Komponen-komponen Sistem
Pada kenyataannya tidak semua sistem operasi mempunyai struktur yang sama. Namun menurut Avi Silberschatz, Peter Galvin, dan Greg Gagne, umumnya sebuah sistem operasi modern mempunyai komponen sebagai berikut:
• Managemen Proses.
• Managemen Memori Utama.
• Managemen Secondary-Storage.
• Managemen Sistem I/O.
• Managemen Berkas.
• Sistem Proteksi.
• Jaringan.
• Command-Interpreter system.
Managemen Proses
Proses adalah keadaan ketika sebuah program sedang di eksekusi. Sebuah proses membutuhkan beberapa sumber daya untuk menyelesaikan tugasnya. sumber daya tersebut dapat berupa CPU time, memori, berkas-berkas, dan perangkat-perangkat I/O.
Sistem operasi bertanggung jawab atas aktivitas-aktivitas yang berkaitan dengan managemen proses seperti:
• Pembuatan dan penghapusan proses pengguna dan sistem proses.
• Menunda atau melanjutkan proses.
• Menyediakan mekanisme untuk proses sinkronisasi.
• Menyediakan mekanisme untuk proses komunikasi.
• Menyediakan mekanisme untuk penanganan deadlock.
Managemen Memori Utama
Memori utama atau lebih dikenal sebagai memori adalah sebuah array yang besar dari word atau byte, yang ukurannya mencapai ratusan, ribuan, atau bahkan jutaan. Setiap word atau byte mempunyai alamat tersendiri. Memori Utama berfungsi sebagai tempat penyimpanan yang akses datanya digunakan oleh CPU atau perangkat I/O. Memori utama termasuk tempat penyimpanan data yang sementara (volatile), artinya data dapat hilang begitu sistem dimatikan.
Sistem operasi bertanggung jawab atas aktivitas-aktivitas yang berkaitan dengan managemen memori seperti:
• Menjaga track dari memori yang sedang digunakan dan siapa yang menggunakannya.
• Memilih program yang akan di-load ke memori.
• Mengalokasikan dan meng-dealokasikan ruang memori sesuai kebutuhan.
Managemen Secondary-Storage
Data yang disimpan dalam memori utama bersifat sementara dan jumlahnya sangat kecil. Oleh karena itu, untuk meyimpan keseluruhan data dan program komputer dibutuhkan secondary-storage yang bersifat permanen dan mampu menampung banyak data. Contoh dari secondary-storage adalah harddisk, disket, dll.
Sistem operasi bertanggung-jawab atas aktivitas-aktivitas yang berkaitan dengan disk-management seperti: free-space management, alokasi penyimpanan, penjadualan disk.
Managemen Sistem I/O
Sering disebut device manager. Menyediakan "device driver" yang umum sehingga operasi I/O dapat seragam (membuka, membaca, menulis, menutup). Contoh: pengguna menggunakan operasi yang sama untuk membaca berkas pada hard-disk, CD-ROM dan floppy disk.
Komponen Sistem Operasi untuk sistem I/O:
• Buffer: menampung sementara data dari/ ke perangkat I/O.
• Spooling: melakukan penjadualan pemakaian I/O sistem supaya lebih efisien (antrian dsb.).
• Menyediakan driver untuk dapat melakukan operasi "rinci" untuk perangkat keras I/O tertentu.
Managemen Berkas
Berkas adalah kumpulan informasi yang berhubungan sesuai dengan tujuan pembuat berkas tersebut. Berkas dapat mempunyai struktur yang bersifat hirarkis (direktori, volume, dll.). Sistem operasi bertanggung-jawab:
• Pembuatan dan penghapusan berkas.
• Pembuatan dan penghapusan direktori.
• Mendukung manipulasi berkas dan direktori.
• Memetakan berkas ke secondary storage.
• Mem-backup berkas ke media penyimpanan yang permanen (non-volatile).
Sistem Proteksi
Proteksi mengacu pada mekanisme untuk mengontrol akses yang dilakukan oleh program, prosesor, atau pengguna ke sistem sumber daya. Mekanisme proteksi harus:
• membedakan antara penggunaan yang sudah diberi izin dan yang belum.
• specify the controls to be imposed.
• provide a means of enforcement.
Jaringan
Sistem terdistribusi adalah sekumpulan prosesor yang tidak berbagi memori atau clock. Tiap prosesor mempunyai memori sendiri. Prosesor-prosesor tersebut terhubung melalui jaringan komunikasi Sistem terdistribusi menyediakan akses pengguna ke bermacam sumber-daya sistem. Akses tersebut menyebabkan:
• Computation speed-up.
• Increased data availability.
• Enhanced reliability.
Command-Interpreter System
Sistem Operasi menunggu instruksi dari pengguna (command driven). Program yang membaca instruksi dan mengartikan control statements umumnya disebut: control-card interpreter, command-line interpreter, dan UNIX shell. Command-Interpreter System sangat bervariasi dari satu sistem operasi ke sistem operasi yang lain dan disesuaikan dengan tujuan dan teknologi I/O devices yang ada. Contohnya: CLI, Windows, Pen-based (touch), dan lain-lain.
Layanan Sistem Operasi
Eksekusi program adalah kemampuan sistem untuk "load" program ke memori dan menjalankan program. Operasi I/O: pengguna tidak dapat secara langsung mengakses sumber daya perangkat keras, sistem operasi harus menyediakan mekanisme untuk melakukan operasi I/O atas nama pengguna. Sistem manipulasi berkas dalah kemampuan program untuk operasi pada berkas (membaca, menulis, membuat, and menghapus berkas). Komunikasi adalah pertukaran data/ informasi antar dua atau lebih proses yang berada pada satu komputer (atau lebih). Deteksi error adalah menjaga kestabilan sistem dengan mendeteksi "error", perangkat keras mau pun operasi.
Efesisensi penggunaan sistem:
• Resource allocator adalah mengalokasikan sumber-daya ke beberapa pengguna atau job yang jalan pada saat yang bersamaan.
• Proteksi menjamin akses ke sistem sumber daya dikendalikan (pengguna dikontrol aksesnya ke sistem).
• Accounting adalah merekam kegiatan pengguna, jatah pemakaian sumber daya (keadilan atau kebijaksanaan).
System Calls
System call menyediakan interface antara program (program pengguna yang berjalan) dan bagian OS. System call menjadi jembatan antara proses dan sistem operasi. System call ditulis dalam bahasaassembly atau bahasa tingkat tinggi yang dapat mengendalikan mesin (C). Contoh: UNIX menyediakan system call: read, write => operasi I/O untuk berkas.
Sering pengguna program harus memberikan data (parameter) ke OS yang akan dipanggil. Contoh pada UNIX: read(buffer, max_size, file_id);
Tiga cara memberikan parameter dari program ke sistem operasi:
• Melalui registers (sumber daya di CPU).
• Menyimpan parameter pada data struktur (table) di memori, dan alamat table tsb ditunjuk oleh pointer yang disimpan di register.
• Push (store) melalui "stack" pada memori dan OS mengambilnya melalui pop pada stack tsb.
Mesin Virtual
Sebuah mesin virtual (Virtual Machine) menggunakan misalkan terdapat sistem program => control program yang mengatur pemakaian sumber daya perangkat keras. Control program = trap System call + akses ke perangkat keras. Control program memberikan fasilitas ke proses pengguna. Mendapatkan jatah CPU dan memori. Menyediakan interface "identik" dengan apa yang disediakan oleh perangkat keras => sharing devices untuk berbagai proses.
Mesin Virtual (MV) (MV) => control program yang minimal MV memberikan ilusi multitasking: seolah-olah terdapat prosesor dan memori ekslusif digunakan MV. MV memilah fungsi multitasking dan implementasi extended machine (tergantung proses pengguna) => flexible dan lebih mudah untuk pengaturan. Jika setiap pengguna diberikan satu MV => bebas untuk menjalankan OS (kernel) yang diinginkan pada MV tersebut. Potensi lebih dari satu OS dalam satu komputer. Contoh: IBM VM370: menyediakan MV untuk berbagai OS: CMS (interaktif), MVS, CICS, dll. Masalah: Sharing disk => OS mempunyai sistem berkas yang mungkin berbeda. IBM: virtual disk (minidisk) yang dialokasikan untuk pengguna melalui MV.
Konsep MV menyediakan proteksi yang lengkap untuk sumberdaya sistem, dikarenakan tiap MV terpisah dari MV yang lain. Namun, hal tersebut menyebabkan tidak adanya sharing sumberdaya secara langsung. MV merupakan alat yang tepat untuk penelitian dan pengembangan sistem operasi. Konsep MV susah untuk diimplementasi sehubungan dengan usaha yang diperlukan untuk menyediakan duplikasi dari mesin utama.
Perancangan Sistem dan Implementasi
Target untuk pengguna: sistem operasi harus nyaman digunakan, mudah dipelajari, dapat diandalkan, aman dan cepat. Target untuk sistem: sistem operasi harus gampang dirancang, diimplementasi, dan dipelihara, sebagaimana fleksibel, error, dan efisien.
Mekanisme dan Kebijaksanaan:
• Mekanisme menjelaskan bagaimana melakukan sesuatu kebijaksanaan memutuskan apa yang akan dilakukan. Pemisahan kebijaksanaan dari mekanisme merupakan hal yang sangat penting; ini mengizinkan fleksibilitas yang tinggi bila kebijaksanaan akan diubah nanti.
• Kebijaksanaan memutuskan apa yang akan dilakukan.
Pemisahan kebijaksanaan dari mekanisme merupakan hal yang sangat penting; ini mengizinkan fleksibilitas yang tinggi bila kebijaksanaan akan diubah nanti.
Implementasi Sistem biasanya menggunakan bahas assembly, sistem operasi sekarang dapat ditulis dengan menggunakan bahasa tingkat tinggi. Kode yang ditulis dalam bahasa tingkat tinggi: dapat dibuat dengan cepat, lebih ringkas, lebih mudah dimengerti dan didebug. Sistem operasi lebih mudah dipindahkan ke perangkat keras yang lain bila ditulis dengan bahasa tingkat tinggi.
System Generation (SYSGEN)
Sistem operasi dirancang untuk dapat dijalankan di berbagai jenis mesin; sistemnya harus di konfigurasi untuk tiap komputer. Program SYSGEN mendapatkan informasi mengenai konfigurasi khusus dari sistem perangkat keras.
• Booting: memulai komputer dengan me-load kernel.
• Bootstrap program: kode yang disimpan di code ROM yang dapat menempatkan kernel, memasukkannya kedalam memori, dan memulai eksekusinya.
PENJADUALAN MULTIPROCESSOR
Multiprocessor membutuhkan penjadualan yang lebih rumit karena mempunyai banyak kemungkinan yang dicoba tidak seperti pada processor tunngal. Tapi saat ini kita hanya fokus pada processor yang homogen (sama) sesuai dengan fungsi masing-masing dari processor tersebut. Dan juga kita dapat menggunakan processor yang tersedia untuk menjalankan proses didalam antrian.
Penjadualan Multiple Processor
Diskusi kita sampai saat ini di permasalahan menjadualkan CPU di single prosesor. Jika multiple prosesor ada. Penjadualan menjadi lebih kompleks banyak kemungkinan telah dicoba dan telah kita lihat dengan penjadualan satu prosesor, tidak ada solusi yang terbaik. Pada kali ini kita hanya membahas secara sekilas tentang panjadualan di multiprosesor dengan syarat prosesornya identik.
Jika ada beberapa prosesor yang identik tersedia maka load sharing akan terjadi. Kita bisa menyediakan queue yang terpisah untuk setiap prosesor. Dalam kasus ini, bagaimana pun, satu prosesor bisa menjadi idle dengan antrian yang kosong sedangkan yang lain sangat sibuk. Untuk mengantisipasi hal ini kita menggunakanready queue yang biasa. Semua proses pergi ke satu queue dan dijadualkan untuk prosesor yang bisa dipakai.
Dalam skema tersebut, salah satu penjadualan akan digunakan. Salah satu cara menggunakan symmetric multiprocessing (SMP). Dimana setiap prosesor menjadualkan diri sendiri. Setiap prosesor memeriksa raedy queue dan memilih proses yang akan dieksekusi.
Beberapa sistem membawa struktur satu langkah kedepan, dengan membawa semua keputusan penjadualan, I/O prosesing, dan aktivitas sistem yang lain ditangani oleh satu prosesor yang bertugas sebagai master prosesor. Prosesor yang lain mengeksekusi hanya user code yang disebut asymmetric multiprosessing jauh lebih mudah.
Penjadualan Real Time
Dalam bab ini, kita akan mendeskripsikan fasilitas penjadualan yang dibutuhkan untuk mendukung real time computing dengan bantuan sistem komputer.
Terdapat dua jenis real time computing: sistem hard real time dibutuhkan untuk menyelesaikan critical task dengan jaminan waktu tertentu. Secara umum, sebuah proses di kirim dengan sebuah pernyataan jumlah waktu dimana dibutuhkan untuk menyelesaikan atau menjalankan I/O. Kemudian penjadual bisa menjamin proses untuk selesai atau menolak permintaan karena tidak mungkin dilakukan. Karena itu setiap operasi harus dijamin dengan waktu maksimum.
Soft real time computing lebih tidak ketat. Itu membutuhkan bahwa proses yang kritis menerima prioritas dari yang lain. Walau pun menambah fungsi soft real time ke sistem time sharing mungkin akan mengakibatkan pembagian sumber yang tidak adildan mengakibatkan delay yang lebih lama, atau mungkin pembatalan bagi proses tertentu, Hasilnya adalah tujuan secara umum sistem yang bisa mendukung multimedia, graphic berkecepatan tinggi, dan variasi tugas yang tidak bisa diterima di lingkungan yang tidak mendukunng soft real time computing
Mengimplementasikan fungsi soft real time membutuhkan design yang hati-hati dan aspek yang berkaitan dengan sistem operasi. Pertama, sistem harus punya prioritas penjadualan, dan proses real time harus tidak melampaui waktu, walau pun prioritas non real time bisa terjadi. Kedua, dispatch latency harus lebih kecil. Semakin kecil latency, semakin cepat real time proses mengeksekusi.
Untuk menjaga dispatch tetap rendah. Kita butuh agar system call untuk preemptible.
Ada beberapa cara untuk mencapai tujuan ini. Satu untuk memasukkan preemption points di durasi yang lama system call, yang mana memeriksa apakah prioritas yang utama butuh untuk dieksekusi. Jika satu sudah, maka alih konteks mengambil alih; ketika high priority proses selesai, proses yang diinterupsi meneruskan dengan system call. Points premption bisa diganti hanya di lokasi yang aman di kernel hanya kernel struktur tidak bisa dimodifikasi walau pun dengan preemption points, dispatch latency bisa besar, karena pada prakteknya untuk menambah beberapa preemption points untuk kernel.
Metoda yang lain untuk berurusan dengan preemption untuk membuat semua kernel preemptible. Karena operasi yang benar bisa dijamin, semua data kernel struktur dengan di proteksi. Dengan metode ini, kernel bisa selalu di preemptible, karena semua kernel bisa diupdate di proteksi.
Apa yang bisa diproteksi jika prioritas yang utama butuh untuk dibaca atau dimodifisikasi yang bisa dibutuhkan oleh yang lain, prioritas yang rendah? Prioritas yang tinggi harus menunggu menunggu untuk menyelesaikan prioritas yang rendah.
Fase konflik dari dispatch latency mempunyai dua komponen:
1. Preemption semua proses yang berjalan di kernel.
2. Lepas prioritas yang rendah untuk prioritas yang tinggi.
Penjadualan Thread
Di bagian berjudul Thread, kita mengenalkan threads untuk model proses, hal itu mengizinkan sebuah proses untuk mempunyai kontrol terhadap multiple threads. Lebih lanjut kita membedakan antara user-level dan kernel level threads. User level threads diatur oleh thread library. Untuk menjalankan di CPU, user level threads di mapping dengan asosiasi kernel level thread, walau pun mapping ini mungkin bisa indirect dan menggunakan lightweight.
BAB 2. PROSES DAN THREAD
Java Thread dan Algoritmanya
Penjadualan thread yang Runnable oleh Java Virtual Machine dilakukan dengan konsep preemptive dan mempunyai prioritas tertinggi. Dalam algoritma evaluasi ditentukan terlebih dahulu kriteria-kriterianya seperti utilisasinya dilihat dari segi waktu tunggu yang digunakan dan throughput yang disesuaikan dengan waktu turnaroundnya.
Penjadualan Java Thread
Java Virtual Machine menjadualkan thread menggunakan preemptive, berdasarkan prioritas algoritma penjadualan. Semua Java Thread diberikan sebuah prioritas dan Java Virtual Machine menjadualkan thread yang Runnable dengan menggunakan prioritas tertinggi saat eksekusi. Jika ada dua atau lebih thread yang Runnable yang mempunyai prioritas tertinggi, Java Virtual Machine akan menjadualkan thread tersebut menggunakan sebuah antrian secara FIFO.
Keunggulan Penjadualan Java Thread
1. Java Virtual Machine menggunakan prioritas preemtive berdasarkan algoritma penjadualan.
2. Semua thread Java mempunyai prioritas dan thread dengan proritas tertinggi dijadualkan untuk dieksekusi oleh Java Virtual Machine.
3. Jika terjadi dua thread dengan prioritas sama maka digunakan algoritma First In First Out.
Thread lain dijalankan bila terjadi hal-hal berikut ini:
• Thread yang sedang dieksekusi keluar dari status runnable misalnya diblok atau berakhir
• Thread dengan prioritas yang lebih tinggi dari thread yang sedang dieksekusi memasuki status runnable. Maka thread dengan prioritas yang lebih rendah ditunda eksekusinya dan digantikan oleh thread dengan prioritas lebih tinggi.
Time slicing tergantung pada implementasinya. Sebuah thread dapat memberi kontrol pada yield() method. Saat thread memberi sinyal pada CPU untuk mengontrol thread yang lain dengan prioritas yang sama maka thread tersebut dijadualkan untuk dieksekusi. Thread yang memberi kontrol pada CPU disebut Cooperative Multitasking.
Prioritas Thread
Java Virtual Machine memilih thread yang runnable dengan prioritas tertinggi. Semua thread java mempunyai prioritas dari 1 sampai 10. Prioritas tertinggi 10 dan berakhir dengan 1 sebagai prioritas terendah. Sedangkan prioritas normal adalah 5.
• Thread.MIN_PRIORITY = thread dengan prioritas terendah.
• Thread.MAX_PRIORITY = thread dengan prioritas tertinggi.
• Thread.NORM_PRIORITY = thread dengan prioritas normal.
Saat thread baru dibuat ia mempunyai prioritas yang sama dengan thread yang menciptakannya. Prioritas thread dapat diubah dengan menggunakan setpriority() method.
Penjadualan Round-Robin dengan Java
Evaluasi Algoritma
Bagaimana kita memilih sebuah algoritma penjadualan CPU untuk sistem-sistem tertentu. Yang menjadi pokok masalah adalah kriteria seperti apa yang digunakan untuk memilih sebuah algoritma. Untuk memilih suatu algoritma, pertama yang harus kita lakukan adalah menentukan ukuran dari suatu kriteria berdasarkan:
• Memaksimalkan penggunaan CPU dibawah maksimum waktu responnya yaitu 1 detik.
• Memaksimalkan throughput karena waktu turnaroundnya bergerak secara linier pada saat eksekusi proses.
Sinkronisasi dalam Java
Setiap objek dalam java mempunyai kunci yang unik yang tidak digunakan biasanya. Saat method dinyatakan sinkron, maka method dipanggil untuk mendapatkan kunci untuk objek tersebut. Saat kunci tersebut dipunyai thread yang lain maka thread tersebut diblok dan dimasukkan kedalam kumpulan kunci objek.
KESIMPULAN
BAB 2. PROSES DAN THREAD
Proses
Sebuah proses adalah sebuah peristiwa adanya sebuah proses yang dapat dieksekusi. Sebagai sebuah eksekusi proses, maka hal tersebut membutuhkan perubahan keadaan. Keadaan dari sebuah proses dapat didefinisikan oleh aktivitas proses tertentu tersebut. Setiap proses mungkin menjadi satu dari beberapa state berikut, antara lain: new, ready, running, waiting, atau terminated. Setiap proses direpresentasikan ada sistem operasi berdasarkan proses-control-block (PCB)-nya.
Sebuah proses, ketika sedang tidak dieksekusi, ditempatkan pada antrian yang sama. Disini ada 2 kelas besar dari antrian dalam sebuah sistem operasi: permintaan antrian I/O dan ready queue. Ready queue memuat semua proses yang siap untuk dieksekusi dan yang sedang menunggu untuk dijalankan pada CPU. Setiap proses direpresentasikan oleh sebuah PCB, dan PCB tersebut dapat digabungkan secara bersamaan untuk mencatat sebuah ready queue. Penjadualan Long-term adalah pilihan dari proses-proses untuk diberi izin menjalankan CPU. Normalnya, penjadualan long-term memiliki pengaruh yang sangat besar bagi penempatan sumber, terutama managemen memori. Penjadualan Short-term adalah pilihan dari satu proses dari ready queue.
Proses-proses pada sistem dapat dieksekusi secara berkelanjutan. Disini ada beberapa alasan mengapa proses tersebut dapat dieksekusi secara berkelanjutan: pembagian informasi, penambahan kecepatan komputasi, modularitas, dan kenyamanan atau kemudahan. Eksekusi secara berkelanjutan menyediakan sebuah mekanisme bagi proses pembuatan dan penghapusan.
Pengeksekusian proses-proses pada operating system mungkin dapat digolongkan menjadi proses independent dan kooperasi. Proses kooperasi harus memiliki beberapa alat untuk mendukung komunikasi antara satu dengan yang lainnya. Prinsipnya adalah ada dua rencana komplementer komunikasi: pembagian memori dan sistem pesan. Metode pembagian memori menyediakan proses komunikasi untuk berbagi beberapa variabel. Proses-proses tersebut diharapkan dapat saling melakukan tukar-menukar informasi seputar pengguna variabel yang terbagi ini. Pada sistem pembagian memori, tanggung jawab bagi penyedia komunikasi terjadi dengan programmer aplikasi; sistem operasi harus menyediakan hanya pembagian memori saja. Metode sistem pesan mengizinkan proses-proses untuk tukar-menukar pesan. Tanggung jawab bagi penyedia komunikasi ini terjadi dengan sistem operasi tersebut.
Thread
Thread adalah sebuah alur kontrol dari sebuah proses. Suatu proses yang multithreaded mengandung beberapa perbedaan alur kontrol dengan ruang alamat yang sama. Keuntungan dari multithreaded meliputi peningkatan respon dari user, pembagian sumber daya proses, ekonomis, dan kemampuan untuk mengambil keuntungan dari arsitektur multiprosesor. User level thread adalah thread yang tampak oleh programmer dan tidak diketahui oleh kernel. User level thread secara tipikal dikelola oleh sebuah library thread di ruang user. Kernel level thread didukung dan dikelola oleh kernel sistem operasi. Secara umum, user level thread lebih cepat dalam pembuatan dan pengelolaan dari pada kernel thread. Ada tiga perbedaan tipe dari model yang berhubungan dengan user dan kernel thread.
• Model many to one: memetakan beberapa user level thread hanya ke satu buah kernel thread.
• Model one to one: memetakan setiap user thread ke dalam satu kernel thread. berakhir.
• Model many to many: mengizinkan pengembang untuk membuat user thread sebanyak mungkin, konkurensi tidak dapat tercapai karena hanya satu thread yang dapat dijadualkan oleh kernel dalam satu waktu.
Java adalah unik karena telah mendukung thread didalam tingkatan bahasanya. Semua program Java sedikitnya terdiri dari kontrol sebuah thread tunggal dan mempermudah membuat kontrol untuk multiple thread dengan program yang sama. JAVA juga menyediakan library berupa API untuk membuat thread, termasuk method untuk suspend dan resume suatu thread, agar thread tidur untuk jangka waktu tertentu dan menghentikan thread yang berjalan. Sebuah java thread juga mempunyai empat kemungkinan keadaan, diantaranya: New, Runnable, Blocked dan Dead. Perbedaan API untuk mengelola thread seringkali mengganti keadaan thread itu sendiri.
Penjadualan CPU
Penjadualan CPU adalah pemilihan proses dari antrian ready untuk dapat dieksekusi. Algoritma yang digunakan dalam penjadulan CPU ada bermacam-macam. Diantaranya adalah First Come First Serve (FCFS), merupakan algoritma sederhana dimana proses yang datang duluan maka dia yang dieksekusi pertama kalinya. Algoritma lainnya adalah Sorthest Job First (SJF), yaitu penjadualan CPU dimana proses yang paling pendek dieksekusi terlebih dahulu.
Kelemahan algoritma SJF adalah tidak dapat menghindari starvation. Untuk itu diciptakan algoritma Round Robin (RR). Penjadulan CPU dengan Round Robin adalah membagi proses berdasarkan waktu tertentu yaitu waktu quantum q. Setelah proses menjalankan eksekusi selama q satuan waktu maka akan digantikan oleh proses yang lain. Permasalahannya adalah bila waktu quantumnya besar sedang proses hanya membutuhkan waktu sedikit maka akan membuang waktu. Sedang bila waktu quantum kecil maka akan memakan waktu saat alih konteks.
Penjadualan FCFS adalah non-preemptive yaitu tidak dapat diinterupsi sebelum proses dieksekusi seluruhnya. Penjadualan RR adalah preemtive yaitu dapat dieksekusi saat prosesnya masih dieksekusi. Sedangkan penjadualan SJF dapat berupa nonpreemptive dan preemptive.
SOAL-SOAL LATIHAN
Proses
1. Sebutkan lima aktivitas sistem operasi yang merupakan contoh dari suatu managemen proses.
2. Definisikan perbedaan antara penjadualan short term, medium term dan long term.
3. Jelaskan tindakan yang diambil oleh sebuah kernel ketika alih konteks antar proses.
4. Informasi apa saja yang disimpan pada tabel proses saat alih konteks dari satu proses ke proses lain.
5. Di sistem UNIX terdapat banyak status proses yang dapat timbul (transisi) akibat event (eksternal) OS dan proses tersebut itu sendiri. Transisi state apa sajakah yang dapat ditimbulkan oleh proses itu sendiri. Sebutkan!
6. Apa keuntungan dan kekurangan dari:
o Komunikasi Simetrik dan asimetrik
o Automatic dan explicit buffering
o Send by copy dan send by reference
o Fixed-size dan variable sized messages
7. Jelaskan perbedaan short-term, medium-term dan long-term?
8. Jelaskan apa yang akan dilakukan oleh kernel kepada alih konteks ketika proses sedang berlangsung?
9. Beberapa single-user mikrokomputer sistem operasi seperti MS-DOS menyediakan sedikit atau tidak sama sekali arti dari pemrosesan yang konkuren. Diskusikan dampak yang paling mungkin ketika pemrosesan yang konkuren dimasukkan ke dalam suatu sistem operasi?
10. Perlihatkan semua kemungkinan keadaan dimana suatu proses dapat sedang berjalan, dan gambarkan diagram transisi keadaan yang menjelaskan bagaimana proses bergerak diantara state.
11. Apakah suatu proses memberikan 'issue' ke suatu disk I/O ketika, proses tersebut dalam 'ready' state, jelaskan?
12. Kernel menjaga suatu rekaman untuk setiap proses, disebut Proses Control Blocks (PCB). Ketika suatu proses sedang tidak berjalan, PCB berisi informasi tentang perlunya melakukan restart suatu proses dalam CPU. Jelaskan dua informasi yang harus dipunyai PCB.
Thread
1. Tunjukkan dua contoh pemrograman dari multithreading yang dapat meningkatkan sebuah solusi thread tunggal.
2. Tunjukkan dua contoh pemrograman dari multithreading yang tidak dapat meningkatkan sebuah solusi thread tunggal.
3. Sebutkan dua perbedaan antara user level thread dan kernel thread. Saat kondisi bagaimana salah satu dari thread tersebut lebih baik
4. Jelaskan tindakan yang diambil oleh sebuah kernel saat alih konteks antara kernel level thread.
5. Sumber daya apa sajakah yang digunakan ketika sebuah thread dibuat? Apa yang membedakannya dengan pembentukan sebuah proses.
6. Tunjukkan tindakan yang diambil oleh sebuah thread library saat alih konteks antara user level thread.
Penjadualan CPU
1. Definisikan perbedaan antara penjadualan secara preemptive dan nonpreemptive!
2. Jelaskan mengapa penjadualan strict nonpreemptive tidak seperti yang digunakan di sebuah komputer pusat.
3. Apakah keuntungan menggunakan time quantum size di level yang berbeda dari sebuah antrian sistem multilevel?
Pertanyaan nomor 4 sampai dengan 5 dibawah menggunakan soal berikut:
Misal diberikan beberapa proses dibawah ini dengan panjang CPU burst ( dalam milidetik)
Semua proses diasumsikan datang pada saat t=0
Tabel 2-1. Tabel untuk soal 4 — 5
Proses Burst Time Prioritas
P1 10 3
P2 1 1
P3 2 3
P4 1 4
P5 5 2
4. Gambarkan 4 diagram Chart yang mengilustrasikan eksekusi dari proses-proses tersebut menggunakan FCFS, SJF, prioritas nonpreemptive dan round robin.
5. Hitung waktu tunggu dari setiap proses untuk setiap algoritma penjadualan.
6. Jelaskan perbedaan algoritma penjadualan berikut:
o FCFS
o Round Robin
o Antrian Multilevel feedback
7. Penjadualan CPU mendefinisikan suatu urutan eksekusi dari proses terjadual. Diberikan n buah proses yang akan dijadualkan dalam satu prosesor, berapa banyak kemungkinan penjadualan yang berbeda? berikan formula dari n.
8. Tentukan perbedaan antara penjadualan preemptive dan nonpreemptive (cooperative). Nyatakan kenapa nonpreemptive scheduling tidak dapat digunakan pada suatu komputer center. Di sistem komputer nonpreemptive, penjadualan yang lebih baik digunakan.
Pada kenyataannya tidak semua sistem operasi mempunyai struktur yang sama. Namun menurut Avi Silberschatz, Peter Galvin, dan Greg Gagne, umumnya sebuah sistem operasi modern mempunyai komponen sebagai berikut:
• Managemen Proses.
• Managemen Memori Utama.
• Managemen Secondary-Storage.
• Managemen Sistem I/O.
• Managemen Berkas.
• Sistem Proteksi.
• Jaringan.
• Command-Interpreter system.
Managemen Proses
Proses adalah keadaan ketika sebuah program sedang di eksekusi. Sebuah proses membutuhkan beberapa sumber daya untuk menyelesaikan tugasnya. sumber daya tersebut dapat berupa CPU time, memori, berkas-berkas, dan perangkat-perangkat I/O.
Sistem operasi bertanggung jawab atas aktivitas-aktivitas yang berkaitan dengan managemen proses seperti:
• Pembuatan dan penghapusan proses pengguna dan sistem proses.
• Menunda atau melanjutkan proses.
• Menyediakan mekanisme untuk proses sinkronisasi.
• Menyediakan mekanisme untuk proses komunikasi.
• Menyediakan mekanisme untuk penanganan deadlock.
Managemen Memori Utama
Memori utama atau lebih dikenal sebagai memori adalah sebuah array yang besar dari word atau byte, yang ukurannya mencapai ratusan, ribuan, atau bahkan jutaan. Setiap word atau byte mempunyai alamat tersendiri. Memori Utama berfungsi sebagai tempat penyimpanan yang akses datanya digunakan oleh CPU atau perangkat I/O. Memori utama termasuk tempat penyimpanan data yang sementara (volatile), artinya data dapat hilang begitu sistem dimatikan.
Sistem operasi bertanggung jawab atas aktivitas-aktivitas yang berkaitan dengan managemen memori seperti:
• Menjaga track dari memori yang sedang digunakan dan siapa yang menggunakannya.
• Memilih program yang akan di-load ke memori.
• Mengalokasikan dan meng-dealokasikan ruang memori sesuai kebutuhan.
Managemen Secondary-Storage
Data yang disimpan dalam memori utama bersifat sementara dan jumlahnya sangat kecil. Oleh karena itu, untuk meyimpan keseluruhan data dan program komputer dibutuhkan secondary-storage yang bersifat permanen dan mampu menampung banyak data. Contoh dari secondary-storage adalah harddisk, disket, dll.
Sistem operasi bertanggung-jawab atas aktivitas-aktivitas yang berkaitan dengan disk-management seperti: free-space management, alokasi penyimpanan, penjadualan disk.
Managemen Sistem I/O
Sering disebut device manager. Menyediakan "device driver" yang umum sehingga operasi I/O dapat seragam (membuka, membaca, menulis, menutup). Contoh: pengguna menggunakan operasi yang sama untuk membaca berkas pada hard-disk, CD-ROM dan floppy disk.
Komponen Sistem Operasi untuk sistem I/O:
• Buffer: menampung sementara data dari/ ke perangkat I/O.
• Spooling: melakukan penjadualan pemakaian I/O sistem supaya lebih efisien (antrian dsb.).
• Menyediakan driver untuk dapat melakukan operasi "rinci" untuk perangkat keras I/O tertentu.
Managemen Berkas
Berkas adalah kumpulan informasi yang berhubungan sesuai dengan tujuan pembuat berkas tersebut. Berkas dapat mempunyai struktur yang bersifat hirarkis (direktori, volume, dll.). Sistem operasi bertanggung-jawab:
• Pembuatan dan penghapusan berkas.
• Pembuatan dan penghapusan direktori.
• Mendukung manipulasi berkas dan direktori.
• Memetakan berkas ke secondary storage.
• Mem-backup berkas ke media penyimpanan yang permanen (non-volatile).
Sistem Proteksi
Proteksi mengacu pada mekanisme untuk mengontrol akses yang dilakukan oleh program, prosesor, atau pengguna ke sistem sumber daya. Mekanisme proteksi harus:
• membedakan antara penggunaan yang sudah diberi izin dan yang belum.
• specify the controls to be imposed.
• provide a means of enforcement.
Jaringan
Sistem terdistribusi adalah sekumpulan prosesor yang tidak berbagi memori atau clock. Tiap prosesor mempunyai memori sendiri. Prosesor-prosesor tersebut terhubung melalui jaringan komunikasi Sistem terdistribusi menyediakan akses pengguna ke bermacam sumber-daya sistem. Akses tersebut menyebabkan:
• Computation speed-up.
• Increased data availability.
• Enhanced reliability.
Command-Interpreter System
Sistem Operasi menunggu instruksi dari pengguna (command driven). Program yang membaca instruksi dan mengartikan control statements umumnya disebut: control-card interpreter, command-line interpreter, dan UNIX shell. Command-Interpreter System sangat bervariasi dari satu sistem operasi ke sistem operasi yang lain dan disesuaikan dengan tujuan dan teknologi I/O devices yang ada. Contohnya: CLI, Windows, Pen-based (touch), dan lain-lain.
Layanan Sistem Operasi
Eksekusi program adalah kemampuan sistem untuk "load" program ke memori dan menjalankan program. Operasi I/O: pengguna tidak dapat secara langsung mengakses sumber daya perangkat keras, sistem operasi harus menyediakan mekanisme untuk melakukan operasi I/O atas nama pengguna. Sistem manipulasi berkas dalah kemampuan program untuk operasi pada berkas (membaca, menulis, membuat, and menghapus berkas). Komunikasi adalah pertukaran data/ informasi antar dua atau lebih proses yang berada pada satu komputer (atau lebih). Deteksi error adalah menjaga kestabilan sistem dengan mendeteksi "error", perangkat keras mau pun operasi.
Efesisensi penggunaan sistem:
• Resource allocator adalah mengalokasikan sumber-daya ke beberapa pengguna atau job yang jalan pada saat yang bersamaan.
• Proteksi menjamin akses ke sistem sumber daya dikendalikan (pengguna dikontrol aksesnya ke sistem).
• Accounting adalah merekam kegiatan pengguna, jatah pemakaian sumber daya (keadilan atau kebijaksanaan).
System Calls
System call menyediakan interface antara program (program pengguna yang berjalan) dan bagian OS. System call menjadi jembatan antara proses dan sistem operasi. System call ditulis dalam bahasaassembly atau bahasa tingkat tinggi yang dapat mengendalikan mesin (C). Contoh: UNIX menyediakan system call: read, write => operasi I/O untuk berkas.
Sering pengguna program harus memberikan data (parameter) ke OS yang akan dipanggil. Contoh pada UNIX: read(buffer, max_size, file_id);
Tiga cara memberikan parameter dari program ke sistem operasi:
• Melalui registers (sumber daya di CPU).
• Menyimpan parameter pada data struktur (table) di memori, dan alamat table tsb ditunjuk oleh pointer yang disimpan di register.
• Push (store) melalui "stack" pada memori dan OS mengambilnya melalui pop pada stack tsb.
Mesin Virtual
Sebuah mesin virtual (Virtual Machine) menggunakan misalkan terdapat sistem program => control program yang mengatur pemakaian sumber daya perangkat keras. Control program = trap System call + akses ke perangkat keras. Control program memberikan fasilitas ke proses pengguna. Mendapatkan jatah CPU dan memori. Menyediakan interface "identik" dengan apa yang disediakan oleh perangkat keras => sharing devices untuk berbagai proses.
Mesin Virtual (MV) (MV) => control program yang minimal MV memberikan ilusi multitasking: seolah-olah terdapat prosesor dan memori ekslusif digunakan MV. MV memilah fungsi multitasking dan implementasi extended machine (tergantung proses pengguna) => flexible dan lebih mudah untuk pengaturan. Jika setiap pengguna diberikan satu MV => bebas untuk menjalankan OS (kernel) yang diinginkan pada MV tersebut. Potensi lebih dari satu OS dalam satu komputer. Contoh: IBM VM370: menyediakan MV untuk berbagai OS: CMS (interaktif), MVS, CICS, dll. Masalah: Sharing disk => OS mempunyai sistem berkas yang mungkin berbeda. IBM: virtual disk (minidisk) yang dialokasikan untuk pengguna melalui MV.
Konsep MV menyediakan proteksi yang lengkap untuk sumberdaya sistem, dikarenakan tiap MV terpisah dari MV yang lain. Namun, hal tersebut menyebabkan tidak adanya sharing sumberdaya secara langsung. MV merupakan alat yang tepat untuk penelitian dan pengembangan sistem operasi. Konsep MV susah untuk diimplementasi sehubungan dengan usaha yang diperlukan untuk menyediakan duplikasi dari mesin utama.
Perancangan Sistem dan Implementasi
Target untuk pengguna: sistem operasi harus nyaman digunakan, mudah dipelajari, dapat diandalkan, aman dan cepat. Target untuk sistem: sistem operasi harus gampang dirancang, diimplementasi, dan dipelihara, sebagaimana fleksibel, error, dan efisien.
Mekanisme dan Kebijaksanaan:
• Mekanisme menjelaskan bagaimana melakukan sesuatu kebijaksanaan memutuskan apa yang akan dilakukan. Pemisahan kebijaksanaan dari mekanisme merupakan hal yang sangat penting; ini mengizinkan fleksibilitas yang tinggi bila kebijaksanaan akan diubah nanti.
• Kebijaksanaan memutuskan apa yang akan dilakukan.
Pemisahan kebijaksanaan dari mekanisme merupakan hal yang sangat penting; ini mengizinkan fleksibilitas yang tinggi bila kebijaksanaan akan diubah nanti.
Implementasi Sistem biasanya menggunakan bahas assembly, sistem operasi sekarang dapat ditulis dengan menggunakan bahasa tingkat tinggi. Kode yang ditulis dalam bahasa tingkat tinggi: dapat dibuat dengan cepat, lebih ringkas, lebih mudah dimengerti dan didebug. Sistem operasi lebih mudah dipindahkan ke perangkat keras yang lain bila ditulis dengan bahasa tingkat tinggi.
System Generation (SYSGEN)
Sistem operasi dirancang untuk dapat dijalankan di berbagai jenis mesin; sistemnya harus di konfigurasi untuk tiap komputer. Program SYSGEN mendapatkan informasi mengenai konfigurasi khusus dari sistem perangkat keras.
• Booting: memulai komputer dengan me-load kernel.
• Bootstrap program: kode yang disimpan di code ROM yang dapat menempatkan kernel, memasukkannya kedalam memori, dan memulai eksekusinya.
PENJADUALAN MULTIPROCESSOR
Multiprocessor membutuhkan penjadualan yang lebih rumit karena mempunyai banyak kemungkinan yang dicoba tidak seperti pada processor tunngal. Tapi saat ini kita hanya fokus pada processor yang homogen (sama) sesuai dengan fungsi masing-masing dari processor tersebut. Dan juga kita dapat menggunakan processor yang tersedia untuk menjalankan proses didalam antrian.
Penjadualan Multiple Processor
Diskusi kita sampai saat ini di permasalahan menjadualkan CPU di single prosesor. Jika multiple prosesor ada. Penjadualan menjadi lebih kompleks banyak kemungkinan telah dicoba dan telah kita lihat dengan penjadualan satu prosesor, tidak ada solusi yang terbaik. Pada kali ini kita hanya membahas secara sekilas tentang panjadualan di multiprosesor dengan syarat prosesornya identik.
Jika ada beberapa prosesor yang identik tersedia maka load sharing akan terjadi. Kita bisa menyediakan queue yang terpisah untuk setiap prosesor. Dalam kasus ini, bagaimana pun, satu prosesor bisa menjadi idle dengan antrian yang kosong sedangkan yang lain sangat sibuk. Untuk mengantisipasi hal ini kita menggunakanready queue yang biasa. Semua proses pergi ke satu queue dan dijadualkan untuk prosesor yang bisa dipakai.
Dalam skema tersebut, salah satu penjadualan akan digunakan. Salah satu cara menggunakan symmetric multiprocessing (SMP). Dimana setiap prosesor menjadualkan diri sendiri. Setiap prosesor memeriksa raedy queue dan memilih proses yang akan dieksekusi.
Beberapa sistem membawa struktur satu langkah kedepan, dengan membawa semua keputusan penjadualan, I/O prosesing, dan aktivitas sistem yang lain ditangani oleh satu prosesor yang bertugas sebagai master prosesor. Prosesor yang lain mengeksekusi hanya user code yang disebut asymmetric multiprosessing jauh lebih mudah.
Penjadualan Real Time
Dalam bab ini, kita akan mendeskripsikan fasilitas penjadualan yang dibutuhkan untuk mendukung real time computing dengan bantuan sistem komputer.
Terdapat dua jenis real time computing: sistem hard real time dibutuhkan untuk menyelesaikan critical task dengan jaminan waktu tertentu. Secara umum, sebuah proses di kirim dengan sebuah pernyataan jumlah waktu dimana dibutuhkan untuk menyelesaikan atau menjalankan I/O. Kemudian penjadual bisa menjamin proses untuk selesai atau menolak permintaan karena tidak mungkin dilakukan. Karena itu setiap operasi harus dijamin dengan waktu maksimum.
Soft real time computing lebih tidak ketat. Itu membutuhkan bahwa proses yang kritis menerima prioritas dari yang lain. Walau pun menambah fungsi soft real time ke sistem time sharing mungkin akan mengakibatkan pembagian sumber yang tidak adildan mengakibatkan delay yang lebih lama, atau mungkin pembatalan bagi proses tertentu, Hasilnya adalah tujuan secara umum sistem yang bisa mendukung multimedia, graphic berkecepatan tinggi, dan variasi tugas yang tidak bisa diterima di lingkungan yang tidak mendukunng soft real time computing
Mengimplementasikan fungsi soft real time membutuhkan design yang hati-hati dan aspek yang berkaitan dengan sistem operasi. Pertama, sistem harus punya prioritas penjadualan, dan proses real time harus tidak melampaui waktu, walau pun prioritas non real time bisa terjadi. Kedua, dispatch latency harus lebih kecil. Semakin kecil latency, semakin cepat real time proses mengeksekusi.
Untuk menjaga dispatch tetap rendah. Kita butuh agar system call untuk preemptible.
Ada beberapa cara untuk mencapai tujuan ini. Satu untuk memasukkan preemption points di durasi yang lama system call, yang mana memeriksa apakah prioritas yang utama butuh untuk dieksekusi. Jika satu sudah, maka alih konteks mengambil alih; ketika high priority proses selesai, proses yang diinterupsi meneruskan dengan system call. Points premption bisa diganti hanya di lokasi yang aman di kernel hanya kernel struktur tidak bisa dimodifikasi walau pun dengan preemption points, dispatch latency bisa besar, karena pada prakteknya untuk menambah beberapa preemption points untuk kernel.
Metoda yang lain untuk berurusan dengan preemption untuk membuat semua kernel preemptible. Karena operasi yang benar bisa dijamin, semua data kernel struktur dengan di proteksi. Dengan metode ini, kernel bisa selalu di preemptible, karena semua kernel bisa diupdate di proteksi.
Apa yang bisa diproteksi jika prioritas yang utama butuh untuk dibaca atau dimodifisikasi yang bisa dibutuhkan oleh yang lain, prioritas yang rendah? Prioritas yang tinggi harus menunggu menunggu untuk menyelesaikan prioritas yang rendah.
Fase konflik dari dispatch latency mempunyai dua komponen:
1. Preemption semua proses yang berjalan di kernel.
2. Lepas prioritas yang rendah untuk prioritas yang tinggi.
Penjadualan Thread
Di bagian berjudul Thread, kita mengenalkan threads untuk model proses, hal itu mengizinkan sebuah proses untuk mempunyai kontrol terhadap multiple threads. Lebih lanjut kita membedakan antara user-level dan kernel level threads. User level threads diatur oleh thread library. Untuk menjalankan di CPU, user level threads di mapping dengan asosiasi kernel level thread, walau pun mapping ini mungkin bisa indirect dan menggunakan lightweight.
BAB 2. PROSES DAN THREAD
Java Thread dan Algoritmanya
Penjadualan thread yang Runnable oleh Java Virtual Machine dilakukan dengan konsep preemptive dan mempunyai prioritas tertinggi. Dalam algoritma evaluasi ditentukan terlebih dahulu kriteria-kriterianya seperti utilisasinya dilihat dari segi waktu tunggu yang digunakan dan throughput yang disesuaikan dengan waktu turnaroundnya.
Penjadualan Java Thread
Java Virtual Machine menjadualkan thread menggunakan preemptive, berdasarkan prioritas algoritma penjadualan. Semua Java Thread diberikan sebuah prioritas dan Java Virtual Machine menjadualkan thread yang Runnable dengan menggunakan prioritas tertinggi saat eksekusi. Jika ada dua atau lebih thread yang Runnable yang mempunyai prioritas tertinggi, Java Virtual Machine akan menjadualkan thread tersebut menggunakan sebuah antrian secara FIFO.
Keunggulan Penjadualan Java Thread
1. Java Virtual Machine menggunakan prioritas preemtive berdasarkan algoritma penjadualan.
2. Semua thread Java mempunyai prioritas dan thread dengan proritas tertinggi dijadualkan untuk dieksekusi oleh Java Virtual Machine.
3. Jika terjadi dua thread dengan prioritas sama maka digunakan algoritma First In First Out.
Thread lain dijalankan bila terjadi hal-hal berikut ini:
• Thread yang sedang dieksekusi keluar dari status runnable misalnya diblok atau berakhir
• Thread dengan prioritas yang lebih tinggi dari thread yang sedang dieksekusi memasuki status runnable. Maka thread dengan prioritas yang lebih rendah ditunda eksekusinya dan digantikan oleh thread dengan prioritas lebih tinggi.
Time slicing tergantung pada implementasinya. Sebuah thread dapat memberi kontrol pada yield() method. Saat thread memberi sinyal pada CPU untuk mengontrol thread yang lain dengan prioritas yang sama maka thread tersebut dijadualkan untuk dieksekusi. Thread yang memberi kontrol pada CPU disebut Cooperative Multitasking.
Prioritas Thread
Java Virtual Machine memilih thread yang runnable dengan prioritas tertinggi. Semua thread java mempunyai prioritas dari 1 sampai 10. Prioritas tertinggi 10 dan berakhir dengan 1 sebagai prioritas terendah. Sedangkan prioritas normal adalah 5.
• Thread.MIN_PRIORITY = thread dengan prioritas terendah.
• Thread.MAX_PRIORITY = thread dengan prioritas tertinggi.
• Thread.NORM_PRIORITY = thread dengan prioritas normal.
Saat thread baru dibuat ia mempunyai prioritas yang sama dengan thread yang menciptakannya. Prioritas thread dapat diubah dengan menggunakan setpriority() method.
Penjadualan Round-Robin dengan Java
Evaluasi Algoritma
Bagaimana kita memilih sebuah algoritma penjadualan CPU untuk sistem-sistem tertentu. Yang menjadi pokok masalah adalah kriteria seperti apa yang digunakan untuk memilih sebuah algoritma. Untuk memilih suatu algoritma, pertama yang harus kita lakukan adalah menentukan ukuran dari suatu kriteria berdasarkan:
• Memaksimalkan penggunaan CPU dibawah maksimum waktu responnya yaitu 1 detik.
• Memaksimalkan throughput karena waktu turnaroundnya bergerak secara linier pada saat eksekusi proses.
Sinkronisasi dalam Java
Setiap objek dalam java mempunyai kunci yang unik yang tidak digunakan biasanya. Saat method dinyatakan sinkron, maka method dipanggil untuk mendapatkan kunci untuk objek tersebut. Saat kunci tersebut dipunyai thread yang lain maka thread tersebut diblok dan dimasukkan kedalam kumpulan kunci objek.
KESIMPULAN
BAB 2. PROSES DAN THREAD
Proses
Sebuah proses adalah sebuah peristiwa adanya sebuah proses yang dapat dieksekusi. Sebagai sebuah eksekusi proses, maka hal tersebut membutuhkan perubahan keadaan. Keadaan dari sebuah proses dapat didefinisikan oleh aktivitas proses tertentu tersebut. Setiap proses mungkin menjadi satu dari beberapa state berikut, antara lain: new, ready, running, waiting, atau terminated. Setiap proses direpresentasikan ada sistem operasi berdasarkan proses-control-block (PCB)-nya.
Sebuah proses, ketika sedang tidak dieksekusi, ditempatkan pada antrian yang sama. Disini ada 2 kelas besar dari antrian dalam sebuah sistem operasi: permintaan antrian I/O dan ready queue. Ready queue memuat semua proses yang siap untuk dieksekusi dan yang sedang menunggu untuk dijalankan pada CPU. Setiap proses direpresentasikan oleh sebuah PCB, dan PCB tersebut dapat digabungkan secara bersamaan untuk mencatat sebuah ready queue. Penjadualan Long-term adalah pilihan dari proses-proses untuk diberi izin menjalankan CPU. Normalnya, penjadualan long-term memiliki pengaruh yang sangat besar bagi penempatan sumber, terutama managemen memori. Penjadualan Short-term adalah pilihan dari satu proses dari ready queue.
Proses-proses pada sistem dapat dieksekusi secara berkelanjutan. Disini ada beberapa alasan mengapa proses tersebut dapat dieksekusi secara berkelanjutan: pembagian informasi, penambahan kecepatan komputasi, modularitas, dan kenyamanan atau kemudahan. Eksekusi secara berkelanjutan menyediakan sebuah mekanisme bagi proses pembuatan dan penghapusan.
Pengeksekusian proses-proses pada operating system mungkin dapat digolongkan menjadi proses independent dan kooperasi. Proses kooperasi harus memiliki beberapa alat untuk mendukung komunikasi antara satu dengan yang lainnya. Prinsipnya adalah ada dua rencana komplementer komunikasi: pembagian memori dan sistem pesan. Metode pembagian memori menyediakan proses komunikasi untuk berbagi beberapa variabel. Proses-proses tersebut diharapkan dapat saling melakukan tukar-menukar informasi seputar pengguna variabel yang terbagi ini. Pada sistem pembagian memori, tanggung jawab bagi penyedia komunikasi terjadi dengan programmer aplikasi; sistem operasi harus menyediakan hanya pembagian memori saja. Metode sistem pesan mengizinkan proses-proses untuk tukar-menukar pesan. Tanggung jawab bagi penyedia komunikasi ini terjadi dengan sistem operasi tersebut.
Thread
Thread adalah sebuah alur kontrol dari sebuah proses. Suatu proses yang multithreaded mengandung beberapa perbedaan alur kontrol dengan ruang alamat yang sama. Keuntungan dari multithreaded meliputi peningkatan respon dari user, pembagian sumber daya proses, ekonomis, dan kemampuan untuk mengambil keuntungan dari arsitektur multiprosesor. User level thread adalah thread yang tampak oleh programmer dan tidak diketahui oleh kernel. User level thread secara tipikal dikelola oleh sebuah library thread di ruang user. Kernel level thread didukung dan dikelola oleh kernel sistem operasi. Secara umum, user level thread lebih cepat dalam pembuatan dan pengelolaan dari pada kernel thread. Ada tiga perbedaan tipe dari model yang berhubungan dengan user dan kernel thread.
• Model many to one: memetakan beberapa user level thread hanya ke satu buah kernel thread.
• Model one to one: memetakan setiap user thread ke dalam satu kernel thread. berakhir.
• Model many to many: mengizinkan pengembang untuk membuat user thread sebanyak mungkin, konkurensi tidak dapat tercapai karena hanya satu thread yang dapat dijadualkan oleh kernel dalam satu waktu.
Java adalah unik karena telah mendukung thread didalam tingkatan bahasanya. Semua program Java sedikitnya terdiri dari kontrol sebuah thread tunggal dan mempermudah membuat kontrol untuk multiple thread dengan program yang sama. JAVA juga menyediakan library berupa API untuk membuat thread, termasuk method untuk suspend dan resume suatu thread, agar thread tidur untuk jangka waktu tertentu dan menghentikan thread yang berjalan. Sebuah java thread juga mempunyai empat kemungkinan keadaan, diantaranya: New, Runnable, Blocked dan Dead. Perbedaan API untuk mengelola thread seringkali mengganti keadaan thread itu sendiri.
Penjadualan CPU
Penjadualan CPU adalah pemilihan proses dari antrian ready untuk dapat dieksekusi. Algoritma yang digunakan dalam penjadulan CPU ada bermacam-macam. Diantaranya adalah First Come First Serve (FCFS), merupakan algoritma sederhana dimana proses yang datang duluan maka dia yang dieksekusi pertama kalinya. Algoritma lainnya adalah Sorthest Job First (SJF), yaitu penjadualan CPU dimana proses yang paling pendek dieksekusi terlebih dahulu.
Kelemahan algoritma SJF adalah tidak dapat menghindari starvation. Untuk itu diciptakan algoritma Round Robin (RR). Penjadulan CPU dengan Round Robin adalah membagi proses berdasarkan waktu tertentu yaitu waktu quantum q. Setelah proses menjalankan eksekusi selama q satuan waktu maka akan digantikan oleh proses yang lain. Permasalahannya adalah bila waktu quantumnya besar sedang proses hanya membutuhkan waktu sedikit maka akan membuang waktu. Sedang bila waktu quantum kecil maka akan memakan waktu saat alih konteks.
Penjadualan FCFS adalah non-preemptive yaitu tidak dapat diinterupsi sebelum proses dieksekusi seluruhnya. Penjadualan RR adalah preemtive yaitu dapat dieksekusi saat prosesnya masih dieksekusi. Sedangkan penjadualan SJF dapat berupa nonpreemptive dan preemptive.
SOAL-SOAL LATIHAN
Proses
1. Sebutkan lima aktivitas sistem operasi yang merupakan contoh dari suatu managemen proses.
2. Definisikan perbedaan antara penjadualan short term, medium term dan long term.
3. Jelaskan tindakan yang diambil oleh sebuah kernel ketika alih konteks antar proses.
4. Informasi apa saja yang disimpan pada tabel proses saat alih konteks dari satu proses ke proses lain.
5. Di sistem UNIX terdapat banyak status proses yang dapat timbul (transisi) akibat event (eksternal) OS dan proses tersebut itu sendiri. Transisi state apa sajakah yang dapat ditimbulkan oleh proses itu sendiri. Sebutkan!
6. Apa keuntungan dan kekurangan dari:
o Komunikasi Simetrik dan asimetrik
o Automatic dan explicit buffering
o Send by copy dan send by reference
o Fixed-size dan variable sized messages
7. Jelaskan perbedaan short-term, medium-term dan long-term?
8. Jelaskan apa yang akan dilakukan oleh kernel kepada alih konteks ketika proses sedang berlangsung?
9. Beberapa single-user mikrokomputer sistem operasi seperti MS-DOS menyediakan sedikit atau tidak sama sekali arti dari pemrosesan yang konkuren. Diskusikan dampak yang paling mungkin ketika pemrosesan yang konkuren dimasukkan ke dalam suatu sistem operasi?
10. Perlihatkan semua kemungkinan keadaan dimana suatu proses dapat sedang berjalan, dan gambarkan diagram transisi keadaan yang menjelaskan bagaimana proses bergerak diantara state.
11. Apakah suatu proses memberikan 'issue' ke suatu disk I/O ketika, proses tersebut dalam 'ready' state, jelaskan?
12. Kernel menjaga suatu rekaman untuk setiap proses, disebut Proses Control Blocks (PCB). Ketika suatu proses sedang tidak berjalan, PCB berisi informasi tentang perlunya melakukan restart suatu proses dalam CPU. Jelaskan dua informasi yang harus dipunyai PCB.
Thread
1. Tunjukkan dua contoh pemrograman dari multithreading yang dapat meningkatkan sebuah solusi thread tunggal.
2. Tunjukkan dua contoh pemrograman dari multithreading yang tidak dapat meningkatkan sebuah solusi thread tunggal.
3. Sebutkan dua perbedaan antara user level thread dan kernel thread. Saat kondisi bagaimana salah satu dari thread tersebut lebih baik
4. Jelaskan tindakan yang diambil oleh sebuah kernel saat alih konteks antara kernel level thread.
5. Sumber daya apa sajakah yang digunakan ketika sebuah thread dibuat? Apa yang membedakannya dengan pembentukan sebuah proses.
6. Tunjukkan tindakan yang diambil oleh sebuah thread library saat alih konteks antara user level thread.
Penjadualan CPU
1. Definisikan perbedaan antara penjadualan secara preemptive dan nonpreemptive!
2. Jelaskan mengapa penjadualan strict nonpreemptive tidak seperti yang digunakan di sebuah komputer pusat.
3. Apakah keuntungan menggunakan time quantum size di level yang berbeda dari sebuah antrian sistem multilevel?
Pertanyaan nomor 4 sampai dengan 5 dibawah menggunakan soal berikut:
Misal diberikan beberapa proses dibawah ini dengan panjang CPU burst ( dalam milidetik)
Semua proses diasumsikan datang pada saat t=0
Tabel 2-1. Tabel untuk soal 4 — 5
Proses Burst Time Prioritas
P1 10 3
P2 1 1
P3 2 3
P4 1 4
P5 5 2
4. Gambarkan 4 diagram Chart yang mengilustrasikan eksekusi dari proses-proses tersebut menggunakan FCFS, SJF, prioritas nonpreemptive dan round robin.
5. Hitung waktu tunggu dari setiap proses untuk setiap algoritma penjadualan.
6. Jelaskan perbedaan algoritma penjadualan berikut:
o FCFS
o Round Robin
o Antrian Multilevel feedback
7. Penjadualan CPU mendefinisikan suatu urutan eksekusi dari proses terjadual. Diberikan n buah proses yang akan dijadualkan dalam satu prosesor, berapa banyak kemungkinan penjadualan yang berbeda? berikan formula dari n.
8. Tentukan perbedaan antara penjadualan preemptive dan nonpreemptive (cooperative). Nyatakan kenapa nonpreemptive scheduling tidak dapat digunakan pada suatu komputer center. Di sistem komputer nonpreemptive, penjadualan yang lebih baik digunakan.
Komentar
Posting Komentar