SISTEM PAGING
DAN
SISTEM SEGMENTASI
A. MEMORY MAYA
Program yang berjalan harus dimuat di memori utama. Kendala yang terjadi apabila suatu program lebih besar dibandingkan dengan memori utama yang tersedia.
Untuk mengatasi hal tersebut Sistem Paging mempunyai 2 solusi, yaitu
· Konsep Overlay
Dimana program yang dijalankan dipecah menjadi beberapa bagian yang dapat dimuat memori (overlay). Overlay yang belum diperlukan pada saat program berjalan (tidak sedang di eksekusi) disimpan di disk, dimana nantinya overlay tersebut akan dimuat ke memori begitu diperlukan dalam eksekusinya.
· Konsep Memori Maya (virtual Memory)
Memory Maya adalah kemampuan mengalamati ruang memori melebihi memori utama yang tersedia. Konsep ini pertama kali dikemukakan Fotheringham pada tahun 1961 untuk sistem komputer Atlas di Universitas Manchester, Inggris.
Gagasan memory maya adalah ukuran gabungan program, data dan stack melampaui jumlah memory fisik yang tersedia. Sistem Operasi menyimpan bagian-bagian proses yang sedang digunakan dimemori utama dan sisanya di disk. Begitu bagian di disk diperlukan maka bagian di memory yang tidak diperlukan disingkirkan diganti bagian didisk yang diperlukan itu.
Memory Maya dan Multi Programing
Memory Maya dapat dilakukan pada system mutliprograming.
Misalnya : memori 64 MB maka addres maksimum yang dapat diakses hanya sebesar 64 MB saja. Pada hal banyak program yang akan diakses yang melebihi 64 MB. Untuk mengatasi hal tersebut agar kemampuan akses lebih besar lagi maka dibentuklah memori maya .
Dengan memori maya program yang besar tadi akan dapat diterapkan pada memori kecil saja, misalnya program 500 MB dapat ditempatkan secara maya di memori 64 MB. Untuk mengimplementasikan memori maya tersebut dapat dilakukan dengan tiga cara :
1. Sistem Paging
2. Sistem Segmentasi
3. Sistem kombinasi Paging dan Segmentasi
B. SISTEM PAGING
Sistem Paging Adalah mengimplemtasikan ruang alamat besar pada memory kecil menggunakan index register, base register dan segment register, dan lainnya.
Beberapa istilah pada system paging adalah :
· Alamat Maya (Virtual Address)
Alamat yang duhasilkan dengan perhitungan menggunakn index register, base register dan segment register, dan sebagainya. Ruang alamat yang dibentuk disebut Ruang Alamat maya (Virtual Address Space).
· Alamat Nyata (Real Address)
Alamat yang tersedia di memori utama fisik. Ruang alamat yang dibentuk disebut Ruang alamat Nyata (Real Address Space). Jumlah alamat pada R disimbolkan dengan IRI.
· Page
Unit terkecil virtual address space. Ruang alamat maya merupakan kelipatan page yang berukuran sama.
· Page Frame
Unit terkecil memori fisik. Memori fisik secara konseptual dibagi menjadi sejumlah unit berukuran tetap disebut page frame.
· Page Fault
Exception untuk permintaan alokasi “page” ke memori. Dalam konteks memori maya, page fault sering disingkat fault.
· MMU
Merupakan Chip yang memetakan alamat maya ke alamat fisik.
- Pada Komputer tanpa memori maya, alamat langsung diletakkan ke bus dan menyebabkan word memori fisik alamat itu dibaca atau ditulis.
- Pada Komputer dengan memori maya, alamat tidak diletakkan pada bus secara langsung tapi lewat MMU yang kemudian memetakan alamat maya ke alamat memori fisik.
Ø Memori system Paging
Untuk menginplementasikan addres maya yang besar ke dalam memori yang kecil diperlukan index register, base register, segment register dan MMU ( Memory Menegement Unit ).
Ø Pemetaan Memori Sistem Paging
Sistem kinerja komputer akan menerjemahkan alamat maya menjadi alamat fisik. Dengan kata lain dalam system memori maya alamat memori tidak langsung di tuliskan ke BUS tetapi terlebih dahulu dimasukkan ke MMU untuk diterjemahkan.
Ada dua kemungkinan keluaran MMU yaitu :
- 1. Alamat yang dicari ada dimemori nyata, maka proses dapat langsung dikerjakan.
- 2. Alamat yang dicari tidak ada didalam memori nyata, maka MMU mengeluarkan page fault, yaitu permintaan alokasi memori untuk proses itu.
Ø Pemetaan Alamat
MMU mempunyai fungsi sebagai berikut :
- Untuk memetakan memori maya ke memori fisik.
- Bila alamat memori yang dipetakan tidak tersedia di memori fisik, MMU menertibkan exception page fault yang melewatkan ke system operasi untuk menanganinya.
Ø Implementasi Pemetaan (Bagian Internal MMU)
Komponen terpenting MMU adalah :
1. Register Alamat maya
2. Table Page
3. Register Alamat Fisik
Tabel- tabel paging
Pemakaian table page pada system paging menimbulkan dua masalah utama, yaitu :
1. Table page dapat berukuran luar biasa besar
2. Pemetaan Harus dilakukan secara cepat
Ø Penggantian Page
Saat terjadi page fault berarti harus diputuskan page frame dimemori fisik yang harus diganti. Kinerja system akan baik jika page ynag diganti dipilih yang tidak akan digunakan dimasa datang.
Algoritma Penggantian page antara lain :
1. Algoritma penggantian page acak
2. Algoritma penggantian page optimal
3. Algoritma penggantian page NRU
4. Algoritma penggantian page FIFO
5. Algoritma penggantian page Modifikasi dari algoritma FIFO
6. Algoritma penggantian page LRU
Ø Masalah –Masalah Utama pada Sistem Paging
1. Working Set Model
2. Kebijaksanaan Penggantian local vs global
3. Frekeunsi page fault
4. Ukuran Page
Ø Masalah –Masalah Implementasi Sistem Paging
Perancang system paging berurusan beragam masalah implementasi system paging, antara lain :
1. Backup instruksi yang terakhir dijalankan sebelum terjadi page fault
2. Buffer perangkat masukan/keluaran
3. Page yang dipakai bersama
4. Backing store
5. Paging daemon
6. Penangan Page fault
( Kinanthi W)
(Sumber : Bambang Harianto,”Sistem Operasi” )
C. SISTEM SEGMENTASI
Segmentasi memungkinkan pemrograman memandang memori sebagai berisi banyak ruang alamat atau segmen. Ruang-ruang alamat itu sepenuhnya independen. Tiap segmen berisi barisan linear alamat 0 samapai maksimum. Panjang tiap segmen dapat berbeda sampai panjang segmen maksimum. Dengan segmentasi pemrogrmana tidak berurusan dengan batasan-batasan memori yang disebabkan kapasitas memori utama.
Spesifikasi alamat pada memori bersegmen adalah dua dimensi. Alamat terdiri 2 bagian yaitu:
1. Nomor Segmen
2. Alamat pada segmen itu
Segmen adalah entitas logic. Segmen dapat berisi :
· Prosedur
· Array
· Stack
· Atau kumpulan variable scalar
Teknik segmentasi mempunyai sejumlah keunggulan disbanding ruang alamat tak bersegmen, yaitu:
1. Menyederhanakan penangan struktur data yang berkembang
2. Kompilasi ulang independen tanpa mentautkan kembali seluruh program
3. Memudahkan pemakaian memori bersama diantara proses-proses
4. Memudahkan untuk proteksi
Ø Segmentasi secara murni
Segmen-segmen dapat berukuran berbeda dan dinamis. Pengacuan-pengacuan memori berbentu (nomor segmen,offset).
Alamat maya adalah offset disegment. Tiap proses mempunyai tabel segmen. Ketika proses running alamat awal tabel dimuatkan ke register dasar. Nomor segmen digunakan untuk mencari descriptor segmen ditable segmen yang menyediakan alamat fisik awal segmen, panjangnya dan bit-bit proteksi. Alamat fisik dihitung dengan menambahkan alamat dasar segmen ke alamat maya.
Sistem Segmentasi
Sistem dengan memori maya dengan segmentasi murni adalah alamat maya adalah offset di segment, setiap proses mempunyai tabel segment dan pada saat proses running alamat awal maya tabel dimuatkan ke register dasar. Nomor segment digunakan mencari deskriptor segment di tabel segment yang menyediakan alamat fisik awal dari segment, panjang dan bit-bit proteksinya. Alamat fisik dihitung dengan menambahkan alamat dasar segment ke alamat maya.
Gambar. Skema Segmentasi
Keunggulan sistem ini dimana segment-segment tersebut saling berhubungan dengan unit-unit program, sehingga segment – segment indeal untuk proteksi dan pemakaian bersama.
Kelemahan sistem ini adalah dimana segment – segment berukuran bervariasi menyebabkan fragmentasi eksternal dan sulit menyelesaikan pertumbuhan dinamis. Segment-segment tidak memetakan blok-blok disk untuk memori maya secara alami.
Ø Memory Maya dan Segmentasi Maya
Perangkat keras memberikan pengacuan memori suatu segmen tertentu. Pilihan segmen dapat dibuat dengan sembarang kombinasi berikut :
· Instruksi
· Target dari suatu alamat
· Status saat itu
( Zulaikhah Nur FR)
(Sumber : Bambang Harianto,”Sistem Operasi” dan frandstino.blogspot.com/2010/07/sistem-paging.html)
Ø One level Paging
Nomor page maya digunakan sebagai indeks ke tabel page yang biasanya berlokasi dimemori utama. Isian table page berisi nomor page fisik dan bit-bit proteksi.
Keunggulan
Semua bentuk paging mengeliminasi fragmentasi eksternal dan menyederhanaknan alokasi dan pertumbuhan dinamis.
Kelemahan
Sejumlah besar ruang memori utama harus dicadangkan untuk tabel page sehingga menyediakan ruang alamat maya besar dengan page-page berukuran tertentu.
Ø Two level Paging
Translasi alamat maya ke alamat fisik lebih rumit, yaitu :
1. Pertama Indeks I ditambahkan ke alamat root atau dasar
2. Kedua, STE dibaca dari memori dan alamat dasarnya ditambah indeks 2 untuk memperoleh alamat isian tabel page
3. Ketiga, PTE dibaca dari memori untuk memperoleh nomor page fisik
Keunggulan
Mekanisme ini mengkombinasikan keunggulan segmentasi dan paging. Pemakaian bersama dapat dilakukan dilevel segmen, mereduksi kebutuhan isian-isian tabel page yang redundan.
Kelemahan
Ruang alamat maya sangat besar memerlukan junlah ruang besar table segmen yang harus disimpan dimemori utama dan harus kontigu.
Ø Three level Paging
Translasi nomor page maya ke nomor page fisik memerlukan tiga tahap. Tiap field indeks ditambahkan alamat dasar tabel yang berkorespondensi untuk menemukan isian tabel berikutnya.
Keunggulan
Mekanisme tabel page banyak tingkat untuk implementasi memori maya dengan ruang alamat sangat besar. Table page banyak tingkat memerlukan tabel page besar. Implementasi ruang memori maya sangat besar dengan tabel tidak terlalu banyak.
Kelemahan
Alokasi dan pertumbuhan dinamis tabel page tiga tingkat
Ø Four level Paging
Translasi nomor page maya ke nomor page fisik memerlukan empat tahap. Tiap field indeks ditambahkan alamat dasar tabel yang berkorespondensi untuk menemukan isian tabel berikutnya.
Keunggulan
Mekanisme ini berguna untuk program yang menggunakan ruang alamat memori yang sangat besar. Program-program LISP besar ynag secara kontinyu mengalokasikan dan melepaskan daerah memori adalah tipe aplikasi yang cocok dengan mekanisme ini.
Kelemahan
Kondisi terburuk yang mungkin adalah kondisi untuk translasi memerlukan sebnayk empat pengacuan memori, masing-masing menghasilakan page fault. Karena kebanyakan page hanya memiliki beberpa isian, tabel akan mempunyai fragmentasi internal sangat besar.
( Wengky Irawan )
(Sumber : Bambang Harianto,”Sistem Operasi” dan frandstino.blogspot.com/2010/07/sistem-paging.html)
D. Teknik Kombinasi Paging Dan Segmentasi
Teknik kombinasi pacing dan segmentasi adalah ruang alamat pemakai dibagi menjadi sejumlah segment sesuai dengan kehendak pemrogram. Segment tersebut dibagi menjadi sejumlah page berukuran tetap dan berukuran sama dengan page frame memori utama. Jika segment kurang dari ukuran page, maka segnent hanya memerlukan satu page.
Dari segi pandangan pemrogram, alamat maya masih berisi nomor segment dan offset di segment itu. Dari segi pandangan sistem, offset segment dipandang sebagai nomor page dan offset page untuk page di segment yang dispesifiksikan. Penggabungan dengan proses adalah tabel segment dan sejumlah tabel page, merupakan satu tabel persegment proses.
Saat proses running, register menyimpan alamat awal tabel segment untuk proses, pemroses menggunakan bagian nomor segment untuk mengindeks tabel segment proses guna menemukan tabel page untuk segment. Bagian angka page alamat maya digunakan untuk indeks tabel page dan mencari nomor page korespondensi. Angka tersebut kemudian dikombinasikan dengan bagian offset alamat maya untuk menghasilkan alamat nyata yang diinginkan.
( Muhammad Ridwan)
(Sumber : Bambang Harianto,”Sistem Operasi” dan frandstino.blogspot.com/2010/07/sistem-paging.html)
Tidak ada komentar:
Posting Komentar