penjadwalan proses pada cpu

MAKALAH SISTEM OPERASI

PENJADWALAN PROSES PADA CPU

Disusun oleh:

Myura Adellya (14117327)

2KA10

UNIVESITAS GUNADARMA

2018/2019

BAB I

PENDAHULUAN

1.1           Latar belakang

sistem operasi pada komputer adalah perangkat lunak komputer atau software yang bertugas untuk melakukan kontrol dan manajemen perangkat keras dan juga operasi-operasi dasar sistem, termasuk menjalankan software aplikasi seperti program-program pengolah data yang bisa digunakan untuk mempermudah kegiatan manusia. Dalam sistem operasi juga terdapat penjadwalan proses atau urutan kerja pada sistem komputer.

Oleh karna itu makalah ini akan membahas tentang penjadwalan proses pada komputer yang termasuk ke dalam bagian dari pada sistem operasi. Penjadalan proses akan memutuskan proses apa yang berjalan dan kapan atau selama apa proses tersebut akan berlangsung pada komputer.

1.2           Tujuan

Pembaca diharapkan dapat memahami konsep dasar penjadwalan pada CPU, memahami kriteria yang diperlukan untuk penjadwalan CPU, serta algoritema penjadwalan algoritma CPU

BAB II

PEMBAHASAN

2.1     Konsep Dasar Penjadwalan Proses

Penjadwalan adalah fungsi dasar dari sistem operasi semua resources komputer dijadwalkan sebelum digunakan. Pada sistem komputer terdapat beberapa bentuk penjadwalan: admission (pintu masuk ke sistem ), memori, dan CPU scheduler. Penjadwalan CPU adalah pemilihan proses dari Ready Queue untuk dapat dieksekusi. Penjadwalan CPU didasarkan pada sistem operasi yang menggunakan prinsip Multi-programming. Kita mengenal istilah multiprograming, yang bertujuan untuk memaksimalkan penggunaan CPU dengan cara mengatur alokasi waktu yang digunakan oleh CPU, sehingga proses berjalan sepanjang waktu dan memperkecil waktu idle. Akibatnya sistem operasi dapat membuat komputer lebih produktif. Oleh karena itu perlu adanya penjadwalan proses-proses yang ada pada sistem.

Penjadwalan CPU adalah suatu proses pengaturan atau penjadwalan proses-proses yang ada di dalam komputer. Dimana proses-proses tersebut berjalan dalam pola yang disebut Siklus Burst yang akan dijelaskan pada bab ini. Penjadwalan CPU secara garis besar dibagi menjadi 2, yaitu PenjadwalanPreemptive dan Penjadwalan Non Preemptive. kriteria yang baik bagi suatu konsep penjadwalan dan penjelasan mengenai dispatcher, yaitu suatu komponen yang turut terlibat dalam penjadwalan. Penjadwalan sangat penting dalam menentukan performance sebuah komputer karena mengatur alokasi resource dari CPU untuk menjalankan proses-proses di dalam komputer. Penjadwalan CPU merupakan suatu konsep dasar dari multiprograming, karena dengan adanya penjadwalan dari CPU itu sendiri maka proses-proses tersebut akan mendapatkan alokasi resource dari CPU.

CPU Scheduler

Pada saat CPU menganggur, maka sistem operasi yang harus menyeleksi proses-proses yang ada di memori utama(rady queue),untuk di eksekusi dan mengalokasikan CPU untuk salah satu dari proses tersebut,Seleksi semacam ini di sebut dengan short term scheduler(CPU scheduler).

1      Apabila proses berpindah dari keadaan ruuning ke waiting

2      Apabila proses berpindah dari keadaan ruuning ke ready

3      Apabila proses berpindah dari keadaan waiting ke ready

4     Apabila proses berhenti

Dispatcher

Dispatcher adalah suatu modul yang akan memberikan kontrol pada CPU terhadap penyelesaian proses yang di lakukan selama short-term scheduling.

2.2     Kriteria Penjadwalan

          a)  Adil (fairness) Adalah proses-proses yang diperlakukan sama, yaitu mendapat jatah waktu pemroses yang sama dan tak ada proses yang tak kebagian layanan pemroses sehingga mengalami kekurangan waktu.

            b)  Efisiensi (eficiency) Efisiensi atau utilisasi pemroses dihitung dengan perbandingan (rasio) waktu sibuk pemroses.

c)  Waktu tanggap (response time) Waktu tanggap berbeda untuk :

1. Sistem interaktif Didefinisikan sebagai waktu yang dihabiskan dari saat karakter terakhir dari perintah dimasukkan atau transaksi sampai hasil pertama muncul di layar. Waktu tanggap ini disebut terminal response time.

2. Sistem waktu nyata Didefinisikan sebagai waktu dari saat kejadian (internal atau eksternal) sampai instruksi pertama rutin layanan yang dimaksud dieksekusi, disebut event response time.

 d) Turn around time

Turn around time adalah waktu yang dihabiskan dari saat program atau job mulai masuk ke sistem sampai proses diselesaikan sistem. Waktu yang dimaksud adalah waktu yang dihabiskan di dalam sistem, diekspresikan sebagai penjumlah waktu eksekusi (waktu pelayanan job) dan waktu menunggu, yaitu : Turn arround time = waktu eksekusi + waktu menunggu.

e) Throughput

Throughput  adalah jumlah kerja yang dapat diselesaikan dalam satu unit waktu. Cara untuk mengekspresikan throughput adalah dengan jumlah job pemakai yang dapat dieksekusi dalam satu unit/interval waktu.

2.3     Tipe Penjadwalan

          Terdapat 3 tipe penjadwal berada secara bersama-sama pada sistem operasi yang kompleks, yaitu:

1. Penjadwal jangka pendek (short term scheduller) Modul Training TOT : Sistem Operasi Halaman : 48 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. Penjadwal jangka menengah (medium term scheduller) Setelah eksekusi selama suatu waktu, proses mungkin menunda sebuah eksekusi karena membuat permintaan layanan masukan/keluaran atau memanggil suatu system call. Proses-proses tertunda tidak dapat membuat suatu kemajuan menuju selesai sampai kondisi-kondisi yang menyebabkan tertunda dihilangkan. Agar ruang memori dapat bermanfaat, maka proses dipindah dari memori utama ke memori sekunder agar tersedia ruang untuk proses-proses lain. Kapasitas memori utama terbatas untuk sejumlah proses aktif. Aktivitas pemindahan proses yang tertunda dari memori utama ke memori sekunder disebut swapping. Proses-proses mempunyai kepentingan kecil saat itu sebagai proses yang tertunda. Tetapi, begitu kondisi yang membuatnya tertunda hilang dan proses dimasukkan kembali ke memori utama dan ready.

3. Penjadwal jangka panjang (long term scheduller) 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.

Bagan 1:tipe penjadwalan

2.4 Strategi Penjadwalan

            Terdapat dua strategi penjadwalan, yaitu :

            1. Penjadwalan nonpreemptive (run to completion) Proses diberi jatah waktu oleh pemroses, maka pemroses tidak dapat diambil alih oleh proses lain sampai proses itu selesai.

2. Penjadwalan preemptive Proses diberi jatah waktu oleh pemroses, maka pemroses dapat diambil alih proses lain, sehingga proses disela sebelum selesai dan harus dilanjutkan menunggu jatah waktu pemroses tiba kembali pada proses itu. Berguna pada sistem dimana proses-proses yang mendapat perhatian/tanggapan pemroses secara cepat, misalnya :

 a) Pada sistem realtime, kehilangan interupsi (tidak layani segera) dapat berakibat fatal.

b)  Pada sistem interaktif, agar dapat menjamin waktu tanggap yang memadai. Penjadwalan secara preemptive baik tetapi harus dibayar mahal. Peralihan proses memerlukan overhead (banyak tabel yang dikelola). Supaya efektif, banyak proses harus berada di memori utama sehingga proses-proses tersebut dapat segera running begitu diperlukan. Menyimpan banyak proses tak running benar-benar di memori utama merupakan suatu overhead tersendiri.

         

2.5 Algoritma Penjadwalan

          2.5.1 Algoritma Preemtive

          A. Round Robin (RR) Merupakan :

>> Penjadwalan yang paling tua, sederhana, adil,banyak digunakan algoritmanya dan mudah diimplementasikan.

>>Penjadwalan ini bukan dipreempt oleh proses lain tetapi oleh penjadwal berdasarkan lama waktu berjalannya proses (preempt by time).

>> Penjadwalan tanpa prioritas.

>> Berasumsi bahwa semua proses memiliki kepentingan yang sama, sehingga tidak ada prioritas tertentu.

 Semua proses dianggap penting sehingga diberi sejumlah waktu oleh pemroses yang disebut kwanta (quantum) atau time slice dimana proses itu berjalan. Jika proses masih running sampai akhir quantum, maka CPU akan mempreempt proses itu dan memberikannya ke proses lain. Penjadwal membutuhkannya dengan memelihara daftar proses dari runnable. Ketika quantum habis untuk satu proses tertentu, maka proses tersebut akan diletakkan diakhir daftar (list), seperti nampak dalam gambar berikut ini :

         

B. Priority Schedulling (PS)

Adalah tiap proses diberi prioritas dan proses yang berprioritas tertinggi mendapat jatah waktu lebih dulu (running). Berasumsi bahwa masing-masing proses memiliki prioritas tertentu, sehingga akan dilaksanakan berdasar prioritas yang dimilikinya. Ilustrasi yang dapat memperjelas prioritas tersebut adalah dalam komputer militer, dimana proses dari jendral berprioritas 100, proses dari kolonel 90, mayor berprioritas 80, kapten berprioritas 70, letnan berprioritas 60 dan seterusnya. Dalam UNIX perintah untuk mengubah prioritas menggunakan perintah nice.

Pemberian prioritas diberikan secara :

a.       Statis (static priorities) Berarti prioritas tidak berubah.

Keunggulan :

-Mudah diimplementasikan.

 -Mempunyai overhead relatif kecil.

Kelemahan :

-Tidak tanggap terhadap perubahan lingkungan yang mungkin menghendaki , penyesuaian prioritas.

b.      Dinamis (dynamic priorities) Merupakan mekanisme untuk menanggapi perubahan lingkungan sistem beroperasi. Prioritas awal yang diberikan ke proses mungkin hanya berumur pendek setelah disesuaikan ke nilai yang lebih tepat sesuai lingkungan.

Kelemahan : 

-Implementasi mekanisme prioritas dinamis lebih kompleks dan mempunyai overhead lebih besar.

-Overhead in diimbangi dengan peningkatan daya tanggap sistem.

C. Multiple Feedback Queues (MFQ) Merupakan :

- Penjadwalan berprioritas dinamis Penjadwalan ini untuk mencegah (mengurangi) banyaknya swapping dengan proses-proses yang sangat banyak menggunakan pemroses (karena menyelesaikan tugasnya memakan waktu lama) diberi jatah waktu (jumlah kwanta) lebih banyak dalam satu waktu. Penjadwalan ini juga menghendaki kelas-kelas prioritas bagi proses-proses yang ada. Kelas tertinggi berjalan selama satu kwanta, kelas berikutnya berjalan selama dua kwanta, kelas berikutnya berjalan empat kwanta, dan seterusnya. Ketentuan yang berlaku adalah sebagai berikut :

- Jalankan proses pada kelas tertinggi.

- Jika proses menggunakan seluruh kwanta yang dialokasikan, maka diturunkan kelas prioritasnya.

- Proses yang masuk untuk pertama kali ke sistem langsung diberi kelas tertinggi. Mekanisme ini mencegah proses yang perlu berjalan lama swapping berkali-kali dan mencegah proses-proses interaktif yang singkat harus menunggu lama.

D. Shortest Remaining First (SRF)

Merupakan :

- Penjadwalan berprioritas.dinamis.

- Adalah preemptive untuk timesharing

- Melengkapi SJF Pada SRF, proses dengan sisa waktu jalan diestimasi terendah dijalankan, termasuk proses-proses yang baru tiba.

- Pada SJF, begitu proses dieksekusi, proses dijalankan sampai selesai. ˛ Pada SRF, proses yang sedang berjalan (running) dapat diambil alih proses baru dengan sisa waktu jalan yang diestimasi lebih rendah.

Kelemahan :

- Mempunyai overhead lebih besar dibanding SJF. SRF perlu penyimpanan waktu layanan yang telah dihabiskan job dan kadang-kadang harus menangani peralihan.

- Tibanya proses-proses kecil akan segera dijalankan.

- Job-job lebih lama berarti dengan lama dan variasi waktu tunggu lebih lama dibanding pada SJF.

SRF perlu menyimpan waktu layanan yang telah dihabiskan , menambah overhead. Secara teoritis, SRF memberi waktu tunggu minimum tetapi karena overhead peralihan, maka pada situasi tertentu SFJ bisa memberi kinerja lebih baik dibanding SRF.

E. Guaranteed Scheduloing (GS) Penjadwalan ini memberikan janji yang realistis (memberi daya pemroses yang sama) untuk membuat dan menyesuaikan performance adalah jika ada N pemakai, sehingga setiap proses (pemakai) akan mendapatkan 1/N dari daya pemroses CPU. Untuk mewujudkannya, sistem harus selalu menyimpan informasi tentang jumlah waktu CPU untuk semua proses sejak login dan juga berapa lama pemakai sedang login. Kemudian jumlah waktu CPU, yaitu waktu mulai login dibagi dengan n, sehingga lebih mudah menghitung rasio waktu CPU. Karena jumlah waktu pemroses tiap pemakai dapat diketahui, maka dapat dihitung rasio antara waktu pemroses yang sesungguhnya harus diperoleh, yaitu 1/N waktu pemroses seluruhnya dan waktu pemroses yang telah diperuntukkan proses itu.

2.5.1 Algoritma Nonpreemptive

                A. First In First Out (FIFO) Merupakan  Penjadwalan tidak berprioritas. FIFO adalah penjadwalan paling sederhana, yaitu Proses-proses diberi jatah waktu pemroses berdasarkan waktu kedatangan dan pada saat proses mendapat jatah waktu pemroses, proses dijalankan sampai selesai.

            B. Shortest Job First (SJF) Penjadwalan ini mengasumsikan waktu jalan proses sampai selesai diketahui sebelumnya. Mekanismenya adalah menjadwalkan proses dengan waktu jalan terpendek lebih dulu sampai selesai, sehingga memberikan efisiensi yang tinggi dan turn around time rendah dan penjadwalannya tak berprioritas.

Contoh : Terdapat empat proses (job) yaitu A,B,C,D dengan waktu jalannya masing-masing adalah 8,4,4 dan 4 menit. Apabila proses-proses tersebut dijalankan, maka turn around time untuk A adalah 8 menit, untuk B adalah 12, untuk C adalah 16 dan untuk D adalah 20. Untuk menghitung rata-rata turn around time seluruh proses adalah dengan menggunakan rumus : ( 4a + 3b + 2c + 1d ) / 4 Dengan menggunakan rumus, maka dapat dihitung turn around time-nya sebagai berikut (belum memperhatikan shortest job first, lihat gambar a) :

= ( 4a + 3b + 2c + 1d ) / 4

= ( 4x8 + 3x4 + 2x4 + 1x4 ) / 4

= ( 32 + 12 + 8 + 4 ) / 4

= 56 / 4

= 14 menit

Apabila keempat proses tersebut menggunakan penjadwalan shortest job fisrt (lihat gambar b), maka turn around time untuk B adalah 4, untuk C adalah 8, untuk D adalah 12 dan untuk A adalah 20, sehingga rata-rata turn around timenya adalah sebagai berikut :

= ( 4a + 3b + 2c + 1d ) / 4

= ( 4x4 + 3x4 + 2x4 + 1x8 ) / 4

= ( 16 + 12 + 8 + 8 ) / 4

 = 44 / 4

= 11 menit

            C. Highest Ratio Next (HRN)

Merupakan strategi penjadwalan dengan prioritas proses tidak hanya merupakan fungsi waktu layanan tetapi juga jumlah waktu tunggu proses. Begitu proses mendapat jatah pemroses, proses berjalan sampai selesai. Prioritas dinamis HRN dihitung berdasarkan rumus :

Prioritas = (waktu tunggu + waktu layanan ) / waktu layanan

Karena waktu layanan muncul sebagai pembagi, maka job lebih pendek berprioritas lebih baik, karena waktu tunggu sebagai pembilang maka proses yang telah menunggu lebih lama juga mempunyai kesempatan lebih bagus. Disebut HRN, karena waktu tunggu ditambah waktu layanan adalah waktu tanggap, yang berarti waktu tanggap tertinggi yang harus dilayani.

BAB III

PENUTUP

3.1 KESIMPULAN

          Penjadwalan proses yaitu kumpulan kebijaksanaan dari mekanisme sistem operasi yang berkaitan dengan urutan kerja yang di lakukan oleh sistem komputer.Pada sistem komputer terdapat beberapa bentuk penjadwalan : admission (pintu masuk kesistem ), memori, dan CPU scheduler. Penjadwalan CPU menyangkut penentuan proses-proses yang ada dalam ready queue yang di alokasikan pada CPU.