BAB IV - MANAJEMEN MEMORI

BAB IV

MANAJEMEN MEMORI

A.    MEMORY MANAGER

Salah satu bagian sistem operasi yang mempengaruhi dalam menentukan proses mana yang diletakkan pada antrian. Tanda pengenal untuk pencarian letak memori adalah alamat, lintasan / trek, sector pada suatu disk.

B.     JENIS MEMORI

q  Memori Kerja

Tugas utamanya adalah menampung pekerjaan itu pada saat sebelum dan sesudah pekerjaan itu dilaksanakan oleh prosesor dan menampung berbagai hal yang diperlukan prosesor, contohnya system operasi, system bahasa, catatan.

Contoh memori kerja untuk memori tetap adalah :

Ø  ROM          : Read Only Memory ® memori baca saja

Ø  PROM       : Programmable ROM ® dapat diprogram tetapi tidak dapat dihapus lagi

Ø  EPROM     : Electrically PROM ® dapat diisi melalui listrik, dan dapat dihapus

Ø  EEPROM   : Erasable EPROM ® dapat diisi dan dihapus dengan listrik, maka ciri utamanya adalah isi tetap ada / tidak mudah dihapus meskipun daya listrik computer terputus.

Contoh memori kerja untuk memori bebas adalah :

Ø  RAM         : Random Access Memory ® dapat diisi dan dapat dibaca, maka ciri utamanya adalah mengenal asas pemuktahiran yaitu dapat diisi dengan informasi terbaru dan isi akan hilang jika catu daya padam.

Memori kerja terdiri dari sel memori yang berisi 1 kata sandi, misalnya sistem 8 bit  menggunakan 8 bit kata sandi, sistem 1 kbyte menggunakan 1024 byte kata sandi.

q  Cache memory

Memori berkapasitas kecil tetapi berkecepatan tinggi, yang dipasang diantara prosesor dan memori utama. Instruksi dan data yang sering diakses oleh prosesor ditempatkan dalam chace sehingga dapat lebih cepat diakses oleh prosesor. Hanya bila data / instruksi yang diperlukan tidak tersedia dalam chacce barulah prosesor mencarinya dalam memori utama.

q  Memori Dukung / backing store

Contohnya : Floppy, Harddisk, CD, dll.

Untuk mendukung memori kerja, umumnya berbentuk disk sehingga berlaku juga asas pemuktakhiran. Setiap trek dan sektor dapat menyimpan sejumlah byte dari memori kerja. Memori kerja dicapai melalui alamat memori dan register data memori. Dan untuk mencapai informasi di memori dukung, isinya harus dipindahkan dulu ke memori kerja (memori dukung = memori semu = virtual memori).

 

1 pindahan = 1 blok, makin kecil ukuran memori kerja, makin sering terjadi pindahan.

C.    ALAMAT MEMORI

q  Alamat memori mutlak (alamat fisik)

Sel memori pada memori kerja adalah sumber daya berbentuk fisik, sehingga untuk mencapai sel memori ini digunakan kata pengenal. Maka disebutlah alamat fisik dan karena nomor alamat fisik ini bersifat mutlak (nomor setiap sel adalah tetap), maka disebut juga alamat mutlak.

q  Alamat memori relatif (alamat logika)

Alamat memori yang digunakan oleh program / data berurutan / berjulat. Jika kita menggunakan alamat 1, maka kitapun menggunakan alamat 2,3, … dan untuk 1 informasi jika alamat awalnya 0 dan alamat lainnya relatif terhadap alamat awal 0 ini, maka dinamakan alamat relatif. Dan alamat tersebut adalah logika dari untaian alamat yang menyimpan informasi maka dikenal alamat memori logika.

Contoh : alamat awal relatif 0, alamat awal fisik 14726, maka selisihnya = relokasinya = 14726-0 = 14726.

Alamat relatif	Alamat mutlak	Relokasi
0	14726	14726
1	14727	14726
2	14728	14726
3	14729	14726
…	…	…

   

 

 

D.    Isi Memori

1.      Sistem bahasa pemograman

Translator tergantung pada program yang digunakakan dan memiliki run time subroutine yang mengatur program dari bahasa pemogramannya untuk melakukan translator.

2.      Sistem utilitas

Merupakan bagian dari sistem operasi komputer, biasanya berbentuk berkas dalam memori arsif.

3.      Inti sistem operasi

Terdiri dari inti, kernel, nucleus adalah system operasi yang menetapkan dalam memori kerja. Contohnya adalah pada saat “boot / booting / bootstrap”.

4.      Sistem operasi

Program sistem operasi diletakkan dalam memori, maka banyak kegiatan yang juga terletak dalam memori.

5.      Pengendali alat

Terdiri dari penggerak alat / device controller dan pelaksana / device driver yang berbentuk program dan menempati ruang memori tertentu.

6.      Berkas pemakai

Terdiri dari berkas program dan berkas data, yang ditampung dalam memori dan pada waktunya diteruskan ke prosesor untuk diolah.

E.     Fungsi manajemen memori

q  Mengelola informasi yang dipakai dan tidak dipakai.

q  Mengalokasikan memori ke proses yang memerlukan.

q  Mendealokasikan memori dari proses telah selesai.

q  Mengelola swapping atau paging antara memori utama dan disk.

Pemuatan informasi ke memori

1.      Pemuat / loader, menyalin informasi ke memori kerja.

a.       pemuatan mutlak

Jika 2 macam alamat memori dibuat sama antara yang tercantum dalam program dan yang ditempati dalam memori kerja. Contohnya pada program, alamat awal 5235 dan subroutine = 5468 diletakkan pada alamat fisik yang sama.

b.      pemuatan relokasi

alamat program tidak selalu sama dengan alamat fisik.

Contohnya alamat pangkal / fisik = 14200, alamat relative program 327, maka alamat mutlaknya = 14200 + 327 = 14527

                              

Keterangan:

R  : relokasi                                                P : alamat pangkal / fisik

A   : alamat awal / logika                             Y : alamat fisik dari X

X   : alamat suatu informasi tertentu (logika)

Maka :    R = P – A                          Y = X + R = X + P – A

Jika informasi dengan alamat relative = 0, maka A = 0.

Contoh   :  suatu informasi beralamat awal 2100 dan informasi ini dimuat relokasikan ke alamat pangkal 23600. Hitung besar relokasi dan hitung pula pada memori kerja dimana bagian informasi yang beralamat 2453 terletak ?

Maka : A = 210        P = 23600         X = 2453

             R = P – A = 23600-2100 = 21500

                Y = X + R = 2453+21500 = 23953

     

c.    pemuatan sambung

penyambungan antara informasi yang satu dengan yang lain terjadi pada saat pemuatan. Sehingga membutuhkan informasi sebelum melakukan pemuatan sambung tersebut, contohnya informasi alamat akhir dari bagian informasi yang akan disambung tersebut.

d.   pemuatan dinamik / tumpang / overlay

Terjadi pada program tunggal ketika ukuran program melampaui ukuran ruang memori kerja. Dan agar dapat tertampung maka dibagi / dipenggal menjadi beberapa segmen.

Sambung / linker akan menyatukan 1 informasi dengan informasi lainnya.

2.      Lama muat, ditentukan oleh kecepatan baca pada memori dukung yang berbentuk disk.

Pengutipan / pembacaan isi memori :

1.   Pengutipan oleh prosesor

Untuk melaksanakan pekerjaan yang dalam informasi itu, yang merupakan tugas dan proses dan dilakukan sel memori per sel memori.

2.   Pengutipan oleh memori dukung / arsif

      Untuk menyimpan informasi tersebut di dalam memori dukung / arsif sehingga mereka tidak hilang ketika catu daya dimatikan. Isi memori kerja disimpan  ke dalam disk memori dukung / disket memori arsif. Kemudian di dalam disk / disket, informasi direkam ke dalam sector, setelah 1 sektor penuh, maka berpindah ke sektor lainnya. Pengutipan ini dilakukan blok demi blok yang biasanya merupakan kelipatan bulat dari ukuran sektor.

3.   Pengutipan oleh pencetak / printer

      Untuk mencetak isi memori ke atas kertas, pengutipan secara blok demi blok.

4.   Pengutipan oleh alat peripheral lainnya

      Contoh pada komunikasi data melalui jaringan, pengutipan mengikuti suatu protocol tertentu, misalnya protocol OSI (open system Interconnection) dari ISO (international standard organization) yang terdiri dari 7 lapis / layer.

Akses memori langsung / DMA (Direct Memory Access)

Melakukan pemindahan informasi dari dan ke memori kerja tanpa campur tangan langsung dari prosesor. Prosesor hanya diinterupsi saat akses tersebut dimulai dan selesai.

Pemenggalan memori kerja

Contohnya alamat pagar untuk pemenggalan memori kerja untuk wilayah program monitor, program dan data user.

q  Pagar pada memori kerja

Wilayah memori telah kita penggal menjadi 2 bagian yaitu di atas alamat pagar dan di bawah alamat pagar yang letaknya terpisah.

q  Pemenggalan memori kerja

Memenggal memori ke dalam banyak penggalan dan setiap penggalan dibatasi 2 pagar, yaitu batas bawah dan batas atas.

Untuk setiap penggalan memori kerja, memerlukan 2 register yaitu untuk mencatat batas atas dan untuk mencatat batas bawah. Dan setiap alamat memerlukan dua kali perbandingan untuk mencapai penggalan.

q  Relokasi ke penggalan memori kerja

      Dapat memilih penggalan yang menjadi tujuan relokasi dan harus diperiksa panjang informasi dan ukuran penggalan memorinya.

      Karena jika masuk pada penggalan yang kecil, informasi tidak dapat tertampung.

Contoh : Jika alamat awalnya = 0, alamat pangkal P maka A = 0 dan P = BB. Sehingga R = P – A = BB Jika alamat X tidak melampaui batas (BA-BB) maka pemuatan secara relokasi dapat dilaksanakan yaitu dengan menambahkan alamat pangkal (BB) dari penggalan memori kerja.

Manajemen Memori Berdasarkan Keberadaan Swapping atau Paging Terbagi dua yaitu :

1.      Manajemen tanpa swapping atau paging

2.      Manajemen dengan swapping atau paging

Memori Tanpa Swapping atau Paging

Ø  Yaitu manajemen memori tanpa pemindahan citra proses antara memori utama dan disk selama eksekusi.

Ø  Terdiri dari :

q  Monoprogramming

Ciri-ciri :

·         Hanya satu proses pada satu saat

·         Hanya satu proses menggunakan semua memori

·         Pemakai memuatkan program ke seluruh memori dari disk atau tape

·         Program mengambil kendali seluruh mesin

Contoh : IBM PC menggunakan cara ketiga  di mana device driver ROM ditempatkan pada blok 8K tertinggi dari address space 1M. Program pada ROM disebut BIOS (Basic Input Output System).

Tiga Cara Organisasi Memori Satu Proses Tunggal

q  Multiprogramming Dengan Pemartisian Statis

Terbagi dua :

1.      Pemartisian menjadi partisi-partisi berukuran sama, yaitu ukuran semua partisi memori adalah sama

2.      Pemartisian menjadi partisi-partisi berukuran berbeda, yaitu ukuran semua partisi memori adalah berbeda.

Strategi Penempatan Program Ke Partisi

Ø  Satu Antrian Tunggal Untuk Semua Partisi

Keuntungan          : Lebih fleksibel serta implementasi dan operasi lebih minimal karena hanya mengelola satu antrian.

Kelemahan : Proses dapat ditempatkan di partisi yang banyak diboroskan, yaitu proses kecil ditempatkan di partisi sangat besar.

 

Gambar. Multiprogramming dengan pemartisian tetap dengan satu antrian

Ø  Satu Antrian Untuk Tiap Partisi (banyak antrian Untuk Seluruh Partisi)

Keuntungan : Meminimalkan pemborosan memori

Kelemahan : Dapat terjadi antrian panjang di suatu partisi sementara antrian partisi - partisi lain kosong

 

Gambar. Multiprogramming dengan Pemartisian Tetap dengan banyak Antrian

Multiprogramming Dengan Swapping

Swapping : pemindahan proses dari memori utama ke disk dan kembali lagi.

1.      Multiprogramming dengan Pemartisisan Dinami

Jumlah , lokasi dan ukuran proses di memori dapat beragam sepanjang waktu secara dinamis.

Kelemahan:

ü  Dapat terjadi lubang-lubang kecil memori di antara partisi-partisi yang dipakai.

ü  Merumitkan alokasi dan dealokasi memori

Solusi:

Lubang-lubang kecil di antara blok-blok memori yang digunakan dapat diatasi dengan pemadatan memori yaitu menggabungkan semua lubang kecil menjadi satu lubang besar dengan memindahkan semua proses agar saling berdekatan.

 

Gambar. Lubang-Lubang Memori dan Pemadatan Memori

Pencatatan Pemakaian Memori

Ø  Pencatatan memakai peta bit (Bit Map)

Ø  Pencatatan memakai linked list

Pencatatan memakai peta bit

Ø  Nilai 0 pada peta bit berarti unit masih bebas

Ø  Nilai satu berarti unit digunakan / terisi

Setelah penggalan memori rampung dipakai, maka keadaan bit akan berubah dari 1 ke 0, begitupun sebaliknya. Jika jumlah penggalan memori kerja benar, maka bit menjadi panjang dan pemeriksaan keadaan penggalan memori kerja akan lama.

Gambar.  Peta Bit Pengelolaan Pemakaian Memori

Pencatatan memakai Linked List

·         P= Proses, H=Hole(lubang)

 

Gambar. Pengelolaan Pemakaian dengan Linked List 

F.     Strategi Alokasi Memori

Pencocokan / FIT, Karena ukuran penggalan memori tidak selalu sama besar, maka dibutuhkan pencocokan ukuran dari memori dukung dengan ukuran penggalan memori di memori kerja.

1.      Cocok pertama / First fit algorithm

Pencocokan terjadi menurut antrian informasi, informasi yang terdepan dicocokkan terlebih dahulu dan menurut urutan penggalan, penggalan yang terdepan dicocokkan terlebih dahulu.

Contoh : Antrian informasi setiap ukuran.

Gambar. Urutan Pemengalan Memori Setiap ukuran 

2.   Cocok pertama berdaur / Cyclical first fit

Pencocokan tidak harus dimulai dari urutan penggalan memori pertama.

Contoh : informasi 2K telah menempati penggalan 4 K, pencocokan cocok pertama berdaur bagi informasi 1K tidak lagi mencoba penggalan 4K tetapi 3K dan karena penggalan memori ini dapat menampung informasi tersebut, maka pada cocok pertama berdaur informasi 1K menempati memori 3K.

3.   Cocok terbaik / best fit

Mencari penggalan memori yang dapat menampung informasi yang paling pas / tidak ada memori di penggalan yang tersisa / sisanya yang paling kecil.

Contohnya informasi pertama 2K mencari penggalan informasi yang terpas yaitu pada penggalan memori 2K juga / tidak ada sisa.

4.   Cocok terburuk / worst fit

Kebalikan dari cocok terbaik yaitu akan menempati penggalan yang ukurannya terbesar sehingga banyak ruang memori pada penggalan itu yang tidak terpakai.

Contohnya informasi 2K akan menempati penggalan berukuran 6K sisa yang tidak terpakai = 4K.

Sistem Buddy / Konco

Memori di susun dalam senarai blok-blok bebas berukuran 1,2,4,8,16 Kbyte dst, sampai kapasitas memori.

Permintaan : A = 70 Kb; B = 35 Kb; C = 80 Kb; D = 60 Kb

 

Gambar. Pengelolaan Memori dengan Sistem Buddy

Dari berbagai cara alokasi tersebut di atas, sebuah hole yg ditempati proses akan terbagi menjadi bagian yang dipakai proses dan memori yang tidak terpakai (fragmen).

Timbulnya memori yang tidak terpakai disebut fragmentasi.

1.   Fragmentasi internal

Suatu informasi menempati penggalan yang lebih besar ukurannya akan menyebabkan adanya sisa dalam penggalan memori tersebut. Sisa tersebut dinamakan fragmentasi internal.

2.   Fragmentasi eksternal 

            Penggalan memori bebas yang ukurannya terlalu kecil untuk dapat menampung penggalan informasi yang akan dimuat ke penggalan memori itu. Misalnya informasi 5K akan menempati penggalan memori yang belum terisi yaitu 1K dan 2K tetapi karena ukurannya tidak sesuai maka pemuatan

informasi ke penggalan memori tidak dapat dilaksanakan, maka penggalan memori 1K dan 2K(=3K) menjadi fragmentasi eksternal.

     

      Contoh :

Alokasi Ruang Swap pada Disk

(Penempatan proses pada disk setelah di-swap-out dari memori)

-          Ruang disk tempat swap dialokasikan begitu diperlukan

-          Ruang disk tempat swap dialokasikan lebih dahulu.

Algoritma untuk pengaturan ruang swap pada disk sama dengan untuk memori utama. Perbedaannya adalah ruang pada disk harus dialokasikan sebagai kelipatan bilangan bulat dari disk block.