Sekolah Tinggi Teknologi
Adisutjipto Yogyakarta
Materi Kuliah : Sistem Operasi / OS
Semester Genap
Pertemuan Ke-5
Pararel Processing
Paralel processing is a situation in which two/more processor operate in unison. – Executing instruction simultaneously
Benefits: increase reliability & faster processing
Evolution:Evolution:
– Job level : each job has its own processor and – Job level : each job has its own processor and all processes and threads are run by the same processor
– Process level: unrelated process, are assigned to any available processor
– Thread level : threads are assigned to avaliable processor
Mengapa perlu Sinkronisasi ?
Sinkronisasi
diperlukan
untuk
menghindari
terjadinya ketidak konsistenan data akibat
adanya akses data secara konkuren.
Diperlukan adanya suatu mekanisme untuk
memastikan urutan / giliran
Diperlukan adanya suatu mekanisme untuk
Diperlukan adanya suatu mekanisme untuk
memastikan urutan / giliran pengaksesan
suatu
data
yang
saling
bekerjasama
sehingga terjadi sinkronisasi
Producer and Consumer
#define BUFFER_SIZE 10
typedef struct {
. . .
} item;
item buffer[BUFFER_SIZE];
item buffer[BUFFER_SIZE];
int in = 0;
int out = 0;
int counter = 0;
Producer
while (true) {
/* produce an item and put in nextProduced */ while (count ==BUFFER_SIZE){
} // do nothing
buffer [in] = nextProduced; in = (in + 1) % BUFFER_SIZE; in = (in + 1) % BUFFER_SIZE; count++;
while (true) {
while (count == 0){ } // do nothing
nextConsumed = buffer[out];
out = (out + 1) % BUFFER_SIZE; count--;
/* consume the item in nextConsumed
Consumer
/* consume the item in nextConsumed }
The statements
counter++;
counter--;
must be performed atomically.
Automic Process
Atomic operation means an operation
that completes in its entirety without
interruption.
Perintah “count++” diimplementasikan
pada bahasa mesin:
– register1 = counter
– register1 = register1 + 1
– counter = register1
Perintah “count--” diimplementasikan
pada bahasa mesin:
Bounded Buffer
pada bahasa mesin:
– register2 = counter
– register2 = register2 – 1
– counter = register2
Race condition: situasi dimana beberapa
proses mengakses dan memanipulasi
suatu data secara konkuren.
– Nilai akhir dari data tersebut
tergantung dari proses mana yang
terakhir mengubah data proses mana
yang terakhir mengubah data
Race Condition
yang terakhir mengubah data
Untuk menghindari terjadinya situasi
tersebut, semua proses yang dapat
mengakses suatu data tertentu harus
disinkronisasi
Lebih dari satu proses berlomba-lomba
pada
saat
yang
sama
untuk
menggunakan data yang sama.
Setiap
proses
memiliki
segmen
kode
yang digunakan untuk mengakses data
yang digunakan secara bersama-sama.
– Segmen kode tersebut disebut critical
Critical Section
– Segmen kode tersebut disebut critical
section.
Masalahnya: menjamin bahwa jika suatu
proses
sedang
menjalankan
critical
section, maka proses lain tidak boleh
masuk ke dalam critical section tersebut.
Solusi Masalah Critical Section
Peterson’s Algorithm
The two processes share two variables:
– int turn;
– Boolean flag[2]; – Boolean flag[2];
The variable turn indicates whose turn it
is to enter the critical section.
is to enter the critical section.
The flag array is used to indicate if a
process is ready to enter the critical
section. flag[i] = true implies that
process Pi is ready!
Algorithm for Process Pi
while (true) {
flag[i] = TRUE; turn = j;
while ( flag[j] && turn == j); CRITICAL SECTION flag[i] = FALSE;
REMAINDER SECTION }
}
Mutual exclusion, progress, and bounded waiting! If P0 want to access critical section, P0 will set flag[0] to true and turn to P1.
Bakery Algorithm
Critical section for: n processes
Sebelum memasuki critical section, setiap proses menerima sebuah nomor.
Yang memegang ID terkecil yang dilayani dahulu.
Skema penomoran selalu naik secara berurut, contoh: 1, 2, 2, 2, 3, 3, 4, 5…
Diperkenalkan pertama kali oleh Leslie Lamport. Diperkenalkan pertama kali oleh Leslie Lamport. Data yang digunakan bersama
– boolean choosing [n]; – int number [n];
Struktur data diinisialisi awal ke false dan 0.
Contoh : Bakery Algorithm
Sinkronisasi
Metode dalam sinkronisasi hardware
– Processor Synchronous ( Disable Interrupt )
– Memory Synchronous ( Instruksi Test-And-Set ) Processor synchronous
– Dengan men-disable interupsi (interrupt) – Dalam lingkungan multiprocessor:
• Hanya satu processor bisa didisable interruptnya Memory synchronous
– Instruksi Test-And-Set dan Semaphore – Instruksi Test-And-Set dan Semaphore – Dalam lingkungan multiprocessor:
• Bisa dilakukan
• Semua processor tidak dapat memakai resource karena proteksi dilakukan di memory
Mutual Exclusion : Memory synchronous
Kelebihan :
– Dapat diaplikasikan ke beberapa prosesor, dengan sharing memory
– Simpel
– Dapat digunakan untuk banyak critical section
Kekurangan :
– Busy-waiting memakan processor time yang besar
besar
– Mungkin terjadi starvation – Deadlock (not responding)
* Jika low priority process mendapat critical region dan higher priority process butuh juga, higher priority process akan
Semaphore
Invented by Djikstra (1960)
Semaphore digunakan untuk memberi sinyal/tanda
Non negative integer, untuk melambangkan jumlah resources
Jika proses menunggu sinyal, maka dia akan ditunda sampai sinyal yg ditunggu
Jika proses menunggu sinyal, maka dia akan ditunda sampai sinyal yg ditunggu tersebut ditunda sampai sinyal yg ditunggu tersebut terkirim
Operasi: wait dan signal
Wait dan signal operations tidak dapat diinterupt
Semaphore, lanjutan …
Two standard operations modify S: wait() and signal()
– Originally called P() and V()
Can only be accessed via two indivisible (atomic) operations
Semaphore: Wait Semaphore: Wait – Spinlock Semaphore: Wait Semaphore: Wait – non
spinlock
Semaphore: Signal Semaphore: Signal
Contoh Semaphore & Implementasi Lihat whiteboard …
Reader & Writers
Diketahui dua macam proses: – Pembaca (reader)
– Penulis (writer)
Kedua jenis proses berbagi sumber daya penyimpanan yang sama, Misal: Basis data
Tujuan: data tidak korup dan inkonsisten Kondisi:
Kondisi:
– Proses-proses pembaca dapat membaca sumber daya secara simultan
– Hanya boleh ada satu penulis menulis pada setiap saat – Bila ada yang menulis, tidak boleh ada yang membaca
Shared Data
Data set
Semaphore mutex initialized to 1, tanda mutual exclusion
Semaphore wrt initialized to 1, tanda • Semaphore wrt initialized to 1, tanda untuk menulis
Dining Philosopher
Diketahui: – Mie (Data)
– Sebuah meja bundar
– N filsuf duduk melingkar di meja bundar – Antara dua filsuf terdapat sebuah sumpit
– Didepan setiap filsuf terdapat semangkuk mie
Setiap filsuf hanya dapat berada pada salah satu kondisi berikut:
– Berpikir – Berpikir – Lapar – Makan
Dining Philosopher, lanjutan …
Shared data
–Bowl of rice (data set)
– Semaphore chopstick [5] initialized to 1
Dua hal yang harus diperhatikan: • Dua hal yang harus diperhatikan:
– Deadlock: Semua filsuf ingin makan dan telah memegang sumpit
– Starvation: Ada filsuf yang kelaparan dalam waktu yang lama
The Structure of Philosopher i
Philosopher I
While (true) {
wait ( chopstick[i] ); //kanan
wait ( chopStick[ (i + 1) % 5] ); //kiri // eat
signal ( chopstick[i] ); //kanan
signal (chopstick[ (i + 1) % 5] ); //kiri // think
