Manajemen Memori, Manajemen Masukan-Keluaran Dan Manajemen File

Manajemen Memori, Manajemen Masukan-Keluaran Dan Manajemen File

I. MANAJEMEN MEMORI

Terdapat 2 (dua) manajemen memori :
a. manajeman memori statis
Dengan pemartisian statis, jumlah, lokasi dan ukuran proses dimemori tidak beragam sepanjang waktu secara tetap.

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

1. Manajemen Memori Berdasarkan Alokasi memori

Terdapat 2 (dua) cara menempatkan informasi ke dalam memori kerja, yaitu:

a. Alokasi Memori Berurutan (Contiguous Allocation)
Pada alokasi memori berurutan, setiap proses menempati satu blok tunggal lokasi memori yang berurutan.

Kelebihan : sederhana, tidak ada rongga memory bersebaran, proses berurutan dapat dieksekusi secara cepat.

Kekurangan : memori boros, tidak dapat disisip apabila tidak ada satu blok memori yang mencukupi.

b.   Alokasi   Memori   Tak   Berurutan   (Non   Contiguous Allocation)
Program/proses  ditempatkan  pada  beberapa  segmen berserakan, tidak perlu               saling berdekatan atau berurutan.  Biasanya  digunakan  untuk  lokasi  memori maya sebagai lokasi page-page.

Kelebihan : sistem dapat memanfaatkan memori utama secara  lebih  efesien,  dan  sistem  opersi  masih  dapat menyisip   proses   bila   jumlah   lubang-lubang   memori cukup untuk memuat proses yang akan dieksekusi.

Kekurangan  :   memerlukan   pengendalian yang lebih rumit  dan  memori  jadi  banyak  yang  berserakan  tidak terpakai.

Terdapat 2 (dua) macam pemilahan, yaitu:

a. Berpilah suku (paging)
Informasi atau pekerjaan di dalam memori dukung dipilah ke dalam sejumlah suku (page), dan memori kerja dipilah ke dalam sejumlah rangka (frame)

b. Berpilah segmen (segmentasi)
Pilahan yang ukuran segmen disesuaikan dengan isi segmen Salah satu macam pemilahan gabungan suku dan segmen adalah pemilahan suku bersegmen, dimana suku dikelompokan ke dalam sejumlah segmen.

Gambar 3.1. Hubungan Chace memory, Memori Utama dan Memori Sekunder

Chace  memory memiliki kecepatan lebih tinggi sebagai memori antara yang mempercepat proses pada memory kerja,   juga   sebagai   transit   lalulintas   data   selama   proses dengan sumberdaya lain pada memori utama.

Pemindahan proses dari memori utama ke disk dan sebaliknya disebut swapping.

2. Manajemen memori berdasarkan keberadaan :
a. Dengan Swapping ( tanpa pemindahan citra/gambaran proses antara memori utama dan disk selama eksekusi)

b. Tanpa Swapping ( dengan memindahan citra/gambaran proses antara memori utama dan disk selama eksekusi)

3. Manajemen memori Tanpa Swapping terdiri dari
a. monoprogramming.

               » Embedded system (mikro controller) --> untuk mengendalikan alat agar bersifat intelejen dlm  menyediakan satu fungsi spesifik contoh intel 8051

               »Proteksi pada monoprogramming sederhana --> menggunakan boundary register

b. multiprogramming dengan pemartisian statis.

>> Strategi penempatan program ke partisi (Partisi ukuran sama dan 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 multi programming

>> Fragmentasi pada pemartisian statis

4. Manajemen memori pada multi programming
a. dengan swapping

b. dengan pemartisian Dinamis

                »adanya lubang-lubang kecil dimemori

                »proses tumbuh berkembang

5. Pencatatan Pemakaian Memori
a. Pencatatan memakai peta bit --> 0 untuk memori bebas, 1 untuk memori terpakai proses
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

b. Pencatatan memakai penghubung 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.

6. Penggunaan memori

Pencocokan ukuran informasi ke penggalan memori kerja disebut 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:

Cocok pertama (first fit)
Pencocokan terjadi menurut antrian informasi

Cocok pertama berdaur (cyclical first fit)
Pencocokan tidak harus dimulai dari urutan penggalan memori yang pertama, tetapi dapat dilakukan setelah terjadi pencocokan sebelumnya.

Cocok terbaik (best fit)
Pencocokan dilakukan sesuai dengan penggalan memori yang ukurannya pas.

Cocok terburuk (Worst fit)
Informasi akan menempati penggalan yang ukurannya terbesar.

Gambar 3.2 algoritma best,fist,next,worst fit

8. Fragmentasi
Menurut prosesnya terdapat dua macam fragmentasi :

a. Fragmentasi internal
Kelebihan  memori  pada  penggalan  memori  ketika penggalan memori itu menerima penggalan informasi yang berukuran kurang dari ukuran penggalan memori

b. Fragmentasi Ekternal
Penggalan memori bebas yang ukurannya terlalu kecil untuk dapat menampung penggalan informasi yang akan dimuat ke penggalan memori itu.

Contoh : Proses

9. Sistem Buddy
Sistem buddy adalah algoritma pengelolaan memori yang memanfaatkan kelebihan penggunaan bilangan biner dalam pengalamatan memori. Karakteristik bilangan biner digunakan untuk mempercepat Penggabungan lubang-lubang berdekatan ketika proses Terakhir atau dikeluarkan. Mekanisme pengelolaan sistem buddy tersebut memiliki keunggulan dan kelemahan.

Keunggulan Sistem Buddy

1. 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.

2. Dealokasi pada sistem buddy dapat dilakukan dengan cepat.

Kelemahan Sistem Buddy

1. Utilisasi memori pada sistem buddy sangat tidak efisien.

2. Masalah ini muncul dari dari kenyataan bahwa semua permintaan dibulatkan ke 2k terdekat yang dapat memuat. Proses berukuran 35 kb harus dialokasikan di 64 kb, terdapat 29 kb yang disiakan. Overhead ini disebut fragmentasi internal karena memori yang disiakan adalah internal terhadap segmen-segmen yang dialokasikan

10. Alokasi Ruang Swap pada Disk.
Terdapat dua strategi utama penempatan proses yang dikeluarkan dari memori utama (swapout) ke disk, yaitu :

a. 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.

Alokasi ruang swap (Continue)

2. 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.

MANAJEMEN PERANGKAT MASUKAN / KELUARAN DAN MANAJEMEN FILE

II. Manajemen Perangkat Masukan/keluaran

Fungsi manajemen perangkat masukan keluaran :
Mengirim perintah keperangkat masukan/keluaran agar menyediakan layanan.
Menangani interupsi perangkat masuakan/keluaran
Menangani kesalahan pada perangkat masukan/keluaran
Menyediakan interface ke pemakai

1. Klasifikasi Perangkat I/O
a.   Klasifikasi Perangkat I/O berdasarkan sifat aliran datanya,

Berorientasi blok --> Menyimpan, Menerima dan mengirim informasi sebagai blok berukuran tetap 128 – 1024 dan memiliki lamat tersendiri

Karakter --> Perangkat yang menerima dan mengirim aliran karakter tanpa membentuk  sustu struktur blok

b. Klasifikasi Perangkat I/O berdasarkan sasaran komunikasi,
Terbaca oleh manusia --> Alat yang digunakan untuk komunikasi dgn manusia

Terbaca oleh mesin -->Alat yg digunakan untuk berkomunikasi dgn perangkat elektronik

Untuk komunikas --> alat yg digunakan untuk komunikasi dengan perangkat jarak jauh

Pemrograman Perangkat I/O

2. Teknik Pemrograman Perangkat I/O
a. Programmed I/O atau Polling System
Ketika Alat I/O menangani Permintaan, alat menset bit status di register status perangkat, alat tidak memberitahukan ke pemroses saat tugas telah selesai sehingga procesor harus selalu memeriksa register tersebut secara periodik dan melakukan tindakan berdasarkan status yang dibaca  Interrupt I/O

b. Masukan/keluaran dikendalikan interupsi (interrupt I/O)
I/O dikendalikan interupsi. Teknik I/O dituntun interupsi mempunyai mekanisme kerja sebagai berikut :

• Pemroses memberi instruksi ke perangkat I/O kemudian melanjutkan melakukan pekerjaan lainnya.

• Perangkat I/O akan menginterupsi meminta layanan saat perangkat telah siap bertukar data dengan pemroses.

• Saat menerima interupsi perangkat keras (yang memberitahukan bahwa perangkat siap melakukan transfer), pemroses segera mengeksekusi transfer data

DMA (Direct Memory Access)

c.  DMA berfungsi membebaskan pemroses menunggui transfer data yang dilakukan perangkat I/O. Saat pemroses ingin membaca atau menulis data, pemroses memerintahkan DMA controller dengan mengirim informasi berikut :

•  Perintah penulisan/pembacaan.

•  Alamat perangkat I/O.

•  Awal lokasi memori yang ditulis/dibaca.

•  Jumlah word (byte) yang ditulis/dibaca.

Setelah mengirim informasi-informasi itu ke DMA controller, pemroses dapat melanjutkan kerja lain. Pemroses mendelegasikan operasi I/O ke DMA.. DMA mentransfer seluruh data yang diminta ke/dari memori secara langsung tanpa melewati pemroses. Ketika transfer data selesai, DMA mengirim sinyal interupsi ke pemroses. Sehingga pemroses hanya dilibatkan pada awal dan akhir transfer data. Operasi transfer antara perangkat dan memori utama dilakukan sepenuhnya oleh DMA lepas dari pemroses dan hanya melakukan interupsi bila operasi telah selesai.

3.  Evolusi Fungsi
Pemroses mengendalikan perangkat masukan/keluaran secara langsung (Embeded System)Pemroses dilengkapi pengendali masukan/keluaran (I/O controller)

Perangkat dilengkapi fasilitas interupsi I/O controller mengendalikan memori secara langsung melalui  DMA ( Melibatkan Pemroses diawal dan akhir transfer) Pengendali masukan/keluaran menjadi terpisah

Pengendali masukan/keluaran mempunyai memori lokal.

4.  Prinsip manajemen
Efesien (eficiency) --> Usb Hub

Kecukupan (generality) --> Simplisitas

5. Hirarki Manajemen
Interrupt Handler--> Interupsi harus disembunyikan agar tidak terlihat rutin berikutnya.Device driver di blocked saat perintah I/O diberikan dan menunggu interupsi.Ketika interupsi terjadi, prosedur penanganan interupsi bekerja agar device driver keluar dari state blocked.

Device Driver --> Semua kode bergantung perangkat ditempatkan di device driver. Tiap device driver menangani satu tipe (kelas) perangkat dan bertugas menerima permintaan abstrak perangkat lunak device independent diatasnya dan melakukan layanan permintaan.

Perangkat Lunak Device-Independent --> Bertujuan membentuk fungsi-fungsi I/O yang berlaku untuk semua perangkat dan memberi antarmuka seragam ke perangkat lunak tingkat pemakai

Perangkat Lunak Level Pemakai --> Kebanyakan perangkat lunak I/O terdapat di sistem operasi. Satu bagian kecil berisi pustaka-pustaka yang dikaitkan pada program pemakai dan berjalan diluar kernel.

6. Buffering
Meningkatkan efisiensi sistem operasi dan kinerja proses.
Terdapat beragam cara buffering, antara lain:

Single buffering

Double buffering

Circular buffering

III. Sistem Manajemen File

Pengertian File --> Abstraksi penyimpanan dan pengambilan informasi di Disk
Sifat file :   Presisten --> Informasi dalam file tetap ada walaupun catudaya dimatikan
Size, Sharability --> digunakan oleh banyak proses secara konkuren

1. Sasaran dan Fungsi Sistem Manajemen File
a. Sasaran : memenuhi Kebutuhan Manajemen Data bagi pemakai (retrive, insert, delete, update), Menjamin data pada file adalah Valid, Optimasi Kinerja (Trouhgput dan waktu tanggap ditingkatkan ), Menyediakan dukungan masukan/keluaran beragam tipe perangkat penyimpanan, Meminimalkan potensi kehilangan data

Fungsi manajemen File
b. Fungsi  Manajemen File
Beberapa fungsi yang diharapkan dari pengelolaan file adalah:

Penciptaan, modifikasi dan penghapusan file.

Mekanisme pemakaian file secara bersama.

Menyediakan beragam tipe pengaksesan terkendali, seperti:

Read access (pengendalian terhadap akses membaca).

Write access (pengendalian terhadap akses memodifikasi).

Execute access (pengendalian terhadap akses menjalankan program).

Kemampuan backup dan recovery untuk mencegah kehilangan karena kecelakaan atau dari upaya penghancuran informasi.

2. Arsitektur Pengelolaan File, terdiri dari
a. Sistem Akses, berkaitan dengan bagaimana cara data yang disimpan pada file diakses

b. Manajemen File, berakitan dgn mekanisme operasi pada file (saving, searching, sharable, security)

c. Manajemen Ruang Penyimpanan, berkaitan dengan alokasi ruang untuk file di storage

d. Mekanisme Integritas File, berkaitan dengan jaminan informasi pada file tak terkorupsi

3. Konsep Sistem File --> Abstraksi penyimpanan dan pengambilan informasi di disk. Abstraksi ini membuat pemakai tidak dibebani rincian cara dan letak penyimpanan informasi, serta mekanisme kerja perangkat penyimpan data

4. Pandangan File --> Penamaan, tipe, atribute, perintah manipulasi, operasi

5. Direktori -->  Direktori merupakan file yang dimiliki sistem untuk mengelola struktur sistem file. File direktori merupakan file berisi informasi-informasi mengenai file-file yang termasuk dalam direktori itu.

6. Shared File --> Adalah file yang tidak hanya diacu oleh satu direktori (pemakai), tapi juga oleh direktori-direktori (pemakai) lain. Sistem file tidak lagi berupa pohon melainkan Directed Acyclic Graph (DAG).

7. Sistem Akses File --> Cara akses perangkat penyimpanan.
Perangkat penyimpanan berdasar disiplin pengaksesan dibagi 2 (dua), yaitu :

a.  Perangkat akses sekuen (sequential access devices).
Proses harus membaca semua byte atau record file secara berturutan mulai dari awal, tidak dapat meloncati dan membaca diluar urutan. Contoh : tape.

b. Perangkat akses acak (random access devices).
Dimungkinkan dapat membaca byte atau record file di luar urutan, atau mengakses rekord berdasar kunci bukan posisinya.

8. Organisasi File --> Terdapat enam organisasi dasar,
kebanyakan organisasi file sistem nyata termasuk salah satu atau kombinasi kategori-kategori ini.
Enam organisasi atau pengaksesan dasar adalah sebagai berikut :

a. File pile (pile).

b. File sekuen (sequential file).

c. File sekuen berindeks (indexed-sequential file).

d. File berindeks majemuk (multiple indexed file).

e. File berhash (hashed or direct file).

f. File cincin (multiring file).