokasikan. Ketika proses harus dikeluarkan dari memori utama, proses selalu ditempatkan ke ruang yang telah dialokasikan, bukan ke tempat-tempat berbeda setiap kali terjadi swap-out. Ketika proses berakhir, ruang swap pada disk didealokasikan.

• 

• 

Read More

Deadlock dan Starvation

DEADLOCK

Deadlock dalam arti sebenarnya adalah kebuntuan. Kebuntuan yang dimaksud dalam sistem operasi adalah kebuntuan proses. Jadi Deadlock ialah suatu kondisi dimana proses tidak berjalan lagi atau tidak ada komunikasi lagi antar proses. Deadlock disebabkan karena proses yang satu menunggu sumber daya yang sedang dipegang oleh proses lain, proses lain itu pun sedang menunggu sumber daya yang dipegang olehnya. Dengan kata lain setiap proses dalam set menunggu untuk sumber yang hanya dapat dikerjakan oleh proses lain dalam set sedang menunggu. Contoh sederhananya ialah pada gambar berikut ini.

Gambar terjadinya deadlock pada jembatan penyeberangan.

Secara umum terdapat 4 cara untuk menangani keadaan deadlock, yaitu:

Ø Pengabaian. Maksud dari pengabaian di sini adalah sistem mengabaikan terjadinya deadlock dan pura-pura tidak tahu kalau deadlock terjadi. Dalam penanganan dengan cara ini dikenal istilah ostrich algorithm. Pelaksanaan algoritma ini adalah sistem tidak mendeteksi adanya deadlock dan secara otomatis mematikan proses atau program yang mengalami deadlock. Kebanyakan sistem operasi yang ada mengadaptasi cara ini untuk menangani keadaan deadlock. Cara penanganan dengan mengabaikan deadlock banyak dipilih karena kasus deadlock tersebut jarang terjadi dan relatif rumit dan kompleks untuk diselesaikan. Sehingga biasanya hanya diabaikan oleh sistem untuk kemudian diselesaikan masalahnya oleh user dengan cara melakukan terminasi dengan Ctrl+Alt+Del atau melakukan restart terhadap komputer.

Ø Pencegahan. Penanganan ini dengan cara mencegah terjadinya salah satu karakteristik deadlock. Penanganan ini dilaksanakan pada saat deadlock belum terjadi pada sistem. Intinya memastikan agar sistem tidak akan pernah berada pada kondisi deadlock. Akan dibahas secara lebih mendalam pada bagian selanjutnya.

Ø Penghindaran. Menghindari keadaan deadlock. Bagian yang perlu diperhatikan oleh pembaca adalah bahwa antara pencegahan dan penghindaran adalah dua hal yang berbeda. Pencegahan lebih kepada mencegah salah satu dari empat karakteristik deadlock terjadi, sehingga deadlock pun tidak terjadi. Sedangkan penghindaran adalah memprediksi apakah tindakan yang diambil sistem, dalam kaitannya dengan permintaan proses akan sumber daya, dapat mengakibatkan terjadi deadlock. Akan dibahas secara lebih mendalam pada bagian selanjutnya.

Ø Pendeteksian dan Pemulihan. Pada sistem yang sedang berada pada kondisi deadlock, tindakan yang harus diambil adalah tindakan yang bersifat represif. Tindakan tersebut adalah dengan mendeteksi adanya deadlock, kemudian memulihkan kembali sistem. Proses pendeteksian akan menghasilkan informasi apakah sistem sedang deadlock atau tidak serta proses mana yang mengalami deadlock. Akan dibahas secara lebih mendalam pada bagian selanjutnya.

STARVATION

Starvation adalah kondisi yang biasanya terjadi setelah deadlock. Proses yang kekurangan resource (karena terjadi deadlock) tidak akan pernah mendapat resource yang dibutuhkan sehingga mengalami starvation (kelaparan). Namun, starvation juga bisa terjadi tanpa deadlock. Hal ini ketika terdapat kesalahan dalam sistem sehingga terjadi ketimpangan dalam pembagian resouce. Satu proses selalu mendapat resource, sedangkan proses yang lain tidak pernah mendapatkannya. Ilustrasi starvation tanpa deadlock di dunia nyata dapat dilihat di bawah ini.Pada gambar diatas, pada antrian kanan terjadi starvation karena resource (jembatan) selalu dipakai oleh antrian kiri, dan antrian kanan tidak mendapatkan giliran.

Gambar ilustrasi starvation.

Permasalahan Critical Section

Mutual Exclusion

Terdapat sumber daya yang tak dapat dipakai bersama pada saat bersamaa, seperti printer. Sumber daya seperti ini disebut sumber daya kritis. Bagian program yang menggunakan sumber daya kritis disebut memasuki critical region/section. Hanya satu program pada saat yang diijinkan masuk critical region. Pemrogram tidak dapat bergantung pada sistem operasi untuk memahami dan memaksakan batasan ini karena maksud program tidak dapat diketahui.

Sistem operasi hanya menyediakan layanan (berupa system call) untuk mencegah proses masuk critical section yang sedang dimasuki proses lain. Pemrogram harus menspesifikasikan bagian-bagian critical region sehingga sistem operasi akan menjaganya dengan suatu mekanisme untuk mencegah proses lain masuk critical region yang sedang dipakai proses lain. inilah yang dimaksud dengan mutual exclusion.

Analogi Mutual Exclusion adalah tidak ada dua proses yang berada di critical section

pada saat yang bersamaan.

Pemaksaan adanya mutual exclusion menimbulkan dua masalah, yaitu:
-deadlock
- startvation.

Progress

Apabila tidak ada proses yang menjalankan critical section-nya dan terdapat beberapa proses yang akan memasuki critical section-nya, maka hanya proses-proses itu yang tidak diproses di dalam daerah pengingat (remainder) dapat ikut berpartisipasi di dalam keputusan proses mana yang akan memasuki critical section selanjutnya, dan pemilihan ini tidak dapat ditunda tiba-tiba.

Analogi Progress adalah Jika tidak ada proses yang sedang berada di critical section, maka proses lain yang ingin menjalankan critical section dapat masuk ke dalam critical section tersebut.

Bounded Waiting

Terdapat batasan jumlah waktu yang diijinkan oleh proses lain untuk memasuki critical section setelah sebuah proses membuat permintaan untuk memasuki critical section-nya dan sebelum permintaan dikabulkan.

Batasan – batasan itu.

1. Menjamin proses dapat mengakses ke “critical section” (tidak mengalami starvation: proses se-olah berhenti menunggu request akses ke critical section diperbolehkan).
2.  Tidak ada asumsi mengenai kecepatan eksekusi  proses proses n tersebut.
3. Tidak ada proses yang menunggu selama-lamanya untuk masuk ke dalam critical
4.  Tidak ada asumsi lain mengenai kecepatan relatif setiap proses ataupun jumlah CPU.

Read More

(SISTEM OPERASI) PENJADWALAN PROSES

    Pengertian

Penjadwalan merupakan kumpulan kebijaksanaan dan mekanisme di ssistem operasi yang berkaitan dengan urutan kerja yang dilakkan sistem komputer. Penjadwalan bertugas memutuskan :
– Proses yang harus berjalan
– Kapan dan selama berapa lama proses itu berjalan.

Sasaran Utama Penjadwalan Proses
Optimasi kerja menurut kriteria tertentu
Kriteria untuk mengukur dan optimasi kinerja penjadwalan : [Tan-92] [MIL-92]
– Adil (fariness)
– Efesiensi
– Waktu tanggap (response time)
– Turn Arround Time
– Throughtput

Adil (Fairness)
Adil adalah proses-proses diperlukan sama yaitu mendapatkan jatah waktu pemroses yang sama dan tak ada proses yang tidak kebagian layanan pemroses sehingga mengalami startvision. Sasaran pendjadwalan seharusnya menjamin tiap proses mendapat pelayanan dari pemroses yang adil.

Efesiensi
Efesiensi atau utilisasi pemroses dihitung dengan perbandingan (rasio) waktu sibuk pemroses. Sasaran penjadwalan adalah menjaga agar pemroses tetap dalam keadaan sibuk sehingga efesiensi mencapai maksimum. Sibuk adalah pemroses tidak menganggur, termasuk waktu yang dihabiskan untuk mengeksekusi program pemakai dan sistem operasi.

Waktu Tanggap (Response Time)
Waktu tanggap berbeda untuk :
– Sistem interaktif
– Sistem waktu nyata

Waktu tanggap pada sistem interaktif (Interaktif)
Waktu tanggap dalam sistem interaktif didefinisikan sebagai waktu yang dihabiskan dari saat karakter terakhir dari perintah dimasukkan atau transaksi sampai hasil pertama muncul dilayar (terminal). Waktu tanggap ini disebut terminal response time.

Waktu tanggap pada sistem waktu nyata(Real Time)
Pada sistem waktu nyata, waktu tanggap didefinisikan sebagai waktu dari saat kejadian (internal atau
eksernal) sampai instruksi pertama rutin layanan yang dimaksud dieksekusi, disebut event response
time. Sasaran pendjadwalan adalah meminimalkan waktu tanggap.

Turn Arround Time
Turn arround time adalah waktu yang dihabiskan dari saat program atau job mulai masuk ke system sampai proses diselesaikan sistem. Waktu yang dimaksud adalah waktu yang dihabiskan dalam sistem, diekspresikan sebagai jumlah waktu eksekusi (waktu pelayanan job) dan waktu menunggu, yaitu;
Turn Arround Time = waktu eksekusi + waktu tunggu
Sasaran penjadwalan adalah meminimalkan turn arround time.

Throughtput
Throughtput adalah jumlah kerja yang dapat diselesaikan dalam satu unit waktu. Cara untuk mengekspresikan throughput adalah dengan jumlah job pemakai yang dapat dieksekusi dalam satu unit/interval waktu. Sasaran penjadwalan adalah memaksimalkan jumlah job yang diproses per satu interval waktu. Lebih tinggi angka throughput, lebih banyak kerja yang dilakukan sistem. Kriteria-kriteria tersebut saling bergabung dan dapat pula saling bertentangan sehingga tidak dimungkinkan optimasi semua kriteria secara simultan. Contoh :
Untuk memberi waktu tanggap kecil memerlukan penjadwalan yang sering beralih diantara prosesproses itu. Cara ini meningkatkan overhead sistem dan mereduksi throughput. Kebijaksanaan perancangan penjadwalan melibatkan kompromi diantara kebutuhan-kebutuhan yang saling bertentangan. Kompromi ini bergantung sifat dan penggunaan sistem komputer.

5.2 Tipe-Tipe Penjadwalan
Terdapat tiga tipe penjadwalan berada secara bersama-sama pada sistem operasi yang kompleks, yaitu :
1. Penjadwal jangka pendek (short-tem scheduller)
2. Penjadwal jangka menengah (medium-term scheduller)
3. Penjadwal jangka panjang (long-term scheduller)

Penjadwal Jangka Pendek
Penjadwal ini bertugas menjadwalkan alokasi pemroses diantara proses-proses ready di memori utama. Sasaran utama penjadwal ini memaksimalkan kinerja untuk memenuhi satu kumpulan kriteria yang diharapakan. Penjadwal ini dijalankan setiap terjadi pengalihan proses untuk memilih proses berikutnya yang harus dijalankan.

Penjadwal Jangka Menengah
Setelah eksekusi selama suatu waktu, proses mungkin ditunda karena membuat permintaan layanan masukan/keluaran atau memanggil suatu system call. Proses-proses tertunda tidak dapat membuat suatu kemajuan selesai sampai kondisi-kondisi yang menyebabkan tertunda dihilangkan.

Agar ruang memori dapat bermanfaat, maka proses dipindah dari memori utama ke memori sekunder agar tersedia ruang untuk proses-proseslain. Kapasitas memori utama terbatas untuk sejumlah proses aktif. Aktivitas pemindahan proses yang tertunda dari memori utama ke memori sekunder disebutswapping.

Penjadwal jangka menengah adalah menangani proses-proses swapping. Proses-proses mempunyai kepentingan kecil saat itu sebagai proses yang tertunda. Tetapi, begitu kondisi yang membuatnya terunda hilang dan proses dimasukkan kembali ke memori utama dan ready. Penjadwal jangka menengah mengendalikan transisi dari suspended-ready (dari keadaan suspend ke ready) proses-proses swapping.

Penjadwal Jangka Panjang
Penjadwal jangka panjang bekerja terhadap antrian batch dan memilih batch berikutnya yang harus dieksekusi. Batch biasanya adalah proses-proses dengan penggunaan sumber daya yang intensif (yaitu waktu proses, memori, perangkat I/O), program-program ini berprioritas rendah, digunakan sebagai pengisi (agar pemroses sibuk) selama periode aktivitas job-job interaktif rendah. Sasaran utama penjadwal jangka pangjang adalah memberi keseimbangan job-job campuran. Dikaitkan dengan state-state proses.

5.3 Strategi Pendjadwalan
Terdapat dua strategi penjadwalan, yaitu:
1. Penjadwalan nonpreemptive (run – to – completion)
2. Penjadwalan preemptive

Penjadwalan Nonpreemptive
Begitu proses diberi jatah waktu pemroses maka pemroses tidak dapat diambil alih oleh proses lain sampai proses itu selesai.

Penjadwalan Preemptive
Saat proses diberi jatah waktu pemroses maka pemroses dapat diambil alih proses lain sehingga proses disela sebelum selesai dan harus dilanjutkan menunggu jatah waktu pemroses tiba kembali pada proses itu.

Penjadwalan preemptive berguna pada sistem dimana proses-proses yang mendapat perhatian tanggapan pemroses secara cepat. Misalnya :
– Pada sistem waktu nyata, kehilangan interupsi (yaitu interupsi tidak segera dilayani) dapat berakibat fatal.
– Pada sistem interaktif/time-sharing, penjadwalan preemptive penting agar  dapat menjamin waktu tanggap yang memadai.

Penjadwalan preemptive bagus, tapi tidak tanpa ongkos. Perlaihan proses (yaitu proses beralih ke proses lain) memerlukan overhead (karena banyak tabel yang dikelola). Agar preemptive efektif, banyak proses harus berada di memori utama sehingga proses-proses tersebut dapat segera running begitu diperlukan. Menyimpan banyak proses tak running benar-benar di memori merupakan suatu overhead tersendiri.

5.4 Algoritma Penjadwalan
Terdapat banyak algoritma penjadwalan ,baik nonpreemptive maupun preemptive.
Algoritma-algoritma yang menerapkan strategi nonpreemptive diantaranya:
– FIFO (Frist In First Out)
– SJF (Shortest Job First)
– HRN (Highest Ratio Net)
– MFQ (Multiple Feedback Queues).
Algoritma-algoritma yang menerapkan strategi preemptive diantaranya:
– RR (Round Robin)
– SRF (Shortest remaining First)
– PS (Priority Schedulling)
– GS (Guaranteed Schedulle)

Penjadwalan Round Robin (RR)
Penjadwalan ini merupakan:
– Penjadwalan preemptive, buka dipreempt oleh proses lain tapi terutama oleh penjadwal berdasarkan lama waktu berjalannya proses, disebut preempt-by-time.
– Penjadwalan tanpa protes.

Semua Proses dianggap penting dan diberi sejumlah waktu pemroses yang disebut kwata (quantum) atau time slice dimana proses itu berjalan.

Ketentuan
Ketentuan algoritma round robin adalah sebagai berikut:
1.Jika kwanta habis dan proses belum selesai maka proses menjadi runable dan pemroses dialihkan ke poses lain.
2.Jika kwanta belum habis dan proses menunggu suatu kejadian (selesainya operasi I/O), maka proses menjadi blocked dan pemroses dialihkan ke proses lain.
3.Jika kwanta belum habis tapi proses telah selesai maka proses diakhiri dan pemroses dialihkan ke proses lain.

Algoritma penjadwalan ini dapat diimplementasi sebagai berikut:
– Mengelola senarai proses ready (runnable) seusai urutan kedatangan.
– Ambil proses yang berada diujung depan antrian menjadi running.
– Bila kwanta belum habis dan proses selesai maka ambil proses diujung depan antrian proses ready.
– Jika kwanta habis dan proses belum selesai maka tempatkan proses running ke ekor antrian proses ready dan ambil proses diujung depan antrian proses ready.

Masalah penjadwalan ini adalah menentukan besar kwanta, yaitu:
–  Kwanta terlalu besar menyebabkan waktu tanggap besar dan turn arround time rendah.
– Kwanta terlalu kecil mengakibatkan peralihan proses terlalu banyak sehingga menurunkan efesiensi pemroses.

Harus ditetapkan kwanta waktu yang optimal berdasar kebutuhan sistem terutama dari hasil percobaan atau data historis. Besar kwanta waktu beragam bergantung beban sistem.

Berdasarkan kriteria penilaian penjadwalan:
– Fairness
Penjadwalan RR adil bila dipandang dari persamaan pelayanan oleh pemroses.
– Efesiensi
Penjadwalan RR cenderung efesien pada sistem interaktif.
– Waktu tanggap
Penjadwalan RR memuaskan untuk sistem interaktif, tidak memakai untuk sistem waktu nyata.
– Turn Arround Time
Penjadwalan RR cukup bagus.
– Throughput
Penjadwalan RR cukup bagus.

Penggunaan:
– Cocok untuk sistem interaktif-time sharing dimana kebanyakan waktu dipergunakan menunggu kejadian eksternal. Contoh ; text-editor, kebanyakan waktu program adalah menunggu keyboard, hingga dijalankan proses-proses lain.
– Tidak cocok untuk sistem real-time.

 
Penjadwalana FIFO
Penjadwalan ini merupakan:
– Penjadwalana non-preemptive
– Penjadwalan tidak berprioritas

Ketentuan:
Penjadwalan FIFO adalah penjadwalan paling sederhana, yaitu:
– Proses-proses diberi jatah waktu pemroses berdasarkan waktu kedatangan.
– Begitu proses mendapat jatah waktu pemroses, proses dijalankan sampai selesai.

Penjadwalan ini dikatakan adil dalam arti resmi (dalam semantik/arti antrian, yaitu proses yang datangduluan, dilayani duluan juga), tapi dinyatakan tak adil karena job-job yang perlu waktu lama membuat job-job pendek menunggu. Job-job tak penting dapat membuat job-job penting menunggu.

FIFO jarang digunakan secara mandiri tapi dikombinasikan dengan skema lain, misalnya :
–keputusan berdasarkan prioritas proses. Untuk proses-proses berprioritas sama diputuskan berdasarkan FIFO.

Berdasarkan kriteria penilaian penjadwalan :
– Fairness
Penjadwalan FIFO adil bila dipandang dari semantik antrian.
– Efesiensi
Penjadwalan FIFO sangat efesien
– Waktu tanggap
Penjadwalan FIFO sangat jelek, tidak cocok untuk sistem interaktif apalagi waktu nyata.
– Turn arround time
Penjadwalan FIFO jelek
– Throughput
Penjadwalan FIFO jelek.

Penggunaan:
– Cocok untuk sistem batch yang sangat jarang interaksi dengan pemakai. Contoh aplikasi analisis numerik, pembuatan tabel.
– Penjadwalan ini sama sekali tak berguna untuk sistem interaktif karena tidak memberi waktu tanggap yang bagus.
– Tidak dapat digunakan untuk sistem waktu nyata.

Penjadwalan Berprioritas (PS)
Ide penjadwalan adalah tiap proses diberikan prioritas dan proses berprioritas tinggi running (mendapat jatah waktu proses).
Prioritas dapat diberikan secara :
– Prioritas statis
– Prioritas dinamis

Prioritas Statis
Prioritas statis berarti rioritas tak berubah
Keunggulan
– mudah diimplementasikan
– mempunyai overhead relatif kecil
Kelemahan
– Penjadwalan tak tanggap perbuhana lingkungan yang mungkin menghendaki penyesuaian prioritas.

Prioritas Dinamis
Prioritas dinamis merupakan mekanisme menanggapi perubahan lingkungan sistem beroperasi. Prioritas awal diberikan ke proses mungkin hanya berumur pendek setelah disesuaikan ke nilai yanglebih tepat sesuai lingkungan.

Kelemahan
Implementasi mekanisme prioritas dinamis lebih kompeks dan mempunyai overhead lebih besar. Overhead ini diimbangi dengan peningkatan daya tanggap sistem.

Contoh penjadwalan berprioritas
Proses-proses yang sangat banyak operasi I/O menghabiskan kebanyakan waktu menunggu selesainya operasi I/O. Proses-proses ini diberi prioritas sangat tinggi sehingga begitu proses memerlukan pemroses segera diberikan, proses akan segera memulai permintaan I/O berikutnya hingga mengakibatkan proses blocked menunggu selesainya operasi I/O. Dengan demikian pe mroses dapat dipergunakan proses-proses lain. Proses-proses I/O bound berjalan paralel bersama proses-proses lain yang benar-benar memerlukan pemroses, sementara proses-proses I/O bound itu menunggu selesainya operasi DMA.

Proses-proses yang sangat banyak operasi I/O kalau harus menuggu lama untuk memakai pemroses (karena prioritas rendah) hanya akan membebani meori karena harus disimpan tanpa perlu prosesproses itu dimemori karena tidak selesai-selesai menunggu operai I/O dan menunggu jatah pemroses.

Algoritma Prioritas Dinamis
Algoritma dituntun oleh keputusan untuk memenuhi kebijaksanaan tertentu yang menjadi tujuan.
Algoritma sederhana yang memberi layanan bagus adalah men-set prioritas dengan nilai 1/f dimana f adalah ratio kwanta terakhir yang digunakan proses.
– Proses yang menggunakan 2 msec kwanta 100 ms maka prioritasnya 50.
– Proses yang berjalan selama 50 ms sebelum blocked berprioritas 2.
– Proses yang menggunakan seluruh kwanta berprioritas 1.

Keunggulan Algoritma Penjadwalan Berprioritas
Biasanya memenuhi kebijaksanaan yang ingin mencapai maksimasi suatu kriteria diterapkan.

Kombinasi
Algoritma penjadwalan berprioritas dapat dikombinasikan yaitu mengelompokan proses-proses menjadi kelas-kelas prioritas. Penjadwalan berprioritas diterapkan antar kelas-kelas proses itu. Penjadwalan round-robin atau FIFO diterapkan pada proses-proses di satu kelas.

Penjadwalan dengan Banyak Antrian (MFQ)
Penjadwalan ini merupakan:
– Penjadwalan preemptive (by-time)
– Penjadwalan berprioritas dinamis.
Penjadwalan ini untuk mencegah banyaknya swapping dengan proses-proses yang sangat banyakmenggunakan pemroses (karena menyeelesaikan tugasnya memakan waktu lama) diberi jatah waktu (jumlah kwanta) lebih banyak dalam satu waktu.
Penjadwalan ini menghendaki kelas-kelas prioritas bagi proses-proses yang ada. Kelas tertinggi berjalan selama satu kwanta, kelas berikutnya berjalan selama dua kwanta, kelas berikutnya berjalan empat kwanta, dan seterusnya. Ketentuan yang berlaku adalah sebagai berikut:
– Jalankan proses pada kelas tertinggi
– Jika proses menggunakan seluruh kwanta yang dialokasikan maka diturunkan kelas prioritasnya.
– Proses yang masuk untuk pertama kali ke sistem langsung diberi kelas tertinggi.
Mekasnime ini dapat mencegah proses yang perlu berjalan lama swapping berkali-kali dan mencegah proses-proses interaktif yang singkat harus menunggu lama.

Penggunaan
Sistem dengan banyak proses lambat, memerlukan waktu dan juga terdapat banyak proses singkat.

Penjadwalan Terpendek, Duluan (SJF)
Penjadwalan ini merupakan :
– Penjadwalan non-preemptive
– Penjadwalan tak berprioritas
Penjadwalan ini mengasumsikan waktu jalan proses(sampai selesai) diketahui sebelumnya. Mekanisme penjadwalan adalah menjadwalkan proses dengan waktu jalan terpendek lebih dulu sampai selesai.
Penjadwalan mempunyai efesien tinggi dan turn arround time rendah.

Contoh :
Terdapat empat proses A,B,C,D dengan jalam selama 8,7,6,5 kwanta.
Gambar 5.2a menunjukkan cara I, dengan proses-proses dijadwalkan berurutan sebagai A,B,C,D. Gambar 5.2b menunjukkan bila proses-proses dijadwalkan secara SJF yaitu berurutan B,C,D,A

Kedua cara menghasilkan turn arround time ditunjukan gambar 5.2c. Cara I trun arround time rata-rata adalah 17,5 kwanta sedang cara II adalah 15 kwanta.

Walaupun mempunyai turn arround yang bagus, SJF mempunyai yaitu:
– Tidak dapat mengetahui ukuran job saat job masuk
– Proses yang tidak datang bersamaan, sehingga penetapannya harus dinamis.

Untuk mengetahui ukuran job agar dapat ditetapkan yang terpendek biasanya dilakukan pendekatan. Pendekatan yang biasa dilakukan adalah membuat estimasi berdasar kelakuan sebelumnya.

Read More