Proses Pada Swapping, Partitioning Dan Paging

TUGAS MATA KULIAH ARSITEKTUR DAN ORGANISASI KOMPUTER 1 “Proses Pada Swapping, Partitioning dan Paging”

Disusun Oleh :

Nama : Aditya Dwi Cahyo Nugroho NIM : 123100023 Kelas : B

Dosen : Hidayatullah Himawan, ST., MM

Prodi Teknik Informatika Fakultas Teknologi Industri Universitas Pembangunan Nasional “Veteran” Yogyakarta 2012

Soal : 1. Berikan Contoh Proses yang terjadi di dalam Swapping, Partitioning dan Paging!!! Jawab : a. Swapping Swapping merupakan Sebuah proses agar bisa dieksekusi bukan hanya membutuhkan sumber daya dari CPU, tetapi juga harus terletak dalam memori. Dalam tahapannya, suatu proses bisa saja ditukar sementara keluar memori ke sebuah penyimpanan sementara dan kemudian dibawa lagi ke memori untuk melanjutkan pengeksekusian. Hal ini dalam sistem operasi disebut swapping.

Contoh Proses Swapping Sebuah contoh untuk menggambarkan teknik swapping ini adalah sebagai berikut: Algoritma

Round-Robin

yang

digunakan

pada

multiprogramming

environment

menggunakan waktu kuantum (satuan waktu CPU) dalam pengeksekusian prosesprosesnya. Ketika waktu kuantum berakhir, memory manager akan mengeluarkan (swap out) proses yang telah selesai menjalani waktu kuantumnya pada suatu saat serta memasukkan (swap in) proses lain ke dalam memori yang telah bebas tersebut. Pada saat yang bersamaan penjadwal CPU akan mengalokasikan waktu untuk proses lain dalam memori. Hal yang menjadi perhatian adalah, waktu kuantum harus cukup lama sehingga waktu penggunaan CPU dapat lebih optimal jika dibandingkan dengan proses penukaran yang terjadi antara memori dan disk.

Teknik swapping roll out, roll in menggunakan algoritma berbasis prioritas dimana ketika proses dengan prioritas lebih tinggi tiba maka memory manager akan mengeluarkan proses dengan prioritas yang lebih rendah serta me-load proses dengan prioritas yang lebih tinggi tersebut. Saat proses dengan prioritas yang lebih tinggi telah selesai dieksekusi maka proses yang memiliki prioritas lebih rendah dapat dimasukkan kembali ke dalam memori dan kembali dieksekusi.

Sebagian besar waktu swapping adalah waktu transfer. Sebagai contoh kita lihat ilustrasi berikut ini: sebuah proses pengguna memiliki ukuran 5 MB, sedangkan tempat penyimpanan sementara yang berupa harddisk memiliki kecepatan transfer data sebesar 20

MB per detiknya. Maka waktu yang dibutuhkan untuk mentransfer proses sebesar 5 MB tersebut dari atau ke dalam memori adalah sebesar 5000 KB / 20000 KBps = 250 ms Perhitungan di atas belum termasuk waktu latensi, sehingga jika kita asumsikan waktu latensi sebesar 2 ms maka waktu swap adalah sebesar 252 ms. Oleh karena terdapat dua kejadian dimana satu adalah proses pengeluaran sebuah proses dan satu lagi adalah proses pemasukan proses ke dalam memori, maka total waktu swap menjadi 252 + 252 = 504 ms.

Agar teknik swapping dapat lebih efisien, sebaiknya proses-proses yang di- swap hanyalah proses-proses yang benar-benar dibutuhkan sehingga dapat mengurangi waktu swap. Oleh karena itulah, sistem harus selalu mengetahui perubahan apapun yang terjadi pada pemenuhan kebutuhan terhadap memori. Disinilah sebuah proses memerlukan fungsi system call, yaitu untuk memberitahukan sistem operasi kapan ia meminta memori dan kapan membebaskan ruang memori tersebut.

Jika kita hendak melakukan swap, ada beberapa hal yang harus diperhatikan. Kita harus menghindari menukar proses dengan M/K yang ditunda (asumsinya operasi M/K tersebut juga sedang mengantri di antrian karena peralatan M/Knya sedang sibuk). Contohnya seperti ini, jika proses P1dikeluarkan dari memori dan kita hendak memasukkan proses P2, maka operasi M/K yang juga berada di antrian akan mengambil jatah ruang memori yang dibebaskan P1 tersebut. Masalah ini dapat diatasi jika kita tidak melakukan swap dengan operasi M/K yang ditunda. Selain itu, pengeksekusian operasi M/K hendaknya dilakukan pada buffer sistem operasi.

Tiap sistem operasi memiliki versi masing-masing pada teknik swapping yang digunakannya. Sebagai contoh pada UNIX, swapping pada dasarnya tidak diaktifkan, namun akan dimulai jika banyak proses yang membutuhkan alokasi memori yang banyak. Swapping akan dinonaktifkan kembali jika jumlah proses yang dimasukkan berkurang. Pada sistem operasi Microsoft Windows 3.1, jika sebuah proses baru dimasukkan dan ternyata tidak ada cukup ruang di memori untuk menampungnya, proses yang lebih dulu ada di memori akan dipindahkan ke disk. Sistem operasi ini pada dasarnya tidak menerapkan teknik swapping secara penuh, hal ini disebabkan pengguna lebih berperan dalam menentukan proses mana yang akan ditukar daripada penjadwal CPU. Dengan ketentuan seperti ini proses-proses yang telah dikeluarkan tidak akan kembali lagi ke memori hingga pengguna memilih proses tersebut untuk dijalankan.

b. Partitioning Partisi (Bahasa Inggris: Partition), dalam sistem berkas dan manajemen media penyimpanan adalah sebuah bagian dari memori atau media penyimpanan yang terpisah secara logis yang berfungsi seolah-olah bagian tersebut terpisah secara fisik. Media penyimpanan yang dapat dipartisi adalah memori (baik itu memori fisik ataupun memori maya oleh manajer memori sistem operasi), hard disk, magneto-optical disk (MO Disk), dan beberapa flash memory. Meskipun demikian, istilah partisi saat ini digunakan untuk merujuk pada bagian dari hard disk. Konsep umum dari proses partitioning adalah sistem operasi akan menempati bagian memori yang tetap, kemudian sisa memori dibagi-bagi untuk keperluan sejumlah proses. Partioning sendiri adalah teknik membagi memori menjadi beberapa bagian sesuai dengan kebutuhan pemogram. Proses Partisi Memori Tetap

Ketika sebuah proses datang, ia akan diletakkan ke dalam input queue (antrian proses pada disk yang menunggu dibawa ke memori untuk dieksekusi) sesuai dengan ukuran terkecil partisi yang mampu menampungnya. Kerugian dari mengurutkan proses ke dalam antrian yang berbeda berdasarkan ukurannya muncul ketika partisi yang besar akan menjadi kosong karena tidak ada proses dengan ukuran sesuai yang diletakkan di partisi tersebut. Namun di lain sisi, antrian untuk partisi dengan ukuran kecil sangat padat karena banyaknya proses dengan ukuran yang sesuai. Cara alternatif yang dapat dilakukan adalah dengan membuat sebuah antrian tunggal seperti terlihat pada gambar diatas. Ketika sebuah partisi bebas, proses dengan ukuran sesuai partisi tersebut yang terletak di depan antrian

dapat dimasukkan lalu dieksekusi. Namun metode ini memiliki kelemahan, yaitu bagaimana jika proses yang memasuki partisi yang cukup besar ternyata ukurannya jauh lebih kecil dari partisi itu sendiri? Masalah ini dapat diatasi dengan mencari proses terbesar ke dalam seluruh antrian yang dapat ditampung oleh sebuah partisi pada saat itu. Namun algoritma ini mendiskriminasikan proses yang kecil karena proses yang diambil adalah proses terbesar yang dapat dimuat ke dalam partisi yang sedang bebas saat itu. Dalam partisi tetap ini, sistem operasi menggunakan sebuah tabel untuk mengindikasikan bagian memori mana yang kosong dan mana yang terisi. Pada awalnya semua partisi kosong dan dianggap sebagai sebuah blok besar yang tersedia (hole). Ketika sebuah proses datang dan membutuhkan memori, ia akan dicarikan lubang yang cukup besar yang mampu menampungnya. Setelah menemukannya, memori yang dialokasikan untuknya hanyalah sebesar memori yang dibutuhkannya sehingga menyisakan tempat untuk memenuhi kebutuhan proses lain. Sistem operasi mencatat kebutuhan memori masingmasing proses yang berada dalam antrian serta jumlah memori yang masih tersedia untuk menentukan proses mana yang harus dimasukkan. Sistem akan memiliki sebuah daftar yang berisi ukuran blok yang masih tersedia serta antrian masukan proses. Sistem operasi dapat mengurutkan antrian input tersebut berdasarkan algoritma penjadwalan. Memori dialokasikan pada proses yang ukurannya sesuai hingga akhirnya kebutuhan memori untuk proses berikutnya tidak dapat dipenuhi karena tidak ada lagi blok yang cukup untuknya. Sistem operasi akan menunggu hingga blok yang cukup besar untuk menampung proses tersebut tersedia atau sistem operasi dapat juga melewati proses tersebut dan mencari jikalau ada proses dengan kebutuhan memori yang dapat ditampung oleh blok memori yang tersedia. Pada kenyatannya, partisi tetap kurang mengoptimalkan memori sebagai sumber daya yang penting karena seringkali terjadi, partisi yang cukup besar dialokasikan untuk proses dengan ukuran yang lebih kecil sehingga sisa dari partisi tersebut tidak digunakan. Proses Pemartisian Dinamis Dengan menggunkan partisi statis menyebabkan memori terlalu banyak diboroskan dengan proses-proses yang lebih kecil dibanding partisi yang ditempatinya. Namun apabila menggunakan partisi dinamis maka jumlah, lokasi, dan ukuran proses di memori dapat beragam sepanjang waktu secara dinamis. proses yang akan masuk ke memori segera dibuatkan partisi untuknya sesuai kebutuhannya. Teknik ini meningkatkan utilitas

memori. Kelemahan partisi dimanis adalah dapat terjadi lubang-lubang kecil memori di antara partisi-partisi yang dipakai merumitkan alokasi dan dealokasi memori. c. Pagging Paging adalah suatu metode yang memungkinkan suatu alamat fisik memori yang tersedia dapat tidak berurutan. Prinsipnya adalah memecah memori fisik dan memori logika menjadi blok-blok dengan ukuran sama (disebut page). Setelah itu kita membuat page table yang akan menerjemahkan memori logika menjadi memori fisik dengan perantara Memory Management Unit (MMU), dan pengeksekusian proses akan mencari memori berdasarkan tabel tersebut. Pengertian Lainnya Paging adalah suatu metode yang mengizinkan alamat logika proses untuk dipetakan ke alamat fisik memori yang tidak berurutan, yaitu sebagai solusi dari masalah fragmentasi ekstern. Metode dasar dari paging adalah dengan memecah memori fisik menjadi blokblok yang berukuran tertentu (frame) dan memecah memori logika menjadi blok-blok yang berukuran sama (page). Contoh proses paging : Untuk menginplementasikan addres maya yang besar ke dalam memori yang kecil diperlukan index register, base register, segment register dan MMU ( Memory Menegement Unit ). Pemetaan Memori Sistem Paging Sistem kinerja komputer akan menerjemahkan alamat maya menjadi alamat fisik. Dengan kata lain dalam system memori maya alamat memori tidak langsung di tuliskan ke BUS tetapi terlebih dahulu dimasukkan ke MMU untuk diterjemahkan. Ada dua kemungkinan keluaran MMU yaitu : 1. Alamat yang dicari ada dimemori nyata, maka proses dapat langsung dikerjakan. 2. Alamat yang dicari tidak ada didalam memori nyata, maka MMU mengeluarkan page fault, yaitu permintaan alokasi memori untuk proses itu. MMU mempunyai fungsi untuk memetakan memori maya ke memori fisik. Apabila alamat memori yang dipetakan tidak tersedia di memori fisik, MMU menertibkan exception page fault yang melewatkan ke system operasi untuk menengani. Gambar memperlihatkan Implementasi pemetaan memori system paging.

Implementasi Pemetaan Memori sistem paging

Apabila exception page fault meminta alokasi memori akan ditangani oleh system operasi yaitu memilih partisi yang telah selesai diakses dan kemungkinan proses ini akan digunakan lagi, dalam waktu yang lama lagi. Jika sudah dipilih maka program akan dikosongkan dari memori dan selanjutnya program yang alamatnya yang diminta akan dimasukkan ke memori. Proses Pemetaan Pada MMU Dibawah ini adalah suatu proses pemetaaan memori yang terjadi pada MMU. Alamat maya terdiri dari bagian nomor page dan offset. Alamat ini dicarikan didalam tabel page, bila ketemu maka MMU mengeluarkan page frame ( register alamat fisik ).Register alamat fisik terdiri darei nomor page dan offset, dimana nomor page frame lebih sedikit dari nomor page. Apabila alamat tersebut tidak ada pada tabel page maka MMU mengeluarkan page fault.