BAB V Penjadwalan CPU Konsep Dasar
Dalam sistem multiprogramming diperlukan penjadwalan CPU yang dimaksudkan agar CPU bekerja secara efektif dan efisien
Dalam proses eksekusi terdapat siklus dari CPU-burst ke I/O Wait dan looping ke CPU-Burst lagi dst
Urutan dari CPU dan I/O burst
Penjadwalan CPU
Penjadwalan ini memilih dari sekian proses yang ada di memori untuk masuk ke ready queue (antrian), dan mengalokasikan CPU untuk mengeksekusinya berdasarkan algoritma penjadwalan yang digunakan.
Penjadual CPU mungkin akan dijalankan ketika proses: 1. Berubah dari running ke waiting state.
2. Berubah dari running ke ready state. 3. Berubah dari waiting ke ready.
4. Terminates.
Penjadwalan di bawah 1 dan 4 adalah nonpreemptive Semua penjadwalan lainnya preemptive
Dispatcher
Dispatcher adalah modul yang memberikan kontrol CPU kepada proses yang fungsinya adalah:
1. Context Switch
Peralihan dari satu proses yang sedang dieksekusi ke proses yang lain 2. Switching to user mode.
Dispatch latency – waktu yang diperlukan untuk dispatcher untuk menghentikan satu proses dan mulai berjalan lagi
Kriteria Penjadwal
1. CPU utilization menjaga CPU sesibuk mungkin
2. Jumlah proses yang dapat diselesaikan per unit waktu disebut throughput 3. Turn Arround time adalah waktu yang dihabiskan dari saat proses
atau job mulai masuk ke system sampai proses itu diselesaikan system. Waktu yang dimaksud adalah waktu yang dihabiskan proses berada di system,
diekspresikan sebagai penjumlahan waktu eksekusi (waktu pelayanan
proses/job) dan waktu menunggu dari proses itu, yaitu: Turn Arround time = waktu eksekusi + waktu menunggu
4. Waiting time adalah jumlah periode menghabiskan di antrian ready.
5. Response time, yaitu waktu untuk memulai memberikan respon, tetapi bukan waktu yang dipakai output untu respon tersebut.
6. Adil ( proses-proses diperlakukan sama yaitu mendapat jatah waktu layanan pemroses yang sama dan tidak ada proses yang tidak kebagian layanan
pemroses sehingga mengalami startvation. Starvation adalah kondisi bahwa proses tidak pernah berjalan karena tidak dijadwalkan untuk berjalan) Kriteria Optimasi
Memaksimalkan CPU utilization dan throughput, dan minimalkan turnaround time, waiting time, dan response time dalam kasus tertentu kita mengambil rata-rata.
Algoritma Penjadual First Come, First Served
skema proses yang meminta CPU mendapat prioritas. Implementasi dari FCFS mudah diatasi dengan FIFO queue.
Contoh:
urutan kedatangan adalah P1, P2, P3 Gantt Chart untuk ini adalah:
Waiting time for P1 = 0; P2 = 24; P3 = 27 Average waiting time: (0 + 24 + 27)/3 = 17
Gantt Chartnya adalah
Penjadual Shortest Job First
Ketika CPU bebas proses yang mempunyai waktu terpendek untuk
menyelesaikannya mendapat prioritas. Seandainya dua proses atau lebih mempunyai waktu yang sama maka FCFS algoritma digunakan untuk menyelsaikan masalah tersebut.
Ada dua skema dalam SJFS ini yaitu:
1. nonpremptive— ketika CPU mengeksekusi sebuah proses maka tidak dapat di interupt (disela) oleh proses lain dengan kata lain proses yang sedang dieksekusi akan dieksekusi sampai selesai setelah itu baru CPU mengeksekusi proses yang lain
2. premptive— bila sebuah proses datang dengan waktu proses lebih rendah dibandingkan dengan waktu proses yang sedang dieksekusi oleh CPU maka proses yang waktunya lebih rendah mendapatkan prioritas. Skema ini disebut juga Short – Remaining Time First (SRTF).
Contoh:
Average waiting time = (0 + 6 + 3 + 7)/4 = 4 Contoh SJF premptive:
SJF algoritma mungkin adalah yang paling optimal, karena ia memberikan rata-rata minimum waiting untuk kumpulan dari proses yang mengantri.
Penjadual Prioritas
Penjadualan SJF (Shortest Job First) adalah kasus khusus untuk algoritma penjadual Prioritas. Prioritas dapat diasosiasikan masing-masing proses dan CPU dialokasikan untuk proses dengan prioritas tertinggi. Untuk proritas yang sama dilakukan dengan FCFS.
Ada pun algoritma penjadual prioritas adalah sebagai berikut:
• Setiap proses akan mempunyai prioritas (bilangan integer). Beberapa sistem menggunakan integer dengan urutan kecil untuk proses dengan prioritas rendah, dan sistem lain juga bisa menggunakan integer urutan kecil untuk proses dengan prioritas tinggi. Tetapi dalam teks ini diasumsikan bahwa integer kecil merupakan prioritas tertinggi.
• CPU diberikan ke proses dengan prioritas tertinggi (integer kecil adalah prioritas tertinggi).
• Dalam algoritma ini ada dua skema yaitu:
1. Preemptive: proses dapat di interupsi jika terdapat prioritas lebih tinggi yang memerlukan CPU.
2. Nonpreemptive: proses dengan prioritas tinggi akan mengganti pada saat pemakain time-slice habis.
• SJF adalah contoh penjadual prioritas dimana prioritas ditentukan oleh waktu pemakaian CPU
berikutnya. Permasalahan yang muncul dalam penjadualan prioritas adalah indefinite blocking atau starvation.
• Kadang-kadang untuk kasus dengan prioritas rendah mungkin tidak pernah dieksekusi. Solusi untuk algoritma penjadual prioritas adalah aging • Prioritas akan naik jika proses makin lama menunggu waktu jatah CPU. Penjadual Round Robin
Algoritma Round Robin (RR) dirancang untuk sistem time sharing. Algoritma ini mirip dengan penjadual FCFS, namun preemption ditambahkan untuk switch antara proses. Antrian ready diperlakukan atau dianggap sebagai antrian sirkular. CPU mengelilingi antrian ready dan mengalokasikan masing-masing proses untuk interval waktu tertentu sampai satu time slice/ quantum. Berikut algoritma untuk penjadual Round Robin:
• Setiap proses mendapat jatah waktu CPU (time slice/ quantum) tertentu Time slice/quantum umumnya antara 10 – 100 milidetik.
1. Setelah time slice/ quantum maka proses akan di-preempt dan dipindahkan ke antrian ready.
2. Proses ini adil dan sangat sederhana.
• Jika terdapat n proses di “antrian ready” dan waktu quantum q (milidetik), maka:
1. Maka setiap proses akan mendapatkan 1/n dari waktu CPU.
• Kinerja dari algoritma ini tergantung dari ukuran time quantum 1. Time Quantum dengan ukuran yang besar maka akan sama dengan FCFS 2. Time Quantum dengan ukuran yang kecil maka time quantum harus diubah ukurannya lebih besar dengan respek pada alih konteks sebaliknya akan memerlukan ongkos yang besar.
Contoh:
Tipikal: lebih lama waktu rata-rata turnaround dibandingkan SJF, tapi mempunyai response terhadap user lebih cepat.
Time Quantum Vs Alih Konteks
Penjadwalan 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 menjadiidle dengan antrian yang kosong sedangkan yang lain sangat sibuk. Untuk mengantisipasi hal ini kita menggunakan ready 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 ready 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.
Penjadwalan Real Time
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 bias mendukung multimedia, graphic berkecepatan tinggi, dan variasi tugas yang tidak bisa diterima di lingkungan yang tidak mendukunng soft real time computing
Penjadwalan 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.
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 criteria berdasarkan:
• Memaksimalkan penggunaan CPU dibawah maksimum waktu responnya yaitu 1 detik.
• Memaksimalkan throughput karena waktu turnaroundnya bergerak secara linier pada saat eksekusi proses.
A. KONSEP DASAR PENJADWALAN PROSES
Pada sistem komputer terdapat beberapa bentuk penjadwalan : admission (pintu masuk kesistem ), memori, dan CPU scheduler.
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.
B. KRITERIA PENJADWALAN
Algoritma penjadwalan CPU yang berbeda akan memiliki perbedaan properti,sehingg untuk memiliki algoritma ini harus di pertimbangkan duluh properti-properti algoritma tersebut.
1. CPU utilization: Diharapkan agar CPU selalu dalam keadaan sibuk
2. Throughput: Throughput adalah banyaknya proses yang selesai di kerjakan dalam satu satuan waktu
3. Turnaround time: Banyaknya waktu yang di perlukan untuk mengeskusi proses,dari mulai menunggu untuk memerintah tempat di memori utama,menunggu di ready queue,eksekusi oleh CPU,dan mengerjakan I/O samapi semua proses-proses tersebut diselesaikan.
4. Waiting time: Waktu yang di perlukan oleh suatu proses untuk menunggu di ready queue
5. Response time: Waktu yang di butuhkan oleh suatu proses dari minta di layani hingga ada respont pertama yang menanggapi permintaan tersebut
C. ALGORITMA PENJADWALAN
Penjadwalan CPU menyangkut penentuan proses-proses yang ada dalam ready queue yang kan di alokasikan pada CPU,terdapat beberapa algoritma penjadwalan CPU seperti di jelaskan pada subbab di bawah ini.
First Come First Server (FCFS)
Pertama datang,pertama di layani,(First In,First Out atau FIFO) tidak peduli apakah burst time-nya panajang atau pendek,semua proses yang edang di kerjakan di selesaikan terlebih duluh barulah proses berikut nya di layani.
Penjadwalan FCFS merupakan penjadwalan: - Penjadwalan non-preemptive(run-to-completion) - Penjadwalan tidak berprioritas
Shortest Job First Scheduler(SJF)
Pada penjadwalan SJF,proses yang memiliki CPU burst paling kecil di layani terlebih dahulu,terdapat dua skema:
1. Non preemtive,bila CPU diberikan pada proses,maka tidak bisa di tundah sampai CPU burst selesi
2. Preemptive,jika proses baru datang dengan panjang CPU burst lebih pendek dari sisah waktu proses yang saat itu sedang dieksekusi,proses ini di tundah dan di ganti dengan proses baru
Algoritma SJF adalah suatu kasus khusus dari penjadwalan berprioritas,tiap-tiap proses di lengkapi dengan nomor prioritas(integer),CPU di alokasikan untuk proses yang memiliki prioritas paling tinggi(nilai integer terkecil biasanya merupakan prioritas terbesar). Jika beberapa proses memiliki prioritas yang sama,maka akan di gunakan algoritma FCFS. Penjadwalan berprioritas terdiri atas du skema yaitu Non-preemtive dan preemtive.
Round-Robin Scheduling
Konsep dasar dari algoritma ini adalah dengan menggunakan time sharing,pada dasar alagoritma ini sama dengan FCFS, hanya saja bersifat preemptive,setiap proses mendapatkan waktu cpu yang di sebut dengan waktu quantum(quantum time) untuk membatasi waktu proses,biasanya 1-100 milidetik,setelah waktu habis,proses di tundah dan di tambahkan pada ready queue.
Jika suatu proses memiliki CPU burst lebih kecil dibandingkan dengan waktu quantum,maka proses tersebut akan melepaskan CPU jika telah selesai bekerja, sehingga CPU dapat selesai di gunakan oleh proses selanjutnya.
RR- FCFS
Round Robin First Come First Server,merupakan metoda penjadwalan yang lebih dulu sampai di ready queue akan di layani lebih dahulu dan quantum untuk proses di
habiskan lebih dahulu,maka proses tersebut harus keluar dan masuk kembali ke antrian ready queue kalau masih ada sisah(List Masuk Belakang).
RR- SJF (Non- Preemptive)
Round Robin First Shortest Job First(Non- Preemptive) merupakan penjadwalan dengan pemberian jatah waktu sebesar Q kepada setiap proses,tetapi pada saat AT sama,yang di pilih berikutnya adalah yang BT-nya terkecil.
RR- SJF (Preemptive)
RR-SJF(preemptive) yaitu pemberian jatah waktu sebesar Q kepada setip proses. D. TWO QUEUES SCHEDULING
Tujuan dari sistem time sharing adalah menjaga agar proses user mendapat tanggapan yang baik dari cpu, contoh yang sangat sederhana adalah user yang sedang mengetik dn mengedit teks berharap mendapatkan respons yg sangat tepat ketika tombol di
ketikkan,sehingga apa yang di ketikan akan monitor.
Salah satu cara yang baik untuk mendapatkan tanggapan yang baik dari CPU adalah tidak mengijinkan job panjang menghambat job pendek,yaitu dengan cara mempunyai dua antrian.
E. MULTILEVEL FEEDBACK QUEUE SCHEDULING
Penjadwalan dengan menggunakan algoritma multilevel feedback queue sama dengan algoritma pada penjadwalan multilevel queue,pada penjadwalan feedback queue suatu proses yang dapat berpindah antar berbagi queue;again dapat di terapkan dengan cara ini,Multilevel-Feedback-Queue- Scheduler di gambarkan oleh parameter berikut:
Jumlah queue
Scheduling algoritma unuk tiap queue
Metoda yang di gunakan untuk memutuskan ketika upgrade suatu psoses Metode yang di gunakan untuk memutuskan ketika menurunkan suatu proses Metode yang di tentukan untuk mementukan queue nama yang akan di proses membutuhkan server
F. MULTIPLE- PROCESSOR SCHEDULING
Pada pembahasaan penjadwalan,telah di bahas permasalahan penjadwalaan CPU di singgle prosessor,penjadwalaan dimultiple menjadi lebih kompleks,banyak kemungkinan telah dicoba dan telah diketahui bahwa penjadwalan satu prosessor,tidak ada solusi yg terbaik
Beberapa sistem membawa struktur satu langkah kedepan, dengan membawa semua keputusan penjadwalan, I/O processing, dan aktifitas sitem yang lain ditangani oleh satu
proses yang bertugas sebagai master prosesor.pada intinya penjadwalan pada multiprosesor adalah:
CPU scheduling lebih rumit ketika berbagi CPU tersedia Prosessor homogen didalam suatu multiprosessor Berbagi beban ( load sharing )
Asymmetric multiprosessing- hanya satu prosesor yang mengaks es struktur sistem data,sehingga mengurangi kebutuhan akan data shering
G. REAL TIME SCHEDULING
Deskripsi fasilitas penjadwalan yang di butuhkan untuk mendukung real time computing dengan bantuan sistem komputer.terdapat dua Real Time computing.
1. Sistem Hard real time: Diperlukan untuk menyudahi suatu tugas penting dalam sejumlah waktu,secara umum , sebuah proses dikirim dengan sebuah pernyataan jumlah waktu yg dibutuhkan untuk menyelesaikan atau menjalankan I/O.
2. Soft real-time computing: Memerlukan proses penting yg menerima prioritas lebih sedikit dari sebelumnya walaupun menambah fungsi soft real-time kesistem time sharing mungkin akan mengakibatkan pembagian sumber yg tidak adil dan mengakibatkan delai yg lebih lama,atau mungkin pembatalan bagi proses tertentu , hasilnya adalah tujuan secara umum sistem yg bisa mendukung multimedia,graphic berkecepatan tinggi,dan variasi tugas yang tidak bisah di terimah di lingkungan yg tidak mendukung soft real time computing.
H. PENJADWALAN THREAD
Pada pembahasan theads,kita menenal threads untuk model proses,hal itu mengijinkan sebuah proses untuk mempunyai kontrol terhadap multiple threads.lebih lanjut bisah membedakan User Level dan karnel level therads.
Java Thread dan Algoritmanya
Penjadwalan thread yang Runnable oleh java firtual machine dilakukan dengan konsep preemtive dan mempunyai prioritas tertinggi.dalam algoritma,kriteria-kriteria evaluasi di tentukan terlebih dahulu.seperti utilisdi gunakan dan asinya di lihat dari segi waktu tunggu dan throughput yang di sesuaikan dengan waktu turnaround-nya.
Penjadwalan java tread
Java virtual machine menjadwalkan tread menggunakan preemtive,berdasarkan prioritas algoritma penjadwalan.
Prioritas thread
Java firtual machine memilih thread yg runnable dengan prioritas tertinggi,semua thread java mempunyai prioritas dari 1 sampai 10.
I. EVALUASI ALGORITMA
Evaluasi Algoritma adalah bagaimana kita memilih sebuah algoritma penjadwalan CPU untuk sistem –sistem tertentu,yg menjadi pokok masalah adalah kriteria seperi apa yg digunakan untuk memilih sebuah algoritma.
.
Ketika kriteria pemilihan telah didefenisikan,maka kita dapat mengevaluasi beragam algoritma,terdapat sejumlah metode evaluasi untuk melakukan hal ini, diantaranya: 1. Pemodelan deterministik
Merupakan evaluasi analistik,evaluasi analistik menggunakan algoritma dan beban kerja sistem untuk menghasilkan satu rumus atau angka yg menunjukan kriteria suatu
algoritma untuk beban kerja tertentu 2. Pemodelan antrian
Suatu sistem komputer dipandang sebagai suatu jaringan pelayan ( server ), masing-masing pelayan mempunyai satu antrian dari proses-proses yg menunggu layanan 3. Simulasi
Simulasi dapat memberikan evaluasi algoritma penjadwalan dengan lebih akurat, simulasi melibatkan pemograman model sistem komputer
4. Implementas
dalam mengevaluasi algoritma penjadwalan adalah
mengimplementasikannya,menjalankanya pada sistem nyata dan melihatnya bekerja Analisa Algoritma Penjadwalan Proses
Untuk kasus ini CPU mengambil waktu rata-rata yg paling
Rendah untuk di prses,coba perhatikan tiga algoritma yg di pakai yaitu FCFS algoritma,SJF nonpremtive,dan Round Robin yg mana yg akan dipakai.
Penjadwalan proses merupakan basis sistem operasi multiprogramming. Dengan
mengalih–alihkan pemroses di antara proses–proses yang ada, sistem operasi membuat sistem komputer menjadi lebih produktif dan efisien. Sasaran multiprogramming adalah mempunyai proses yang berjalan (dieksekusi) disetiap waktu untuk memaksimumkan utilitasi pemproses. Untuk sistem komputer dengan pemroses tunggal (disebut sistem uniprocessor atau singleprocessor) maka tidak lebih dari satu proses yang berjalan (Running). Jika terdapat beberapa proses di sistem, satu proses berjalan sedangkan sisanya menunggu sampai pemroses bebas dan proses itu dijadwalkan untuk dijalankan. Gagasan multiprogramming adalah sederhana, satu proses dieksekusi sampai proses itu menunggu sesuatu, biasanya pelaksanaan operasi I/O. Pada multiprogramming,
beberapa proses disimpan proses disimpan di memori pada satu waktu. Tujuan dari multiprogramming adalah untuk menjalankan beberapa proses pada waktu tertentu sehingga bisa memaksimalkan penggunaan CPU. Tujuan dari time-sharing adalah untuk menggilir penggunaan CPU antara proses-proses sehingga user bisa berinteraksi dengan masing-masing program ketika program tersebut dijalankan. Ketika satu proses harus menunggu, sistem operasi mengambil pemroses darinya dan memberikan pemroses ke proses lain. Pola ini di lakukan terus menerus. Setiap kali proses menunggu, proses lain mengambil alih penggunaan pemroses. Mahsudnya disini adalah jika terdapat lebih dari satu proses, proses-proses lainnya harus menunggu sampai CPU bebas dan bisa
dijadwalkan ulang.
Penjadwalan CPU adalah basis dari sistem operasi multiprogramming, yang dilakukan dengan men-switch CPU diantara proses. Disini sistem operasi dapat membuat komputer menjadi lebih produktif.
Penjadwalan adalah fungsi dasar dari sistem operasi. Penjadwalan merupakan kumpulan kebijaksanaan dan mekanisme di sistem operasi yang berkaitan dengan urutan kerja yang dilakukan sistem komputer. Penjadwalan bertugas memutuskan hal-hal berikut: Proses yang harus berjalan, Kapan dan selama berapa lama proses berjalan. Hampir semua sumber daya komputer dijadwalkan sebelum digunakan. CPU merupakan salah satu sumber daya utama sistem komputer. Sehingga penjadwalan CPU merupakan pusat rancangan sistem operasi.
Dalam penjadwalan, proses yang belum mendapat jatah alokasi dari CPU akan
mengantri di ready queue. Di sini algoritma diperlukan untuk mengatur giliran proses-proses tersebut. Ada beberapa algoritma untuk mengatur hal tersebut. Salah satu algoritma tersebut adalah Penjadwalan Prioritas.
Jenis-jenis algoritma penjadwalan:
1. Nonpreemptive, menggunakan konsep :
a. FIFO (First In First Out) atau FCFS (First Come First Serve) b. SJF (Shortest Job First)
c. HRN (Highest Ratio Next)
d. MFQ (Multiple Feedback Queues) 2. Preemptive, menggunakan konsep : a. RR (Round Robin)
b. SRF (Shortest Remaining First) c. PS (Priority Schedulling)
d. GS (Guaranteed Schedulling)
Klasifikasi lain selain berdasarkan dapat/tidaknya suatu proses diambil secara paksa adalah klasifikasi berdasarkan adanya prioritas di proses-proses, yaitu :
1. Algoritma penjadwalan tanpa berprioritas. 2. Algoritma penjadwalan berprioritas, terdiri dari : a. Berprioritas static
b. Berprioritas dinamis Algoritma Nonpreemptive 1) First In First Out (FIFO)
First In First Out (FIFO) merupakan penjadwalan tidak berprioritas. FIFO adalah penjadwalan paling sederhana, yaitu proses-proses diberi jatah waktu pemroses berdasarkan waktu kedatangan. Pada saat proses mendapat jatah waktu pemroses, proses dijalankan sampai selesai.
Penilaian penjadwalan ini berdasarkan kriteria optimasi :
• Adil, dalam arti resmi (proses yang datang duluan akan dilayani lebih dulu), tapi dinyatakan tidak adil karena job-job yang perlu waktu lama membuat job-job pendek menunggu. Job-job yang tidak penting dapat membuat job-job penting menunggu lama. • Efisiensi, sangat efisien.
• Waktu tanggap sangat jelek, tidak cocok untuk sistem interaktif apalagi untuk sistem waktu nyata.
• Turn around time kurang baik.
• Throughtput kurang baik. FIFO jarang digunakan secara mandiri, tetapi dikombinasikan dengan skema lain.
• Baik untuk sistem batch yang sangat jarang berinteraksi dengan pemakai. Contoh : aplikasi analisis numerik, maupun pembuatan tabel.
• Sangat tidak baik (tidak berguna) untuk sistem interaktif, karena tidak memberi waktu tanggap yang baik.
• Tidak dapat digunakan untuk sistem waktu nyata (real-time applications). First-Come First-Served (FCFS)
Algoritma ini merupakan algoritma penjadwalan yang paling sederhana yang digunakan CPU. Dengan
menggunakan algoritma ini seiap proses yang berada pada status ready dimasukkan ke dalam antrian
FIFO sesuai dengan waktu kedatangannya. Proses yang tiba terlebih dahulu yang akan dieksekusi
terlebih dahulu.
Misalnya ada tiga buah proses yang datang secara bersamaan yaitu pada 0 ms, P1 memiliki burst
time 24 ms, P2 memiliki burst time 5 ms, P3 memiliki burst time 3 ms. Hitunglah wating time rata-rata
dan turnaround time (burst time + waiting time) dari ketiga proses tersebut dengan menggunakan
algoritma FCFS. Proses Burst time P1 24 ms
P2 5 ms P3 3 ms
Waiting time untuk p1 adalah 0 ms (P1 tidak perlu menunggu), sedangkan untuk p2 adalah sebesar
24 ms (menunggu P1 selesai) dan untuk p3 sebesar 29 ms (menunggu P1 dan P2 selesai). Waiting
time rata-ratanya adalah sebesar (0+24+29)/3 = 17,6 ms.
Turnaround time untuk P1 sebesar 24 ms, sedangkan untuk P2 sebesar 29 ms (dihitung dari awal
kedatangan P2 hingga selesai dieksekusi), untuk p3 sebesar 32 ms. Turnaround time rata-rata untuk
ketiga proses tersebut adalah (24+29+32)/3 = 28,3 ms. Kelemahan dari algoritma ini:
b. Terjadinya convoy effect, yaitu proses-proses menunggu lama untuk menunggu satu proses besar
yang sedang dieksekusi oleh CPU. 2) Shortest Job First (SJF)
Penjadwalan SJF(Shorthest Job First) adalah kasus khusus untuk algoritma penjadwalan Prioritas. Prioritas dapat diasosiasikan masing-masing proses dan CPU dialokasikan untuk proses dengan prioritas tertinggi. Untuk proritas yang sama dilakukan dengan FCFS. Ide penjadwalan prioritas adalah tiap proses diberi prioritas dan proses
berprioritas tertinggi running (mendapat jatah waktu pemroses). Prioritas dapat diberikan secara:
Prioritas statis (static priorities). Prioritas dinamis (dynamic priorities). Prioritas Statis
Prioritas statis berarti prioritas tak berubah. Contoh Penjadwalan Berprioritas
Proses-proses yang sangat banyak operasi masukan/ keluaran (I/ O bound)
menghabiskan kebanyakan waktu menuggu selesainya operasi masukan/ keluaran. Proses-proses ini diberi prioritas sangat tinggi sehingga begitu proses memerlukan pemroses segera diberikan, proses akan segera memulai permintaan masukan/ keluaran berikutnya sehingga menyebabkan proses blocked menunggu selesainya operasi
masukan/ keluaran. Dengan demikian pemroses dapat dipergunakan proses-proses lain. Proses-proses I/ O bound berjalan parallel bersama proses-proses lain yang benar-benar memerlukan pemroses, sementara proses-proses I/ O bound itu menunggu selesainya operasi DMA.
Proses-proses yang sangat banyak operasi masukan/ keluaran kalau harus menunggu lama untuk memakai pemroses (karena prioritas rendah) hanya akan membebani memori karena harus disimpan tanpa perlu proses-proses itu di memori karena tidak selesai-selesai menunggu operasi masukan dan menunggu jatah pemroses.
Penjadwalan ini mengasumsikan waktu berjalannya proses sampai selesai telah
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. Apabila keempat proses tersebut menggunakan penjadwalan shortest job fisrt, maka turn around time untuk B adalah 4, untuk C adalah 8, untuk D adalah 12 dan untuk A adalah 20.
Karena SJF selalu memperhatikan rata-rata waktu respon terkecil, maka sangat baik untuk proses interaktif. Umumnya proses interaktif memiliki pola, yaitu menunggu perintah, menjalankan perintah, menunggu perintah dan menjalankan perintah, begitu seterusnya. Masalah yang muncul adalah tidak mengetahui ukuran job saat job masuk. Untuk mengetahui ukuran job adalah dengan membuat estimasi berdasarkan kelakukan sebelumnya. Prosesnya tidak datang bersamaan, sehingga penetapannya harus dinamis. Penjadwalan ini jarang digunakan karena merupakan kajian teoritis untuk pembandingan turn around time.
3) Highest Ratio Next (HRN)
Highest Ratio Next merupakan strategi penjadwalan dengan prioritas proses tidak hanya berdasarkan 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.
4) Multiple Feedback Queues (MFQ)
Merupakan penjadwalan berprioritas dinamis. Penjadwalan ini untuk mencegah (mengurangi) banyaknya swappingdengan 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.
Algoritma Preemptive 1) 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).
2) Shortest Remaining First (SRF) Merupakan :
• Penjadwalan berprioritas.dinamis. • 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 alihproses 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.
Algoritma ini mempunyai cara penjadwalan yang berbeda dengan FCFS. Dengan algoritma ini maka
setiap proses yang ada di antrian ready akan dieksekusi berdasarkan burst time terkecil. Hal ini
mengakibatkan waiting time yang pendek untuk setiap proses dan karena hal tersebut maka waiting
time rata-ratanya juga menjadi pendek, sehingga dapat dikatakan bahwa algoritma ini adalah
algoritma yang optimal.
Ada beberapa kekurangan dari algoritma ini yaitu:
• Kesulitan untuk memprediksi burst time proses yang akan dieksekusi selanjutnya . • Proses yang mempunyai burst time yang besar akan memiliki waiting time yang besar pula karena
yang dieksekusi terlebih dahulu adalah proses dengan burst time yang lebih kecil. Algoritma ini dapat dibagi menjadi dua bagian yaitu:
1. Preemptive. Jika ada proses yang sedang dieksekusi oleh CPU dan terdapat proses di antrian
ready dengan burst time yang lebih kecil daripada proses yang sedang dieksekusi tersebut, maka
proses yang sedang dieksekusi oleh CPU akan digantikan oleh proses yang berada di antrian
ready tersebut. Preemptive SJF sering disebut juga Shortest-Remaining-Time-First scheduling.
2. Non-preemptive. CPU tidak memperbolehkan proses yang ada di antrian ready untuk menggeser
proses yang sedang dieksekusi oleh CPU meskipun proses yang baru tersebut mempunyai burst
time yang lebih kecil.
Misalnya ada empat buah proses dengan masing-masing waktu kedatangan burst time di jelaskan
pada tabel di bawah ini. Hitunglah waiting time rata-rata dan turnaround time dari keempat proses
tersebut dengan mengunakan algoritma SJF. Proses Arrival time Burst Time
P1 0 ms 7 ms P2 2 ms 4 ms P3 4 ms 1 ms P4 5 ms 4 ms Solusi Preemptive:
Rata-rata waiting time adalah (9 + 1 + 0 +2)/4 = 3, dimana : P1: (0-0+11-2) = 9
P2: (2-2+5-4) = 1 P3: (4-4) = 0 P4: (7-5) = 2
Rata-rata turnaround time adalah ((9+7)+(1+4)+(0+1)+(4+2))/4 = 7 Solusi Non-Preemptive:
Rata-rata waiting time adalah (0 + 6 + 3 + 7)/4 = 4, dimana: P1: (0-0) = 0
P2: (8-2) = 6 P3: (7-4) = 3
3). Priority Schedulling (PS)
Setiap proses diberi prioritas dan proses yang berprioritas tertinggi mendapat jatah waktu lebih dulu (running). Diasumsikan 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 system 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 ini diimbangi dengan peningkatan daya tanggap sistem. Contoh penjadwalan berprioritas :
Proses-proses yang sangat banyak operasi masukan/keluaran menghabiskan
kebanyakan waktu menunggu selesainya operasinya masukan/keluaran. Proses-proses ini diberi prioritas sangat tinggi sehingga begitu proses Memerlukan pemroses segera diberikan, proses akan segera memulai permintaan masukan/keluaran berikutnya
sehingga menyebabkan proses blocked menunggu selesainya operasi masukan/keluaran. Dengan demikian pemroses dapat dipergunakan proses-proses lain. Proses-proses I/O berjalan paralel bersama proses-proses lain yang benar-benar memerlukan pemroses, sementara proses-proses I/O itu menunggu selesainya operasi DMA.
Proses-proses yang sangat banyak operasi I/O-nya, kalau harus menunggu lama untuk memakai pemroses (karena prioritas rendah) hanya akan membebani memori, karena harus disimpan tanpa perlu proses-proses itu dimemori karena tidak selesai-selesai menunggu operasi masukan dan menunggu jatah pemroses.
4) Guaranteed Schedulling (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. Rasio 0,5 berarti sebuah proses hanya punya 0,5 dari apa yang waktu CPU miliki dan rasio 2,0 berarti sebuah proses hanya punya 2,0 dari apa yang waktu CPU miliki. Algoritma akan menjalankan proses dengan rasio paling rendah hingga naik ketingkat lebih tinggi diatas pesaing terdekatnya. Ide sederhana ini dapat diimplementasikan ke sistem real-time dan memiliki penjadwalan berprioritas dinamis. Multilevel Feedback Queue
Algoritma ini mirip sekali dengan algoritma Multilevel Queue. Perbedaannya ialah algoritma ini
mengizinkan proses untuk pindah antrian. Jika suatu proses menyita CPU terlalu lama, maka proses
itu akan dipindahkan ke antrian yang lebih rendah. Ini menguntungkan proses interaksi, karena proses
ini hanya memakai waktu CPU yang sedikit. Demikian pula dengan proses yang menunggu terlalu
lama. Proses ini akan dinaikkan tingkatannya.
Biasanya prioritas tertinggi diberikan kepada proses dengan CPU burst terkecil, dengan begitu CPU
panjang CPU
burst proses juga semakin besar.
Algoritma ini didefinisikan melalui beberapa parameter, antara lain: • Jumlah antrian
• Algoritma penjadwalan tiap antrian
• Kapan menaikkan proses ke antrian yang lebih tinggi • Kapan menurunkan proses ke antrian yang lebih rendah • Antrian mana yang akan dimasuki proses yang membutuhkan Gambar 4 Antrian multilevel feedback
Dengan pendefinisian seperti tadi membuat algoritma ini sering dipakai. Karena algoritma ini mudah
dikonfigurasi ulang supaya cocok dengan sistem. Tapi untuk mengatahui mana penjadwal terbaik, kita
harus mengetahui nilai parameter tersebut. Multilevel feedback queue adalah salah satu algoritma
yang berdasar pada algoritma mulilevel queue. Perbedaan mendasar yang membedakan multilevel
feedback queue dengan multilevel queue biasa adalah terletak pada adanya kemungkinan suatu
proses berpindah dari satu antrian ke antrian lainnya, entah dengan prioritas yang lebih rendah
ataupun lebih tinggi, misalnya pada contoh berikut.
• Semua proses yang baru datang akan diletakkan pada antrian 0 (quantum = 8 ms) • Jika suatu proses tidak dapat diselesaikan dalam 8 ms, maka proses tersebut akan dihentikan
dan dipindahkan ke antrian pertama (quantum = 16 ms)
• Antrian pertama hanya akan dikerjakan jika tidak ada lagi proses di antrian 0, dan jika suatu
proses di antrian pertama 1 tidak selesai dalam 16 ms, maka proses tersebut akan dipindahkan
ke antrian kedua
• Antrian kedua akan dikerjakan bila antrian 0 dan 1 kosong, dan akan berjalan dengan algoritma
Soal dan Jawaban Algoritma
Penjadwalan Proses CPU
Senin, 26 Maret 2012
Penjadwalan CPU terkait dengan bagaimana proses dikelola . Banyak algoritma yang digunakan untuk penjadwalan proses. Beberapa algoritma yang digunakan antara lain :
1. First-Come First- Serve (FCFS)
Merupakan algoritma yang paling sederhana dalam penjadwalan proses. Proses yang melakukan request terhadap CPU akan diproses oleh CPU. Implementasinya dengan menggunakan algoritma First In First Out – FIFO. FCFS bersifat non-preemptive yaitu proses yang dikerjakan oleh CPU tidak dapat diinterupsi oleh proses yang lainnya.
Sebagai contoh : Proses Burst P1 10 P2 1 P3 2 P4 1 P5 5 Gant Chart :
Proses diasumsikan datang bersamaan dan masuk dalam antrian penggunaan CPU. Proses akan dikerjakan berdasarkan nomor urutan proses, sedangkan yang lainnya menunggu
sampai proses diatasnya selesai dikerjakan.
rata-ratanya.
Waiting Time P1 = 0, Waiting Time P2 = 10, Waiting Time P3 = 11, Waiting Time P4 = 13,
Waiting Time P5 = 14.
Avarage Waiting Time (AWT) = (WT P1 + WT P2 + WT P3 + WT P4 + WT P5)/5 Avarage Waiting Time (AWT) = (0 + 10 + 11 + 13 + 14)/5 = 9.6 ms
FCFS dapat juga bekerja dengan adanya prioritas terhadap proses, prioritas dengan nilai terkecil akan diberi status sebagai prioritas tinggi dan akan dikerjakan terlebih dahulu.
Proses Burst Prioritas
P1 10 3 P2 1 1 P3 2 4 P4 1 5 P5 5 2 Gant Chart :
Avarage Waiting Time (AWT) = (0 + 1 + 6 + 16 + 18)/4 = 8.2 ms
Masalah utama pada FCFS adalah adanya antrian dari proses yang menjadi panjang karena waiting time yang rata-rata panjang. Proses-proses yang telah berada dalam
posisi ready akan tetapi CPU belum dapat memprosesnya. Hal ini yang disebut dengan starvation.
2. Shortest Job First (SJF)
Pendekatan SJF berbeda dengan FCFS, algoritma SJF tergantung dengan panjang proses yang ada pada queue. Ketika CPU akan melakukan proses, CPU akan memilik proses dengan CPU burst paling kecil. SJF dapat bekerja dengan mode preemptive maupun non-preemptive. 1. Non-preemptive Proses Burst P1 6 P2 8 P3 7 P4 3 Gant chat : Waiting Time P1 = 3 Waiting Time P2 = 16 Waiting Time P3 = 9 Waiting Time P4 = 0
Avarage Waiting Time = (3 + 16 + 9 + 0)/4 = 7 ms
SJF dengan waktu kedatangan (arrival time) berbeda.
Proses Arrival Burst
P1 0 8
P2 1 4
P3 2 9
P4 3 5
Proses akan di-preemptive jika ada proses masuk, dah penjadwalan dilakukan ulang dengan membandingkan proses yang masuk dengna proses yang sedang dijalankan. Sebaga contoh pada tabel ketika P1 dijalankan dengna membutuhkan 8 ms, akan tetapi datang burst dari proses P2 dengan burst time 4 ms pada deti ke-1. Proses akan berhenti pada detik 1 kemudian membandingkan proses P1 dengan P2. Karena P2 < P1 maka proses P1 akan dikembalikan ke ready queue dengan P1 = 7 dan memproses P2. Demikian seterusnya. Gant chart : Waiting Time P1 = 0 + (10-1) = 9 Waiting Time P2 = 1-1 = 0 Waiting Time P3 = 17-2 = 15 Waiting Time P4 = 5-3 = 2
3. Round Robin (RR)
Round Robin hampir mirip dengan FCFS akan tetapi terdapat proses perpindahan antar proses dimana satu proses melakukan interupsi terhadap proses yang lainnya atau disebut juga dengan preemptive. Proses preemptivedengan menggunakan time quantum atau time slice.
Sebagai contoh :
Proses Burst
P1 24
P2 3
P3 3
Dengan time slice sebesar 4 ms, penjadwalan yang terjadi adalah sebagai berikut:
P1 mendapatkan kesempatan pada 4 ms (time slice) pertama, karena P1 > time slice maka P1 hanya akan diproses selama time slice, sisa P1 sebesar P1 –time slice akan di preemptive-kan. Selanjutnya penjadwalan akan beralih ke P2, karena P2 < time slice maka P2 diproses hingga selesai, setelah itu penjadwalan beralih ke P3 dan seterusnya.
Waiting Time P1 = 0 + (10 – 4) = 6 Waiting Time P2 = 4
Waiting Time P3 = 7
Pada algoritma RR, tidak ada proses yang dikerjakan dalam satu waktu lebih dari time slice yang disediakan. Jika terdapat n proses pada queue dengan time slice sebesar q, maka setiap proses akan mendapatkan waktu 1/n dengan masing-masing proses sebesar q .Setiap proses akan menunggu setidaknya sebanyak (n-1)x q untuk proses selanjutnya. Sebagai contoh terdapat 5 proses dengan time slice sebesar 20 ms maka masing-masing proses akan mendapatkan waktu sebanyak 20 ms setiap 100 ms.
Performance dari RR tergantung pada ukuran time slice. Jika time slice terlalu besar maka RR akan sama atau mendekati performance FCFS. Akan tetapi jika time slice kecil maka muncul problem context switch yang terlalu banyak, yaitu proses perpindahan dari satu proses ke proses lain yang akan menimbulkan permasalahan. Hal ini terjadi karena perbedaan kecepatan processor dan memori, dengan terjadinya perpindahan yang terlalu sering proses pembacaan CPU ke memori dan sebaliknya akan membebani sistem.
Algoritma Penjadwalan CPU - Penjadwalan CPU adalah permasalahan menentukan proses mana pada ready queue yang dialokasikan ke CPU. Terdapat beberapa algoritma penjadwalan CPU, diantaranya :
1. Algoritma Penjadwalan First Come, First Served (FIFO). 2. Algoritma Penjadwalan Shortest Job First.
3. Algoritma Penjadwalan Priority Schedulling (jadwal prioritas). 4. Algoritma Penjadwalan Round Robin.
Setiap algoritma diukur “turnaround time” dan “waiting time” untuk membandingkan performansi dengan algoritma lain. Dan untuk mengukur turnaround time dan waiting time, digunakan “Gant Chart” . CPU time (Burst Time) membutuhkan semua proses diasumsikan diketahui. Arrival time untuk setiap proses pada ready queue diasumsikan diketahui.
Algoritma Penjadwalan First Come, First Served (FCFS)
Proses yang pertama kali meminta jatah waktu untuk menggunakan CPU akan dilayani terlebih dahulu. Dan rata-rata waktu tunggu (Average waiting time) cukup tinggi.
Algoritma penjadwalan FCFS merupakan salah satu strategi penjadwalan non-Preemptive karena sekali CPU dialokasikan pada suatu proses, maka proses tersebut akan tetap memakai CPU sampai proses tersebut melepaskannhya, yaitu jika proses berhenti atau meminta I/O. Kelemahan dari Algoritma penjadwalan ini adalah adanya convoy effect. skema proses yang meminta CPU mendapat prioritas. Implementasi dari FCFS mudah diatasi dengan FIFO queue. Contoh :
urutan kedatangan adalah P1, P2, P3 Gant Chart ini adalah :
Waiting time for P1 = 0; P2 = 24; P3 = 27 Average waiting time: (0 + 24 + 27)/3 = 17
misal proses dibalik sehingga urutan kedatangan adalah P2, P3, P1. Gant Chartnya adalah :
Algoritma ini digunakan ketika CPU bebas proses yang mempunyai waktu terpendek untuk menyelesaikannya mendapat prioritas. Seandainya dua proses atau lebih mempunyai waktu yang sama maka FCFS algoritma digunakan untuk menyelsaikan masalah tersebut.
Prinsip algoritma penjadwalan ini adalah, proses yang memiliki CPU burst paling kecil dilayani terlebih dahulu. Oleh karena itu, algoritma ini optimal jika digunakan, tetapi sulit untuk diimplementasikan karena sulit mengetahui CPU burst selanjutnya.
Ada dua skema dalam SJFS ini yaitu:
1. Non premptive— ketika CPU memberikan kepada proses itu tidak bisa ditunda hingga selesai.
2. premptive— bila sebuah proses datang dengan waktu proses lebih rendah dibandingkan dengan waktu proses yang sedang dieksekusi oleh CPU maka proses yang waktunya lebih rendah mendapatkan prioritas. Skema ini disebut juga Short – Remaining Time First (SRTF). Contoh :
Average waiting time = (0 + 6 + 3 + 7)/4 = 4 Contoh SJF Primtive
SJF algoritma mungkin adalah yang paling optimal, karena ia memberikan rata-rata minimum waiting untuk kumpulan dari proses yang mengantri.
Average waiting time = (9 + 1 + 0 +2)/4 = 3
Penjadualan SJF (Shortest Job First) adalah kasus khusus untuk algoritma penjadual Prioritas. Prioritas dapat diasosiasikan masing-masing proses dan CPU dialokasikan untuk proses dengan prioritas tertinggi. Untuk proritas yang sama dilakukan dengan FCFS.
Ada pun algoritma penjadual prioritas adalah sebagai berikut:
• Setiap proses akan mempunyai prioritas (bilangan integer). Beberapa sistem menggunakan integer dengan urutan kecil untuk proses dengan prioritas rendah, dan sistem lain juga bisa menggunakan integer urutan kecil untuk proses dengan prioritas tinggi. Tetapi dalam teks ini diasumsikan bahwa integer kecil merupakan prioritas tertinggi.
• CPU diberikan ke proses dengan prioritas tertinggi (integer kecil adalah prioritas tertinggi). • Dalam algoritma ini ada dua skema yaitu:
1. Preemptive: proses dapat di interupsi jika terdapat prioritas lebih tinggi yang memerlukan CPU.
2. Nonpreemptive: proses dengan prioritas tinggi akan mengganti pada saat pemakain time-slice habis.
• SJF adalah contoh penjadual prioritas dimana prioritas ditentukan oleh waktu pemakaian CPU berikutnya. Permasalahan yang muncul dalam penjadualan prioritas adalah indefinite blocking atau starvation.
• Kadang-kadang untuk kasus dengan prioritas rendah mungkin tidak pernah dieksekusi. Solusi untuk algoritma penjadual prioritas adalah aging.
• Prioritas akan naik jika proses makin lama menunggu waktu jatah CPU. Contoh Priority:
Algoritma Penjadwalan Round Robin.
Algoritma Round Robin (RR) dirancang untuk sistem time sharing. Algoritma ini mirip dengan penjadual FCFS, namun preemption ditambahkan untuk switch antara proses. Antrian ready diperlakukan atau dianggap sebagai antrian sirkular. CPU mengelilingi antrian ready dan mengalokasikan masing-masing proses untuk interval waktu tertentu sampai satu time slice/ quantum.
Berikut algoritma untuk penjadual Round Robin:
• Setiap proses mendapat jatah waktu CPU (time slice/ quantum) tertentu Time slice/quantum umumnya antara 10 – 100 milidetik.
1. Setelah time slice/ quantum maka proses akan di-preempt dan dipindahkan ke antrian ready.
2. Proses ini adil dan sangat sederhana.
• Jika terdapat n proses di “antrian ready” dan waktu quantum q (milidetik), maka: 1. Maka setiap proses akan mendapatkan 1/n dari waktu CPU.
• Kinerja dari algoritma ini tergantung dari ukuran time quantum.
1. Time Quantum dengan ukuran yang besar maka akan sama dengan FCFS.
2. Time Quantum dengan ukuran yang kecil maka time quantum harus diubah ukurannya lebih besar dengan respek pada alih konteks sebaliknya akan memerlukan ongkos yang besar. Contoh :
Tipikal: lebih lama waktu rata-rata turnaround dibandingkan SJF, tapi mempunyai response terhadap user lebih cepat.
