P e r t e m u a n
2
KONSEP PROSES (Status Proses & Implementasinya) Oleh: L/O/G/O
Achmad Arrosyidi, www.themegallery.com S.Kom., M.Med.Kom.
Pokok Bahasan .
1
Definisi Proses
2
Komponen Proses
3
Status Proses
4
Process Control Block
Definisi Proses Secara Umum proses didalam Sistem Operasi dapat didefinisikan sebagai
PROGRAM YANG SEDANG DIJALANKAN
Definisi Proses Menurut Tanembaum, Andrew S. Proses adalah sebuah program yang dieksekusi yang mencakup program counter,
register, dan variabel di dalamnya.
Definisi Proses Menurut Silberschatz
Proses tidak hanya sekedar suatu kode program (text section), melainkan meliputi beberapa aktivitas yang bersangkutan seperti program counter dan stack. Sebuah proses juga melibatkan stack yang berisi data sementara (parameter fungsi/ metode, return address, dan variabel lokal) dan data section yang menyimpan variabel-variabel global.
Alasan Proses Harus Diatur • Agar resource selalu tersedia bagi banyak aplikasi • Agar prosesor dapat digunakan oleh banyak aplikasi secara bergantian • Agar prosesor dan I/O device dapat digunakan secara efisien
Hal-hal Berkaitan Proses • • • •
Multiprogramming Multitasking Multiprocessing Distributed processing
MultiProgramming (1) • • •
•
•
Definisi : Manajemen banyak proses pada satu pemroses Banyak proses yang dijalankan bersamaan, masing-masing proses mendapat bagian memori dan kendali sendiri. Program yang dijalankan bersifat – Tidak bergantung (Independent) • Proses terpisah satu dari lainnya & tidak berpengaruh – Satu program pada satu saat (one program at any instant) • Pada satu waktu hanya satu proses yang dilayani pemroses, menggunakan interleave bukan overlap diantara programprogram Oleh karena perpindahan dari satu proses ke proses dilakukan secara cepat bagi pemakai seolah-olah bekerja secara paralel. Hal ini dikenal dengan paralel semu (pseudoparallelism) Contoh : win98, winNT, winxp, os/2 dan macintosh system 7
MultiProgramming (2) • Lebih dari satu program berada dalam memori utama (RAM), Penjadual (bagian dari SO) memilih jobs untuk diletakkan dalam antrian yang siap dari beberapa program. • Antrian yang siap, diletakkan dalam memori dan keberadaan program-program tsb yang ada dalam antrian (RAM) disebut sebagai Multiprogramming.
MultiProgramming (3) Contoh: • Kita buka Ms. Word, Ms. Excel, Ms. Access dan aplikasi lainnya secara bersama-sama tapi ketika kita mengetik menggunakan Ms.Word maka aplikasi lainnya seperti Ms. Excel dan Ms.Access tetap ada dalam memori utama (RAM) namun aplikasi lain tsb tidak melakukan aktivitas (task). Atau kita dapat mengatakan bahwa tidak digunakan pada saat bersamaan.
MultiTasking (1) • Mengerjakan beberapa tugas (task) dalam paralel. Biasanya CPU memproses satu task dalam waktu tertentu tapi menukar task dalam CPU antar proses (context switching) dengan sangat cepat sehingga seperti CPU mengeksekusi beberapa proses dalam waktu tertentu.
MultiTasking (2) Contoh: • Kita mendengarkan musik dan browsing internet disaat yang sama. • Program musik dijalankan secara paralel dengan browser yang kita gunakan.
MultiProcessing (1) • Definisi : Manajemen banyak proses di komputer multiprocessor • Dengan kata lain komputer dengan banyak pemroses di satu sistem komputer dengan masing-masing pemroses melakukan pemrosesan secara independen • Contoh SO yang mendukung: Windows NT, UNIX, LINUX
MultiProcessing (3) - Sebuah cara dalam komputer dimana bagian yg berbeda dari sebuah tugas (task) didistribusikan antara dua atau lebih yang sama kepada CPU (MultiProcessor), yang mengijinkan komputer untuk menyelesaikan tugas dengan lebih cepat dan untuk menangani task yang besar dan lebih kompleks. - Penggunaan dua atau lebih CPU pada saat bersamaan. - Terlebih karena beberapa komputer yang baru mempunyai banyak core/inti processor, atau fitur yang native multi processor yang disebut dengan multi processor.
Distributed Processing • Manajemen banyak proses yang dieksekusi di banyak sistem komputer yang tersebar (terdistribusi). • Contoh : MACH, AMOEBA
Komponen Proses (1) PC (Program Counter)
Stack
Register
Komponen Proses Data Section
Nilai dari Variabel
Komponen Proses (2) PC (Program Counter)
Suatu stack yang berisi alamat dari instruksi selanjutnya untuk dieksekusi untuk proses ini.
Stack Berisi data sementara (parameter fungsi/metode, return address, dan variabel lokal Beserta dengan program counter, keadaan/status informasi harus disimpan ketika perubahan akibat gangguan jika terjadi, untuk memungkinkan proses tersebut berjalan/bekerja dengan benar setelahnya
Komponen Proses (3) Data Section Suatu kode program terdiri atas instruksi dan variabel diolah menurut algoritma tertentu yang menyimpan variabel-variabel global. . Nilai dari Variabel Perubahan yang terjadi pada nilai/isi dari variabel disebabkan oleh program yang dijalankan (proses) Register Register bervariasi dalam jumlah dan jenis, tergantung pada rancangan/arsitektur hardware komputer. Terdiri atas: accumulator, register indeks, stack pointer, general-purposes register, ditambah code information pada kondisi apa pun.
PENGENDALIAN PROSES Sistem Operasi mengendalikan proses berdasarkan : Saling melanjutkan (interleave) Mengikuti kebijaksanaan tertentu Mendukung komunikasi antar proses dan penciptaan proses
INTERLEAVE o Dikatakan interleave (bersambung/ melanjutkan) maksudnya pemroses (processor) mengeksekusi satu proses setiap saat dan secara cepat beralih ke proses lainnya secara bergiliran. o SO harus interleave (saling melanjutkan) eksekusi proses-proses agar memaksimumkan penggunaan pemroses sambil masih memberi waktu tanggap yang memadai.
Mengikuti kebijakan tertentu o SO harus mengalokasikan sumber daya ke proses-proses mengikuti kebijaksanaan yang ditentukan (misal suatu aplikasi memiliki prioritas lebih tinggi) sambil menghindari deadlock
Proses Vs Program Proses adalah sebuah entitas yang aktif Bersifat aktif, karena dapat mempengaruhi isi dari komponen proses stack (yang berisikan data temporer). Contoh: proses akan mempengaruhi isi dari komponen proses. Program adalah sebuah entitas yang pasif Program tidak melakukan aktifitas, karena tidak dalam kondisi dijalankan/dieksekusi. Contoh: program berbentuk file yang tersimpan di dalam flashdisk, program tersebut tidak melakukan aktivitas.
Process Control Block Setiap proses digambarkan dalam sistem operasi oleh sebuah process control block(PCB). PCB berisikan banyak bagian dari informasi yang berhubungan dengan sebuah proses yang spesifik. PCB hanya berfungsi sebagai tempat penyimpanan informasi yang dapat bervariasi dari proses yang satu dengan yang lain.
Gambar Elemen PCB
Elemen-elemen PCB Running (1) ELEMEN
URAIAN
Identifier
Identitas unik untuk membedakan suatu proses dengan proses lainnya
State
Status (kondisi) suatu proses (sedang dieksekusi, sedang diblok, dll)
Priority
Status (kondisi) suatu proses (sedang dieksekusi, sedang diblok, dll) Priority
Program counter
Alamat instruksi berikutnya yang akan dieksekusi Memory pointers
Elemen-elemen PCB Running (2) ELEMEN
URAIAN
Memory pointers
Pointer yang menunjuk pada alamat memori kode program dan data yang berhubungan dengan proses dan blok memori yang di-shared dengan proses lain (jika ada)
Context data
Data yang terdapat pada register prosesor ketika suatu proses sedang dieksekusi
I/O status information
Informasi tentang permintaan terhadap I/O device yang belum terpenuhi (misal akses ke harddisk), daftar file yang sedang digunakan oleh proses, dll
Accounting information
Informasi tentang jumlah waktu prosesor yang telah digunakan, jumlah waktu proses, batas waktu proses, nomor urutan, dsb.
Process Control Block
Perindahan cpu dari satu proses ke proses lain
OPERASI PADA PROSES
• Pembentukan Proses (Process Creation) • Penghentikan Proses (Termination)
Pembentukan Proses Ada beberapa aktivitas berkenaan dengan pembuatan proses, antara lain : a. Memberi identitas (nama) pada proses yang dibuat;
b. Menyisipkan proses pada list proses atau tabel proses; c. Menentukan prioritas awal proses; d. Membuat PCB;
e. Mengalokasikan resource awal bagi proses tersebut.
Pembentukan Proses Ada beberapa kejadian yang menyebabkan pembuatan suatu proses baru, antara lain: a. Pada lingkungan batch sebagai tambahan atas pemberian job. Setelah menciptakan proses baru, sistem operasi melanjutkan untuk membaca job selanjutnya. b. Pada ingkungan interaktif, pada saat user baru saja logon; c. Sebagai tanggapan atas suatu aplikasi (seperti: mencetak file, sistem operasi dapat menciptakan proses yang akan mengelola pencetakan itu); d. Proses menciptakan proses lain (child)..
Pembentukan Proses Selama eksekusi, suatu proses mungkin akan membuat suatu proses yang baru. Proses tersebut dinamakan parent, sedangkan proses yang dibuat dinamakan child. Proses pembuatan proses anak membentuk pohon proses. Pembagian sumber daya : • Parent dan child membagi semua sumber daya yang ada • Child menggunakan sebagian dari sumber daya yang digunakan parent Bentuk eksekusi : • Parent melanjutkan eksekusi beriringan dengan children. • Parent menunggu hingga beberapa atau seluruh children selesai. Bentuk ruang alamat : • Child adalah duplikat dari proses parent. • Child mempunyai program yang diambil dari dirinya.
Pembentukan Proses Saat komputer berjalan, terdapat banyak proses yang berjalan secara bersamaan. Sebuah proses dibuat melalui system call create-process yang membentuk proses turunan (child process) yang dilakukan oleh proses induk (parent process). Proses turunan tersebut juga mampu membuat proses baru sehingga semua proses ini pada akhirnya membentuk pohon proses.
Pembentukan Proses Ketika sebuah proses dibuat maka proses tersebut dapat memperoleh sumber-daya seperti waktu CPU, memori, berkas, atau perangkat M/K. Sumber daya ini dapat diperoleh langsung dari sistem operasi, dari proses induk yang membagibagikan sumber daya kepada setiap proses turunannnya, atau proses turunan dan proses induk berbagi sumber-daya yang diberikan sistem operasi
Penghentian Proses Suatu proses berhenti jika telah menyelesaikan pernyataan terakhir, dan meminta pada sistem operasi untuk menghapusnya dengan menggunakan system call exit.
Proses mengembalikan semua data (output) ke parent proses melalui system call wait. Kemudian proses dihapus dari list atau tabel sistem, dilanjutkan dengan menghapus PCB.
Penghentian Proses Penghapusan proses ini akan menjadi sangat kompleks jika ternyata proses yang akan dihentikan tersebut membuat proses-proses yang lain. Pada beberapa sistem, proses-proses anak akan dihentikan secara otomatis jika proses induknya berhenti. Namun, ada beberapa sistem yang menganggap bahwa proses anak ini terpisah dengan induknya, sehingga proses anak tidak ikut dihentikan secara otomatis pada saat proses induk dihentikan. Parent dapat menghentikan eksekusi proses child dengan menggunakan system
call abort.
Terminasi Proses Suatu proses diterminasi ketika proses tersebut telah selesai mengeksekusi perintah terakhir atau diterminasi dengan sengaja oleh proses lain, biasanya proses induk yang melakukan hal ini. Pada saat terminasi, semua sumber-daya yang digunakan oleh proses akan dialokasikan kembali oleh sistem operasi agar dapat dimanfaatkan oleh proses lain.
Suatu proses yang diterminasi karena selesai melakukan tugasnya, sistem operasi akan memanggil system call exit() sedangkan proses yang diterminasi dengan sengaja oleh proses lain melalui system call abort. Biasanya proses induk melakukan terminasi sengaja pada turunannya.
Alasan terminasi 1. Turunan melampaui penggunaan sumber-daya yang telah dialokasikan. Dalam keadaan ini, proses induk perlu mempunyai mekanisme untuk memeriksa status turunannya-nya.
2. Task yang diperlukan.
ditugaskan
kepada
turunan
tidak
lagi
3. Proses induk selesai, dan sistem operasi tidak mengizinkan proses turunan untuk tetap berjalan. Jadi, semua proses turunan akan berakhir pula. Hal ini yang disebut cascading termination.
Model-model Proses •
Proses dengan 2 status: – Running – Not running
•
Proses dengan 5 status: – – – – –
•
New Ready Running Exit Blocked
Proses dengan 6 status – Proses dengan 5 status + Suspend
•
Proses dengan 7 status: – Proses dengan 5 status + Ready/Suspend + Blocked/Suspend
Model Proses Dengan 2-Status (1) • •
Merupakan model proses paling sederhana Setiap proses akan selalu berada pada salah satu dari 2 status berikut: – Running – Not-running
Model Proses Dengan 2-Status (2) • Apa yang dilakukan OS ? – OS membentuk proses baru dilengkapi dengan PCB untuk proses tersebut • Masukkan proses baru ke sistem: – Jika tidak ada proses yang sedang Running Proses langsung diberi status Running langsung dieksekusi – Jika ada proses yang sedang Running masukkan proses dengan status Not-running • Jika proses yang running ter-interrupt, maka: – OS menjalankan program dispatcher untuk memilih proses berikutnya yang akan dieksekusi – Masukkan proses tersebut ke status Not-running
Model Antrian Pada Proses Dengan 2-Status Diagram antrian proses dengan 2status: Hanya digunakan sebuah antrian di dalam antrian terdapat berbagai macam status proses (siap running terblok menunggu I/O berbagai macam status proses (siap running, ter-blok, menunggu I/O, dll) Kelemahan: Pemilihan proses selanjutnya yang akan dieksekusi tidak cukup hanya dengan algoritma FIFO Dispatcher harus mencari proses yang siap running diantara prosesproses yang lain yang terblok karena sedang menunggu hasil I/O Butuh algoritma yang lebih rumit
Model Proses Dengan 5-Status • Proses yang sedang antri dikelompokkan menjadi 2: • Proses yang siap running/ready (misal terhenti karena time out) • Proses yang terblok (misal butuh memori lebih besar menunggu I/O device)
Nama Status pada proses dengan 5-status (1)
• New: – Status untuk proses yang baru saja terbentuk Misal: log on dari user, buka MS-word, dll – Program dan data tidak langsung diletakkan ke memori, jika: • Jumlah proses yang sedang ditangani sudah maksimum agar performansi sistem terjaga • Memori tidak mencukupi
• Ready: – Proses yang siap untuk dieksekusi – Sudah berada di memori
Nama Status pada proses dengan 5-status (2)
• Running: – Proses sedang dieksekusi – Dalam satu saat hanya satu proses yang boleh running (uniprocessor)
• Blocked: – Proses yang terpaksa berhenti karena sedang menunggu suatu event terjadi Misal: proses yang sedang menunggu selesainya aktifitas di I/O
• Exit: – Proses yang sudah selesai (keluar dari daftar proses yang dapat dieksekusi) – Penyebab: program sudah selesai atau dibatalkan
Perpindahan Status Untuk Proses 5-Status (1) Null New: • Pembentukan proses baru New Ready: • Penambahan proses baru yang siap dieksekusi • Proses baru telah ‘diakui’ oleh sistem operasi • Proses dipindah dari harddisk ke memori Ready Running: • Satu proses terpilih dieksekusi Exit Running • Proses telah selesai atau dibatalkan Running Ready: • Proses yang sedang running dipaksa berhenti (preempted) • Penyebab: Waktu habis (time out) Datang proses berprioritas lebih tinggi
Perpindahan Status Untuk Proses 5-Status (2) Running Blocked: • Proses yang sedang running terpaksa berhenti • Penyebab: Sedang menunggu file yang sedang diakses oleh proses lain Sedang menunggu proses di I/O selesai Butuh memori lebih besar Sedang menunggu data hasil eksekusi proses lain Sedang menunggu proses yang akan diajak berkomunikasi tetapi sedang sibuk Blocked Ready: • Proses terbebas dari blocked setelah event yang ditunggu telah tersedia
Perpindahan Status Untuk Proses 5-Status (3)
Ready Exit: • Proses yang siap dieksekusi dipaksa keluar (terminasi) • Penyebab: Proses anak yang ‘dibunuh’ oleh proses induk Dihentikan oleh user
Blocked Exit: • Proses yang terblok diterminasi • Penyebab sama dengan penyebab Ready Exit
Eksekusi Proses Dengan Dua Antrian (1) Cara kerja: • Proses baru Ready queue • Jika tidak ada proses yang running langsung dieksekusi • Proses yang sedang running selesai/ter-blok Pilih satu proses di ready queue untuk dieksekusi
• Jika selesai keluar • Jika time out masuk ready queue • Jika perlu resource lain masuk blocked queue
Eksekusi Proses Dengan Dua Antrian (2)
• Apa kelemahan sistem dengan 2 antrian ? Jika proses yang ter-blok sangat banyak dan masing masing menunggu event yang berbeda-beda Jika datang suatu event, maka OS harus menyeleksi proses yang mana yang sedang membutuhkan event yang datang • butuh waktu • butuh algoritma lebih rumit
Eksekusi Proses Dengan Banyak Antrian (1)
Eksekusi Proses Dengan Banyak Antrian (2)
Cara kerja: • Sama seperti pada eksekusi proses dengan dua antrian • Bedanya untuk setiap event yang berbeda disediakan sebuah antrian tersendiri Kelebihan: • Jika suatu event yang ditunggu telah tiba pemilihan proses yang membutuhkan event tersebut lebih mudah dan cepat (algoritmanya lebih sederhana) Pengembangan lebih lanjut: • Jika terdapat proses dengan prioritas berbeda untuk setiap prioritas disediakan ready queue masing-masing
Model Proses Dengan 6-Status • Status yang ditambahkan suspend state
Mengapa perlu ada suspend state ? (1)
• Memori telah dipenuhi oleh proses atau bagian proses yang berada pada status blocked akibat sedang menunggu suatu event (I/O, memori, dll), sehingga tidak ada proses yang siap dieksekusi, maka: – Semua proses menunggu – Prosesor menganggur
• Semakin lama ukuran program semakin besar, maka: – Memori yang dibutuhkan semakin besar – Jumlah program yang dapat dieksekusi semakin sedikit
Mengapa perlu ada suspend state ? (2)
• Tambah memori mahal – Lakukan swapping (pindahkan proses yang berada pada status blocked dari memori ke harddisk)
• Proses berubah status dari blocked menjadi suspend • Memori yang kosong bertambah besar: – Dapat dimanfaatkan oleh proses yang butuh memori lebih besar, atau – Dapat ditambahkan proses baru ke memori atau – Pindahkan proses lain yang ter-suspend dan siap running dari harddisk ke memori
S e l e s a i Sampai Ketemu di Pertemuan ke-3
L/O/G/O www.themegallery.com
