PROSES DAN PENJADWALAN PROSES

I. PENJADWALAN PROSES

Penjadwalan merupakan kumpulan kebijaksanaan dan mekanisme di sistem operasi yang berkaitan dengan urutan kerja yang dilakukan sistem komputer.

Penjadwalan bertugas memutuskan :

Proses harus berjalan, Kapan dan berapa lama proses itu berjalan.

A. Tujuan penjadwalan
Supaya semua pekerjaan memperoleh pelayanan yang adil (firness)
Supaya pemakaian prosesor dapat dimaksimumkan Supaya waktu tanggap dapat diminimumkan, berupa waktu tanggap nyata dan waktu tanggap maya Supaya pemakaian sumber daya seimbang Turn  arround  time, waktu sejak program masuk ke sistem sampai proses selesai.
Efesien, proses tetap dalam keadaan sibuk tidak menganggur Supaya terobosan (thoughput) dapat dimaksimumkan

Tipe-tipe penjadwalan :

1. Penjadwalan jangka pendek --> Bertugas menjadwalkan alokasi pemroses di antara proses-proses ready di memori utama. Penjadwalan dijalankan setiap terjadi pengalihan proses untuk memilih proses berikutnya yang harus dijalankan

2. Penjadwalan jangka menengah --> Proses status ready – running – waiting – ready

3. Penjadwalan jangka panjang --> Penjadwal ini bekerja terhadap antrian batch dan memilih batch berikutnya yang harus dieksekusi. Batch biasanya adalah proses-proses dengan penggunaan sumber daya yang intensif (yaitu waktu pemroses, memori, perangkat masukan/keluaran), program-program ini berprioritas rendah, digunakan sebagai pengisi (agar pemroses sibuk) selama periode aktivitas job-job interaktif rendah

B. Penjadwalan proses

3 istilah yang digunakan pada penjadwalan proses

1. Antrian

Sejumlah proses yang menunggu menggunakan prosesor dan akan diproses sesuai dengan urutan antrian proses.

Proses berada dalam memori utama

2. Prioritas

Mendahului pada antrian proses, kalau proses itu berada di bagian belakang antrian, maka dengan pemberian prioritas, proses itu langsung berada di bagian paling depan pada antrian itu sambil menunggu sampai kerja prosesor selesai.

3. Prempsi

Mendahului pada antrian proses, kalau proses itu berada di bagian belakang antrian, maka dengan pemberian prempsi, proses itu langsung berada di bagian paling depan pada antrian itu bahkan akan memberhentikan kerja prosessor untuk mengerjakan proses yang prempsi tersebut.

C. Perhitungan pada Kerja Prosesor

Lama proses (t) adalah lama waktu yang diperlukan untuk mengolah proses itu di dalam prosesor

Lama tanggap (T) adalah Waktu yang diperlukan untuk proses sejak mulai sampai selesai di olah oleh prosesor

Terdapat 2 macam lama tanggap :

Turn around time, Dengan memperhitungkan lama waktu yang digunakan untuk sebuah proses hingga keluaran.

Respone time, Tidak memperhitungkan lama waktu yang digunakan untuk sebuah proses hingga keluaran.

II. TEKNIK PENJADWALAN PROSESOR

1. Katagori penjadwalan prosessor

Tanpa prioritas tanpa prempsi

Dengan prioritas tanpa prempsi

Tanpa prioritas dengan prempsi

Dengan prioritas dengan prempsi

2. Teknik penjadwalan prosessor

Penjadwalan satu tingkat

Penjadwalan multi tingkat

3. Teknik penjadwalan satu tingkat
Jika terdapat N proses serentak, serta setiap proses memiliki lama tanggap sebesar T, maka rerata lama tanggap Tr adalah

                                                Tr = (jumlah Ti) / N

• Waktu sia-sia (T – t), waktu yang terbuang dalam antrian atau selama terkena Prempsi.

• Rasio tanggap (Rt), Perbandingan di antara lama proses terhadap lama tanggap

• Rasio pinalti (Rp), Perbandingan diantara lama tanggap terhadap lama proses.

3.1. Algoritma Penjadwalan Pertama tiba pertama dilayani (PTPD/ FCFS/FIFO)

Penjadwalan tanpa prioritas tanpa prempsi, Proses yang tiba lebih dahulu akan dilayani lebih dahulu, jika tiba pada waktu yang bersamaan akan dilayani sesuai dengan  urutan pada antrian.

Contoh :

Tabel PTPD

3.2. Algoritma Penjadwalan Proses Terpendek Dipertamakan (PTD/ SJF/ SJN)

Penjadwalan dengan prioritas tanpa prempsi,

Terdapat 2 langkah :

Penentuan berdasarkan pendeknya proses yang dilayani Jika proses yang terpendek tersebut belum tiba maka prosesor akan melayani proses yang telah tiba sampai proses tersebut selesai.

Contoh :

Tabel Proses PTD

Tabel PTD

3.3.Algoritma Penjadwalan Proses Terpendek Dipertamakan Prempsi (PTDP / PSPN / SRT)

Penjadwalan dengan prioritas dengan prempsi

Beberapa ketentuan :

- Prioritas berdasarkan pendeknya sisa proses

- Diperhatikan saat proses tiba atau saat proses selesai

- Menghitung lama sisa proses dari semua proses yang   ada

- Jika proses dengan sisa proses yang lebih pendek dari proses yang sedang dikerjakan, maka atas dasar prempsi proses yang sedang dikerjakan akan dikeluarkan dari prosesor

Contoh : 

Tabel proses PTDP

Tabel PTDP

3.4.Algoritma Penjadwalan Ratio Pinalti Tertinggi Dipertamakan (RPTD/ HPRN)

Penjadwalan dengan prioritas tanpa prempsi

Ketentuan :

Prioritas berdasarkan besarnya nilai ratio pinalti

Rumus ratio pinalti =  Rp = ( s + t ) / t

s = waktu sia-sia (Saat selesai – Saat tiba)
t = lama proses

Tetap mendahulukan proses terpendek, namun prioritas proses panjang akan turut meningkat melalui peningkatan ratio pinaltinya.

Contoh:

Step 1

Step 2

Step 3

Tabel RPTD

3.5. Algoritma Penjadwalan Penjadwalan Putar Gelang (Roun Robin/ Time Slice)

Penjadwalan tanpa prioritas dengan prempsi

Beberapa ketentuan :

- Kuantum waktu , waktu yang digunakan oleh prosesor untuk melayani setiap proses

- Prosesor akan melayani setiap proses berdasarkan antrian

- Prosesor akan melayani sesuai dengan Kuantum waktu yang sudah ditentukan.

Contoh :

Tabel proses putar Gelang

Kuantum = 3

Tabel Putar Gelang 

TEKNOLOGI DAN ALGORITMA PENJADWALAN DISK

1. Magnetic Disk

Magnetic disk merupakan penyimpan sekunder, berbentuk bundar dengan dua permukaan magnetik. Penggerak disk berupa Motor drive menggerakkan disk dengan  kecepatan  tinggi  (kurang-lebih  dari  60  putaran perdetik).

Kegiatan baca-tulis dilakukan Read-write head, yang diletakkan diatas piringan.
Kepala baca-tulis sangat sensitif terhadap guncangan yang dapat menyebabkan disk rusak (bad sector).

Ruang Rekam terbagi atas beberapa track/lintasan dan tiap lintasan dibagi lagi dalam beberapa sector.

Jenis head dibedakan atas :

Fixed-head disk menempati tiap-tiap track satu head, sehingga mempercepat proses pembacaan dan perekaman.

Moving-head disk hanya memiliki satu head yang berpindah-pindah mengakses dari satu track ke track lain.

Beberapa teknologi Harddisk, antara lain :

» Shock Protection System (SPS)
» Self-Monitoring Analysis and Reporting (SMART)
» Solid State Disk (SSD)
» Magnetore-sistive (MR)
» Partial Response Maximum Likelihood (PRML)
» Hot Swap
» Plug and Play ATA
» Environment Protection Agency (EPA)
» Error Correction Code (ECC)
» Auto Transfer

Shock Protection System (SPS)
Sebagian besar kerusakan yang timbul pada hard disk disebabkan adanya goncangan. Goncangan pada hard disk dapat menyebabkan tergoncangnya head sehingga dapat merusak piringan. Goncangan yang paling membahayakan adalah goncangan dengan kekuatan tinggi dalam tempo yang sangat singkat. Dengan meggunakan SPS energi goncangan akan diredam, sehingga head tidak terangkat ketika terjadi goncangan. Karena head tingkat terangkat, tentu saja head tidak kembali lagi. Sehingga tidak akan terjadi bad sector.

Self-Monitoring Analysis and Reporting (SMART)
Dengan menggunakan teknologi SMART, hard disk dapat berkomunikasi dengan komputer melalui software. Komunikasi yang dilakukan berisi tentang status keandalan hard disk, kemungkinan terjadinya kerusakan dsb. Hard disk akan melakukan pemeriksaan terhadap dirinya sendiridan melaporkan hasilnya pada software. Teknologi SMART sangat berguna bagi komputer-komputer yang memiliki data-data penting pada hard disk dan komputer-komputer yang sedapat mungkin dinyalakan secara terus menerus.

Solid State Disk (SSD)
SSD yang dikembangkan baru-baru ini tidak lagi menggunakan piringan magnetic sebagai tempat menyimpan data, tetapi menggunakan DRAM (dynamic RAM). SSD yang dikembangkan dengan menggunakan antar muka SCSI memang dirancang untuk sistem komputer yang memerlukan akses data yang cepat, seperti server dan server database.

Magnetore-sistive (MR)
Saat ini head hard disk yang digunakan dikenal dengan nama induktif head.  Head induktif yang berfungsi untuk read write sekaligus diganti dengan magnetore –sistive (MR) head yang memilik head yang berbeda untuk read dan write. Head untuk menulis masih menggunakan elemen film tipis yang bersifat induktif, sedangkan head untuk membaca menggunakan film tipis yang sensitif terhadap magnet.

Partial Response Maximum Likelihood (PRML)
PRML adalah teknologi dalam hal enkoding dan konversi data pada saat read-write dari ke piringan. Teknologi PRML menawarkan kepadatan data yang lebih tinggi, kinerja hard disk yang lebih baik dan integritas data yang lebih terjamin.

Hot Swap
Hot Swap adalah proses memasang peralatan elektronik ke dalam suatu sistem yang sedang bekerja

Plug and Play ATA (Advance Technology Atachment)
Sistem PnP adalah melakukan konfigurasi secara otomatis dan akan memudahkan pengaturan cukup lewat software saja, tidak melakukan pengubahan jumper, dsb

Environment Protection Agency (EPA)
Hard disk termasuk komponen yang menghabiskan energi listrik cukup banyak pada PC (tanpa menghitung monitor), apalagi pada notebook. Untuk itu hard disk terbaru yang mendukung program EPA memiliki kemampuan untuk menghemat listrik, misalnya fungsi sleep, stand by, dsb.

Error Correction Code (ECC)
Secara konvensional, jika terjadi kesalahan dalam pembacaan data dari piringan, maka untuk mengaktifkan ECC head harus membaca sekali lagi daerah tersebut, hal ini tentu saja akan menyita banyak waktu (sekitar 13 ms) dengan menggunakan komponen ASIC (Aplication Specific IC), dibuat metode ECC yang dapat memperbaiki kesalahan pembacaan tanpa perlumembaca ulang daerah yang rusak. Dengan cara ini dapat diperbaiki sampai 3 byte dari data 512 byte dalam satu sector. Dari hasil pengujian diperoleh hasil bahwa hanya 1 kali kegagalan dalam 100 trilyun kali.

Auto Transfer
Salah satu cara untuk mempercepat tranfer data dari hard disk kememori utama adalah dengan cara menggunakan mode blok (block mode). Konsep yang digunakan adalah untuk memungkinkan pemberian beberapa perintah baca atau tulis secara bersamaan. Setiap ada perintah membaca atau menulis, maka interrupt  (IRQ) akan dibangkitkan sehingga cpu akan proses switching, memeriksa device dan melakukan setup untuk transfer data.

2. Pengaksesan Disk
Waktu Akses adalah waktu yang diperlukan oleh kepala baca untuk menulis atau membaca isi sektor

Terdiri dari 4 komponen waktu :

• Waktu cari, waktu untuk mencapai lintas atau  silinder yang dikehendaki.

• Waktu mantap, waktu untuk hulu tulis baca menjadi mantap di lintas atau silinder.

• Waktu latensi, waktu untuk mencapai hulu tulis baca

• Waktu salur, waktu untuk menulis atau membaca isi sektor

Serta gabungan waktu yaitu waktu inkuiri dan waktu pemutakhiran atau pergantian.

Rumus menghitung waktu cari ( t(n) ):  t(n) = b.n + s

Keterangan:

t(n) = waktu cari

b         = waktu yang diperlukan untuk melewati satu lintas .

n         = banyaknya lintas atau silinder yang akan dilewati

s          = waktu mantap hulu tulis baca

Rumus menghitung rerata waktu cari :

Keterangan:

w = banyaknya lintas pada disk atau disket

b  = waktu yang diperlukan untuk melewati satu lintas

s  = waktu mantap hulu tulis baca

Rumus menghitung rerata waktu latensi :

keterangan :

r              = waktu rotasi
m            = Banyaknya sektor perlintas

Di dalam waktu salur kita kenal terdapat 2 waktu yaitu waktu baca ( r/m) dan waktu tulis (r).

Rerata waktu inkuiri (baca) :

Rerata waktu pemutakhiran (tulis):

Pengaksesan Lintas Disk pada Sistem Multitataolah

Terdapat  7 algoritma pengaksesan disk :

1. Algoritma Pertama Tiba Pertama Dilayani (PTPD)

2. Algoritma Pick up.

3. Algoritma Waktu Cari Terpendek Dipertamakan (WCTD)

4. Algoritma Look

5. Algoritma Circular Look

6. Algoritma Scan

7. Algoritma Circular scan

1.  Algoritma Pertama Tiba Pertama Dilayani (PTPD)
Proses pengaksesan akan dimulai secara berurutan sesuai dengan urutan tiba atau kedudukan antrian.

contoh : diketahui antrian akses track dengan saat awal 50

3, 46, 65, 27, 95, 82, 9, 17, 52, 53, 17, 1, 82, 2, 17, 98, 7

Langkah proses :
Dari 50 menuju ke lintasan 13, kemudian ke 46, ke 65, dan seterusnya.
Setiap lintas yang dilalui dihitung.

2. Algoritma PICK UP
Pada algoritma ini hulu tulis baca akan membaca atau menuju ke track yang terdapat pada urutan awal antrian , sambil mengakses track yang dilalui. Mirip seperti metode PTPD, tetapi lintasan yang dilewati dipungut/diambil, sehingga tidak perlu diakses lagi.

Contoh : diketahui antrian akses track dengan saat awal 50

13, 46, 65, 27, 95, 82, 9, 17, 52, 53, 17, 1, 82, 2, 17, 98, 7

Total lintas atau  track yang di lewati adalah 310 track
Langkah proses :

Dari 50 menuju ke lintasan 13, lintasan yang dilewati 46, 27, dan 17 sekalian dipungut/diakses. Sehingga selanjutnya tidak ke 46, tetapi ke 65, sekaligus memungut 52 dan 53. Karena 27 sudah diambil maka selanjutnya menuju 95, sekaligus memungut 82. Karena 82 sudah dipungut maka langsung menuju 1, dan seterusnya. Perhitungan 50-13, 13-65, 65-95, 95-1, dan seterusnya

3. Algoritma Waktu Cari Terpendek Dipertamakan (WCTD)
Proses dilaksanakan terhadap track yang terdekat dengan hulu baca tulis (Shortest Seet Time First /(SSTF)), diatas/bawah. Kemudian mencari letak track yang terdekat di atas/bawah dan seterusnya.

Contoh : diketahui antrian akses track dengan saat awal 50

13, 46, 65, 27, 95, 82, 9, 17, 52, 53, 17, 1, 82, 2, 17, 98, 7

Total lintas atau  track yang di lewati adalah 152 track
Langkah proses : Hulu baca tulis mulai dari 50, antara 46 dan 52 yang terdekat 52, sehingga menuju ke 52. Selanjutnya dari 52, antara 46 dan 53 yang terdekat 53, dan seterusnya. perhitungan 50-52, 52-53, dan seterusnya.

4. Algoritma Look
Pada algoritma ini hulu tulis baca akan bergerak naik seperti pergerakan lift Menuju antrian track terbesar pada disk sambil mengakses antrian track  yang  dilalui, kemudian   turun   menuju   antrian   track   yang   terkecil sambil  mengakses  track  yang  dilalui,  dan  track  yang telah diakses tidak diakses lagi.

Contoh : diketahui antrian akses track dengan saat awal 50

13, 46, 65, 27, 95, 82, 9, 17, 52, 53, 17, 1, 82, 2, 17, 98, 7

Total lintas atau  track yang di lewati adalah 145 track
Langkah proses : Dari 50 menuju ke antrian track terbesar, yaitu 98. Selanjutnya menuju ke antrian terkecil 1. Pehitungan 50-98, 98-1.

5. Algoritma Circular Look
Pada algoritma ini hulu tulis baca akan bergerak naik seperti pergerakan lift Menuju antrian track terbesar pada disk sambil mengakses antrian track yang dilalui, kemudian turun menuju antrian track yang terkecil tetapi tidak mengakses track yang dilalui, baru pada saat naik akan mengakses track yang belum diakses.

Contoh : diketahui antrian akses track dengan saat awal 50

13, 46, 65, 27, 95, 82, 9, 17, 52, 53, 17, 1, 82, 2, 17, 98, 7

Total lintas atau  track yang di lewati adalah 190 track
Langkah proses : Dari 50 menuju ke antrian track terbesar, yaitu 98. Kemudian menuju ke antrian terkecil 1, tidak diakses tetapi dihitung. Selanjutnya menuju ke 46, sisa lintasan yang belum diakses  Pehitungan 50-98, 98-1, 1-46.

6. Algoritma Scan
Pada algoritma ini hulu tulis baca akan bergerak naik seperti pergerakan lift Menuju track terbesar pada disk sambil mengakses antrian track yang dilalui, kemudian turun menuju track terkecil pada disk sambil   mengakses   track yang dilalui, dan track yang telah diakses tidak diakses lagi.

Contoh : diketahui antrian akses track dengan saat awal 50

13, 46, 65, 27, 95, 82, 9, 17, 52, 53, 17, 1, 82, 2, 17, 98, 7

Total lintas atau  track yang di lewati adalah 147 track
Langkah proses : Dari 50 menuju ke lintasan track terbesar 99. Selanjutnya menuju ke lintasan track terkecil 1. Pehitungan 50-99, 99-1.

7. Algoritma Circular Scan
Pada algoritma ini hulu tulis baca akan bergerak naik seperti pergerakan lift Menuju track terbesar pada disk sambil mengakses antrian   track   yang   dilalui,   kemudian turun menuju track terkecil tetapi tidak  mengakses track yang dilalui, baru pada saat naik akan mengakses track yang belum diakses.

Contoh : diketahui antrian akses track dengan saat awal 50

13, 46, 65, 27, 95, 82, 9, 17, 52, 53, 17, 1, 82, 2, 17, 98, 7

Total lintas atau  track yang di lewati adalah 194 track
Langkah proses : Dari 50 menuju ke lintasan track terbesar 99. Selanjutnya menuju ke lintasan track terkecil 1, tidak diakses tetapi dihitung. Selanjutnya menuju ke 46, sisa lintasan yang belum diakses Pehitungan 50-99, 99-0, 0-46.

Head berawal dari track 100, lalu menuju track

60,65,45,25,110,150, 140,40,175

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).

SKEMA DASAR SISTEM KOMPUTER DAN PERANGKAT LUNAK

A.  PERANGKAT KERAS (HARDWARE)

Adalah komponen fisik komputer yang terdiri dari rangkaian elektronika dan peralatan mekanis lainnya.

Pada abtraksi tingkat atas terdiri dari empat komponen, yaitu :

1. Pemroses (Processor)

2. Memori Utama (Main Memory)

3. Perangkat masukan dan keluaran (device I/O)

4. Interkoneksi antar komponen (user interface, device controler)

Gambar 2.1: SKEMA DASAR SISTEM KOMPUTER

Gambar 2.2: SKEMA DASAR SISTEM KOMPUTER

Sumber daya perangkat keras terdiri atas :

1. Pemroses (Processor)

Komponen komputer yang bertugas untuk mengolah data dan melaksanakan berbagai perintah.

Pemroses terdiri dari :

a. Bagian ALU (Aritmatic Logic Unit) untuk komputasi, berupa operasi-operasi aritmatika dan logika.

b. Bagian CU (Control Unit) untuk pengendalian operasi yang dilaksanakan sistem komputer.

c. Register-register, untuk membantu pelaksanaan operasi dan sebagai tempat operand-operand dari operasi yang dilakukan.

Register -Register

Register-register dapat dikategorikan menjadi dua,

yaitu:

1) Register yang terlihat pemakai

Pemrogram dapat memeriksa ini register-register tipe ini.

Register Data (untuk menampung nilai)

Register Alamat (untuk keperluan pengalamatan)

contoh : Indeks Register, Segment pointer register, stack pointer register.

2) Register untuk Kendali dan Status

Register ini mengendalikan operasi pemroses terdiri dari :

a)   Register untuk alamat dan buffer (MAR,MBR,I/O AR, I/O BR).

b)   Register untuk eksekusi instruksi (PC, IR)

c)   Register untuk informasi status (PSW) berisi Sign, Zero, Carry, Equal, Overflow, Interupt enable/disable , Supervisor

2. Memori

Memori berfungsi tempat menyimpanan data dan program.

Terdapat beberapa tipe memori :

Register

Memori case (Chace Memory)

Memori kerja (Main Memory)

Disk Magnetik (Magnetic Disk)

Disk Optik (Optical Disk)

Tape Magnetik (Magnetic Tape) 

Menurut urutan dari atas ke bawah dapat diukur hirarki dalam hal :

a. Kecepatan Akses

b. Hubungan Kapasitas

c. Hubungan Frekwensi Pengaksesan

d. Hubungan Harga

Setiap kali pemroses melakukan eksekusi adanya lalulintas data dengan memory utama, maka diimplementasikan adanya konsep Chace memory , menanggulangi kelambatan proses.

Juga pada memori Utama dengan Peralatan masukan/keluaran saling berhubungan, maka diimplementasikan adanya konsep penampung sementara yang akan dikirim keperangkat masukan/keluaran berupa Buffering.

3. Perangkat Masukan/Keluaran

Perangkat masukan/keluaran terdiri dua bagian, yaitu :

a. Komponen mekanik, yaitu perangkat itu sendiri

b. Komponen elektronik, yaitu pengendali  perangkat berupa chip controller.

Pengendalian perangkat (Device Adapter)

Terdapat dua macam pengedali alat :

Pengerak alat (Device Controller)

Pekerja alat (Device Driver)

Struktur I/O

a. I/O Interrupt                 I/O Device kecepatan rendah

b. Struktur DMA             I/O Device kecepatan Tinggi

DMA dibagi menjadi : Third Party DMA dan First Party DMA

4. Interkoneksi antar Komponen

Interkoneksi antar komponen disebut galur/jalur (bus) yang terdapat pada mainboard, bus terdiri dari tiga macam :

a.  Bus alamat (address bus), satu arah. 16,20,24 jalur

b.  Bus data (data bus), dua arah. 8,16,32 jalur

c.  Bus kendali (control bus), dua arah. 4-10 jalur

Signal bus kendali antara lain: memori read, memori write, I/O read, I/O write.

Mekanisme pembacaan :

Untuk membaca data suatu alokasi memori, CPU mengirim alamat memori yang dikehendaki melalui bus alamat kemudian mengirim sinyal memory read pada bus kendali. Sinyal memory read memerintahkan ke perangkat memori untuk mengeluarkan data pada lokasi tersebut ke bus data agar dibaca CPU.

Interkoneksi antar komponen membentuk jenis koneksitas yang populer antara lain: ISA, VESA, PCI,AGP.

Tingkatan Konsep Komputer

Terdiri dari :

a. Diagram blok (tertinggi)

b. Arsitektur

c. Transfer register

d. Rangkaian saklar

e. Elektronika (terendah)

Penjelasan dari tingkatan paling rendah:

a. Tingkat Konsep Elektronika

Bentuk komputer terdiri atas sejumlah rangkaian komponen elektronika ditambah dengan komponen mekanika, magnetika dan optika.

b. Tingkat Konsep Rangkaian Saklar

Sudah dapat terlihat rangkaian elektronika yang sesungguhnya, yang membentuk banyak saklar yang tersusun secara paralel dan membentuk sekelompok saklar. (terhubung dan terputus).

c. Tingkat Konsep Transfer Register

Berbagai kelompok sakelar di dalam komputer membentuk sejumlah register (Logika, aritmatika, akumulator, indeks, adress register dll)

d. Tingkat Konsep Arsitektur

Sejumlah register tersusun dalam suatu arsitektur tertentu. Prosesor, memory dan satuan komponen lain nya terhubung melalui galur (bus) penghubung.

e. Tingkat Konsep Diagram Blok

Arsitektur komputer atau sistem komputer dapat dipetak-petakan ke dalam sejumlah blok (masukan , blok satuan, prosesor pusat, memori dll)

Kerja Komputer

Kerja komputer pada tingkat konsep, antara lain :

a. Tingkat konsep diagram blok, berlangsung sebagai lalu lintas informasi di dalam dan diantara blok pada sistem komputer.

b. Tingkat transfer register, kerja komputer berlangsung melalui pemindahan rincian informasi di antara register.

c. Tingkat konsep saklar,  kerja komputer berlangsung dalam bentuk terputus dan terhubungnya berbagai saklar eletronika di dalam sistem komputer.

Kerja komputer pada fungsi komputer, terdiri atas :
kegiatan masukan, catatan, pengolahan dan keluaran

Kerja komputer pada rekaman Sekelompok satuan data direkam ke dalam alat perekaman dalam bentuk berkas data.

Tataolah direkam ke dalam alat perekam dan membentuk berkas tataolah

B. PERANGKAT LUNAK (SOFTWARE)

Merupakan komponen non fisik berupa kumpulan program beserta struktur datanya.

Program adalah sekumpulan instruksi yang disusun sedemikian rupa untuk dapat menyelesaikan masalah-masalah tertentu sesuai dengan kebutuhan.

Gambar 2.3: Susunan Hirarki Perangkat Lunak

C. SIKLUS INSTRUKSI

Untuk memproses instruksi dilakukan melalui 2 tahap :

1. Mengambil instruksi (instruction fetch)

2. Mengeksekusi instruksi (instruction execution)

Interrupt suatu signal dari peralatan luar atau permintaan dari program. Penyebab Interrupt, yaitu:

Program (Division By Zero), I/O, Timer (Quantum pada Round Robin), dan Kegagalan hardware

Trap Software Generated Interrupt yang disebabkan oleh kesalahan atau karena permintaan user

Gambar 2.2: Siklus Instruksi