os0uii0rifkie











{June 9, 2011}   6. Manajemen Memori

2.1 Konsep-konsep Dasar Memori
Memori sebagai tempat penyimpanan instruksi/ data dari program. Memori adalah pusat kegiatan pada sebuah komputer, karena setiap proses yang akan dijalankan, harus melalui memori terlebih dahulu. Supaya untuk dapat dieksekusi, program harus dibawa ke memori dan menjadi suatu proses.
Jenis-jenis  Memori :
– Memori Kerja
• ROM/PROM/EPROM/EEPROM
• RAM
• Cache memory
– Memori Dukung
Floppy, harddisk, CD, dll.
 Manajemen memori adalah salah satu bagian sistem operasi yang mempengaruhi dalam menentukan proses untuk mengelola memori komputer.
Pada umunmnya, fungsi Manajemen Memori antara lain:
•    Melacak pemakaian memori (siapa dan berapa besar)
•    Memilih program mana yang akan diload ke memori
•    Alokasi dan dealokasi memori fisik untuk program/ proses-proses dalam menggunakan address space
•    Mengelola informasi yang dipakai dan tidak dipakai.
•    Mengalokasikan memori ke proses yang memerlukan
•    Mendealokasikan memori dari proses telah selesai
•    Mengelola swapping atau paging antara memori utama dan disk.
2.2 Konsep Binding
Sebelum eksekusi, program berada di dalam disk, dan saat dieksekusi program tersebut perlu berada pada suatu lokasi dalam memori fisik. Address Binding adalah cara instruksi dan data (yang berada di disk sebagai file executable) dipetakan ke alamat memori. Alamat (address) pada source program umumnya merupakan alamat simbolik. Sebuah compiler biasanya membutuhkan “mengikat” (bind) alamat simbolik ke alamat relokasi.
Address Binding dapat berlangsung dalam 3 tahap yang berbeda, yaitu :

•    kompilasi,
•    load, atau
•    eksekusi dari suatu program

Gambar 2.1-Address Binding

 Cara Sistem Operasi menempatkan program di dalam memori :
•    Kompilasi dan Linking menerjemahkan semua simbol data berdasarkan alamat acuan absolut
•    Proses relokasi (proses mapping program dari lokasi memori) terjadi apabila :
1.    Jika program berada di memori, maka semua alamat lojik dalam program harus dikonversi ke alamat fisik.
2.    Statis : relokasi alamat dilakukan sebelum program dijalankan
3.    Dinamis : relokasi alamat dilakukan pada saat referensi setiap instruksi atau data
2.3 Dynamic Loading
Dengan dynamic loading merupakan suatu routine tidak diload sampai dipanggil. Semua routine disimpan pada disk sebagai format relocatable load.
Mekanisme dasar :
•    Program utama diload dahulu dan dieksekusi
•    Bila suatu routine perlu memanggil routine yang lain, routine yang dipanggil lebih dahulu diperiksa apakah routine yang dipanggil sudah diload. Jika tidak, relocatable linking loader dipanggil untuk meload routine yang diminta ke memori dan mengupdate tabel alamat dari program yang mencerminkan perubahan ini.
Keuntungan dari dynamic loading adalah :
•    Rutin yang tidak digunakan tidak pernah di-load
•    Cocok untuk kode dalam jumlah besar
•    Digunakan untuk menangani kasus-kasus yang jarang terjadi seperti error routine
•    Tidak memerlukan dukungan khusus dari sistem operasi. Sistem operasi hanya perlu menyediakan beberapa rutin pustaka untuk implementasi dynamic loading.
2.4 Dynamic Linking
Konsep dynamic linking sama dengan dynamic loading. Karena Pada saat loading, linking ditunda hingga waktu eksekusi.
Program-program user tidak perlu menduplikasi system library karena :
•    System library dipakai bersama
•    Mengurangi pemakaian space : satu rutin library di memori digunakan secara bersama oleh sekumpulan proses
Contoh : DLL Win32
Mekanisme menggunakan stub (potongan kecil yang mengindikasikan bagaimana meload library jika routine tidak tersedia saat itu) :
•    Saat stub dieksekusi, ia akan memeriksa apakah rutin ybs sudah berada di dalam memori(diakses oleh proses lain yang run), kalau belum ada maka rutin tersebut diload
•    Stub menempatkan dirinya pada alamat rutin dan mengeksekusi rutin tersebut
Dynamic Linking membutuhkan beberapa dukungan dari OS, misal :
•    Bila proses-proses di memori utama saling diproteksi, maka SO melakukan pengecekan apakah rutin yang diminta berada diluar alamat.
•    Beberapa proses diijinkan untuk mengakses memori pada alamat yang sama.
File dynamic linking berekstensi :
•    .dll
•    .sys
•    .drv
2.5 Overlay
Hanya instruksi dan data yang diperlukan pada suatu waktu yang disimpan di memori. Overlay diperlukan jika ukuran proses lebih besar dari memori yang dialokasikan untuknya.
Overlay tidak membutuhkan dukungan khusus dari SO antara lain :
•    User dapat mengimplementasikan secara lengkap menggunakan struktur file sederhana
•    OS memberitahu hanya jika terdapat I/O yang melebihi biasanya

Gambar 2.2-Overlay

2.6 Ruang Alamat Logika dan Fisik
Alamat Logika adalah alamat yang digenerate oleh CPU, disebut juga Alamat Virtual. Alamat Fisik adalah alamat yang terdapat di memori. Perlu ada penerjemah (translasi) untuk menerjemahkan bahasa dari alamat logika ke alamat fisik. MMU (Memory Management Unit) adalah perangkat keras yang memetakan alamat logika ke alamat fisik.
Dalam Skema MMU :
•    Menyediakan perangkat register yang dapat diset oleh CPU: setiap proses mempunyai data set register tersebut (disimpan di PCB)
•    Harga dalam register base/relokasi ditambahkan ke setiap alamat proses user pada saat run dimemori
•    Program-program user hanya berurusan dengan alamat logika saja

Gambar 2.3-Relokasi dinamis menggunakan register relokasi

2.7 Swapping

Meskipun proses harus berada di memori untuk dieksekusi, tapi proses dapat di swap (tukar) sementara keluar memori ke backing store dan kemudian membawanya kembali ke memori untuk eksekusi lanjutan Penukaran dapat terjadi pada lingkungan dengan multiprogramming dengan penjadwalan CPU Round Robin atau Priority.  Bila waktu kuantum habis atau proses yang datang mempunyai prioritas lebih tinggi, maka memory manager akan mulai swap out proses yang telah selesai atau proses yang yang prioritasnya lebih rendah dan swap in  proses lainnya ke memori.

Gambar 2.4-Proses swapping

Pada umumnya sebuah proses yang di swap out akan menukar kembali ke ruang memori yang sama dengan sebelumnya. Penukaran membutuhan sebuah backing storage. Bila CPU Scheduler memutuskan untuk mengeksekusi proses, OS memanggil dispatcher. Dispatcher memeriksa untuk melihat apakah proses selanjutnya pada ready queue ada di memori. Jika tidak dan tidak terdapat cukup memori bebas, maka dispatcher swap out sebuah proses yang ada di memori dan swap in proses tersebut.
2.8 Memori dan Proses
Monoprogramming -> hanya ada satu proses di memori dan sistem operasi.

Gambar 2.5-Ilusrasi dan User

Multiprogramming -> lebih dari satu proses siap di memori
–    Alokasi memori dengan partisi tetap untuk setiap proses
–    Alokasi memori dengan partisi beragam sesuai besarnya proses
–    Alokasi memori dibantu dengan disk (swap area), proses dapat berpindah dari memori ke disk
–    Virtual memori
2.9     Pengalokasian Memori
Salah satu tanggung jawab Sistem Operasi adalah mengontrol akses ke sumber daya sistem. Salah satunya adalah memori.
Pengalokasian memori dibagi 2 tipe, yaitu :
–    Pengalokasian berurutan (Contiguous Allocation)
–    Pengalokasian tidak berurutan (Non Contiguous Allocation)
2.10     Pengalokasian berurutan (Contiguous Allocation)
Pada Multiprogramming memori utama harus mengalokasikan tempat untuk sistem operasi dan beberapa user proses. Memori harus mengakomodasi baik OS dan proses user
Memori dibagi menjadi 2 partisi :

•    Untuk OS yang resident
•    Untuk Proses User
Ada 2 tipe Contiguos Allocation :
a.    Single Partition (Partisi Tunggal)
b.    Multiple Partition (Partisi Banyak)
Berikut ini penjelasannya :
a.    Single Partition (Partisi Tunggal)
Pada skema ini, diasumsikan OS ditempatkan di memori rendah, dan proses user dieksekusi di memori tinggi
Proteksi dapat dilakukan dengan dengan menggunakan register relokasi dan register limit
i.     Register relokasi  berisi nilai dari alamat fisik terkecil
ii.     Register Limit  berisi jangkauan alamat logika
iii.     Alamat logika harus lebih kecil dari register limit
Contoh single allocation ditnjukkan pada gambar dibawah ini :

Gambar 2.6- Single Partition (Partisi Tunggal)

b.    Multiple Partition (Partisi Banyak)
Ruang kosong  blok memori yang tersedia, ruang kosong dengan berbagai ukuran tersebar pada memori. Proses akan dialokasikan memori pada ruang kosong yang cukup besar untuk ditempatinya.

OS akan mengelola informasi mengenai :
i.    Partisi yang dialokasikan
ii.    Partisi bebas (ruang kosong)
Contoh multiple allocation ditnjukkan pada gambar dibawah ini :

Gambar 2.7- Contoh Multiple Partition (Partisi Banyak)

Ada 2 skema dalam Multiple Partition Allocation:
•    Partisi Fixed Size (MFT)
–    Memori dibagi menjadi beberapa blok dengan ukuran tertentu yang seragam
–    Setiap partisi berisi tepat 1 proses
–    Digunakan oleh IBM OS/360 yang disebut Multiprogramming with a Fixed number of Task (MFT)
–    Masalah yang muncul pada MFT :
–    Sifat Program dinamis (alokasi dan dealokasi)
–    Memori yang teralokasi mungkin lebih besar dari memori yang diminta, sehingga mengakibatkan fragmentasi internal
•    Partisi variable Size (MVT)
–    Pembagian memori sesuai dengan request dari proses-proses yang ada
–    Peranan memori manajemen semakin penting  : list dari partisi yang digunakan, free dll
–    Masalah pada MVT :
–    Terjadi fragmentasi external
–     Ruang memori free tapi tidak contiguous
–    Hole-hole ada diantara proses
–    Tidak dapat digunakan karena proses terlalu besar untuk menggunakannya
2.10.1    Sistem Buddy
Sistem Buddy merupakan cara mengelola memori utama dengan memanfaatkan kelebihan penggunaan bilangan biner (2k; k = 0,1,2 … )
Contoh :
Suatu memori utama pada awalnya memiliki satu lubang besar berukuran 1 Mbyte.Jika suatu proses A berukuran 90 Kbyte memasuki memori, maka permintaan tersebut dialokasikan ke lokasi terdekat yaitu 128 kbyte, karena tidak ada, maka blok 1 Mbyte dipecah menjadi 2, masing-masing berukuran 512 kbyte

2.10.2    Fragmentasi External dan Internal
Fragmentasi external terjadi pada situasi dimana terdapat cukup ruang memori total untuk memenuhi permintaan, tetapi tidak dapat langsung dialokasikan karena tidak berurutan.
Fragmentasi Internal terjadi pada situasi dimana memori yang dialokasikan lebih besar daripada memori yang diminta, sehingga terdapat sebagian memori untuk satu partisi tertentu yang tidak digunakan.
Lubang-lubang kecil diantara blok-blok memori yang digunakan dapat diatasi dengan memori compaction. Memori Compaction adalah operasi menggabungkan semua lubang kecil menjadi satu lubang besar dengan memindahkan semua proses agar proses saling berdekatan.
2.11    Pengalokasian tidak berurutan (Non Contiguous Allocation)
2.11.1    Paging
    Paging adalah solusi untuk permasalahan fragmentasi external. Memori fisik dibagi ke dalam blok-blok ukuran tetap yang disebut “frame”.  Memori logika dibagi ke dalam blok-blok dengan ukuran yang sama yang disebut “page”. Untuk menjalankan program berukuran n page, harus dicari frame kosong sebanyak n untuk meload program. Page table digunakan untuk translasikan alamat lojik ke alamat fisik.
Alamat yang dibangkitkan CPU dibagi menjadi :
a.    Page number (p)  digunakan sebagai index ke page table. Page table berisi alamat basis dari setiap page pada memori fisik
b.    Page Offset (d)  dikombinasikan dengan alamat basis untuk mendefinisikan alamat memori fisik yang dikirim ke unit memori
Skema translasi alamat ditunjukkan pada gambar dibawah ini :

Gambar 2.8-Skema translasi alamat

2.11.2 Segmentasi
Segmentasi adalah skema pengaturan memori yang mendukung user untuk melihat memori tersebut
Tiap-tiap segmen memiliki nama dan panjang.
Dukungan Hardware :
•    Pemetaan ke alamat fisik dilakukan dengan menggunakan tabel segmen, masing-masing berisi base dan limit


Gambar 2.1-Address Binding



Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s

et cetera
%d bloggers like this: