November 1, 2012

MULTITASKING, KONKURENSI DAN THREAD




MULTITASKING, KONKURENSI, DAN THREAD


1.   MULTITASKING
            Multitasking adalah sebuah metode dimana banyak pekerjaan (proses) diolah dengan menggunakan sumber daya CPU yang sama dalam waktu yang hampir bersamaan. Dalam kasus sebuah computer dengan prosesor tunggal, hanya satu in instruksi yang dapat bekerja dalam satu waktu, berarti bahwa CPU tersebut secara aktif mengolah instruksi untuk satu pekerjaan tersebut.
            Multitasking memecahkan masalah ini dengan menjadwalkan pekerjaan mana yang dapat berjalan dalam satu waktu, dan kapan pekerjaan yang lain menunggu untuk diolah dapat dikerjakan. Kondisi mengalokasikan CPU dari pekerjaan satu ke pekerjaan yang lain disebut context switch. Ketika context switch terjadi dengan sangat cepat, kondisi ini cukup memberikan ilusi pengolahan-paralel. Bahkan dalam  komputer yang memiliki lebih dari satu CPU (multi-processor) multitasking memperbolehkan lebih banyak pekerjaan dijalankan dibanding dengan jumlah CPU yang tersedia.
Sistem operasi komputer dapat juga mengadopsi berbagai macam strategi penjadwalan, yang secara garis besar dapat dikategorikan sebagai berikut:
·         Dalam system multi-program, pekerjaan yang sedang diolah terus berjalan hingga membutuhkan suatu operasi yang memerlukan interaksi dari luar. Siatem multi-program didesain untuk memaksimalkan penggunaan CPU.
·         Dalam system time-sharing, pekerjaan yang sedang diolah diharuskan melepaskan kerja CPU, baik secara sukarela atau dari interaksi luar, seperti interupsi-perangkat-keras. Sistem time-sharing didesain untuk memperbolehkan beberapa program seolah diproses secara bersamaan.
·         Dalam system real-time, beberapa program ang sedang menunggu dijamin untuk mendapatkan pengolahan dari CPU ketika interaksi luar terjadi. Sistem real-time didesain untuk melakukan control mekanik seperti robot-robot industry, yang memerlukan ketepatan pemrosesan.
Saat ini, penggunaan time-sharing jarang digunakan, dan digantikan dengan multitasking.
Contoh sistem operasi jenis ini antara lain adalah linux. Linux adalah sistem operasi yang multitasking dan multiuser seperti kebanyakan SO yang ada pada saat ini. Multitasking pada linux artinya linux bisa atau mampu menjalankan beberapa proses dalam waktu yang bersamaan.
Seperti contoh pada saat kita menjalan kan aplikasi web browser kita juga bisa menjalankan aplikasi kompresi file. Sedangkan multiuser pada linux adalah user bisa login ke dalam sistem secara bersamaan, dengan artinya user bisa menggunakan satu sistem secara bersamaan dalam satu waktu. Multitasking dan multiuser pada sistem operasi merupakan satu keharusan dalam masa ini.
Banyak proses dijalankan hampir bersamaan, masing-masing proses mendapat bagian memori dan kendali tersendiri. Program yang dijalankan bersifat :
1.   Tidak bergantung (Independent) proses terpisah satu dari lainnya & tidak berpengaruh.
2.   Satu program pada satu saat (one program at any instant), pada satu waktu hanya satu proses yang dilayani pemroses, menggunakan interleave bukan overlap diantara program-program.
Keuntungasn system ini adalah:
·         Suatu perintah dapat dilaksanakan secara tuntas sampai berakhir dengan prioritas tertinggi.
·         Mampu memproses lebih dari satu perintah dalam waktu yang bersamaan.hal ini dapat terjadi karena kemampuan membagi sumber daya yang tersedia. Jika suatu perintah datang membutuhkan sumber daya media simpan menyelesaikan perintah/pekerjaan yang telah ditentukan, apabila datang perintah lain yang membutuhkan sumber daya memori misalnnya, perintah tersebut dapat langsung dikerjakan tanpa menunggu perintah sebelumnya selesai dierjakan.
Kelemahan dari sistem ini adalah jika terdapat banyak perintah, maka akan terjadi antian perintah yang cukup panjang. Pengguna harus menunggu perintah selesai dilaksanakan untuk memasukkan perintah selanjutnya.
Manfaat metode ini akan terasa ketika banyak terdapat perintah yang menggunakan sumber daya yang berbeda, sehingga rangkaina perintah dapat diselesaikan dengan lebih cepat.


2.   KONKURENSI
            Konkurensi adalah proses-proses (lebih dari satu proses) yang terjadi pada saat bersamaan. Konkurensi merupakan landasan umum perancangan sistem operasi. Proses-proses disebut konkuren jika proses-proses berada pada saat yang sama. Pada proses-proses konkuren yang berinteraksi mempunyai beberapa masalah yang harus diselesaikan:
a.       Mutual Exclusion
b.      Sinkronisasi
c.       Deadlock
d.      Startvation

A.  Prinsip-Prinsip Konkurensi
Konkurensi meliputi hal-hal sebagai berikut :
•    Alokasi waktu pemroses untuk proses-proses.
•    Pemakaian bersama dan persaingan untuk mendapatkan sumber daya.
•    Komunikasi antarproses.
•    Sinkronisasi aktivitas banyak proses.
Konkurensi dapat muncul pada konteks berbeda, antara lain:
a.    Banyak aplikasi (multiple application).
Multiprogramming memungkinkan banyak proses sekaligus dijalankan. Proses-proses dapat berasal dari aplikasi-aplikasi berbeda. Pada sistem multiprogramming bisa terdapat banyak aplikasi sekaligus yang dijalankan di sistem komputer.
b.    Aplikasi terstruktur.
Perluasan prinsip perancangan modular dan pemrograman terstruktur adalah suatu aplikasi dapat secara efektif diimplementasikan sebagai sekumpulan proses. Dengan sekumpulan proses, maka tiap proses menyediakan satu layanan spesifik tertentu.
c.     Struktur sistem operasi.
Keunggulan strukturisasi dapat juga diterapkan ke pemrograman sistem. Beberapa sistem operasi aktual yang dipasarkan dan yang sedang dalam riset telah diimplementasikan sebagai sekumpulan proses. Sistem operasi bermodelkan client/server menggunakan pendekatan ini.
d.   Untuk Strukturisasi Satu Proses.
Saat ini untuk peningkatan kinerja maka satu proses dapat memiliki banyak thread yang independen. Thread-thread tersebut harus dapat bekerjasama untuk mencapai tujuan proses.

B.  Interaksi Antar Proses
Pada sistem dengan banyak proses (kongkuren), terdapat 2 katagori interaksi, yaitu:
a.    Proses-proses Saling Tidak Peduli (Independen).
Proses-proses ini tidak dimaksudkan untuk bekerja untukmencapai tujuan tertentu. Pada multiprogramming dengan proses-proses independen, dapat berupa batch atau sesi interaktif, atau campuran keduanya.
b.     Proses-proses Saling Mempedulikan Secara Tidak Langsung.
Proses-proses tidak perlu saling mempedulikan identitas proses-proses lain, tapi sama-sama mengakses objek tertentu, seperti buffer masukan/keluaran. Proses-proses itu perlu bekerja sama (cooperation) dalam memakai bersama objek tertentu.

C.  Kesulitan- Kesulitan yang Ditimbulkan Konkurensi
Masalah yang dihadapi proses-proses kongkurensi pada multiprogramming dan multiprocessing serupa, yaitu: kecepatan eksekusi proses-proses di sistem tidak dapat diprediksi. Beberapa kemungkinan yang terjadi tidak dapat diprediksi seperti:
a.    Kecepatan proses pada sistem tergantung pada beberapa hal, antara lain:
·  Aktivitas proses-proses lain.
·  Cara sistem operasi menangani interupsi
·  Kebijaksanaan penjadwalan yang dilakukan oleh sistem operasi.
b.    Beberapa kesulitan yang dapat muncul, di antaranya adalah:
·  Pemakaian bersama sumber daya global.
Jika dua proses menggunakan variabel global yang sama, serta keduanya membaca dan menulis variabel itu maka urutan terjadinya pembacaan dan penulisan terhadap variabel itu menjadi kritis.
·  Pengelolaan alokasi sumber daya agar optimal
Jika proses A meminta suatu kanal masukan/keluaran tertentu dan dapat terjadi kemudian proses A di suspend sebelum menggunakan kanal itu. Jika sistem operasi mengunci kanal tersebut dan orang lain tidak dapat menggunakannya, maka akan terjadi inefisiensi.
·  Pencarian kesalahan pemrograman.
Pencarian kesalahan pada pemrograman kongkuren lebih sulit dibanding pencarian kesalahan pada program-program sekuen.
c.    Proses-proses konkuren mengharuskan beberapa hal yang harus ditangani, antara lain:
·  Sistem operasi harus mengetahui proses-proses yang aktif.
·  Sistem operasi harus mengalokasikan dan mendealokasikan beragam sumber daya untuk tiap proses aktif. Sumber daya yang harus dikelola, antara lain:
                             i.     Waktu pemroses
                           ii.     Memori
                         iii.     Berkas-berkas
                         iv.     Perangkat I/O
·  Sistem operasi harus memproteksi data dan sumber daya fisik masing-masing proses dari gangguan proses-proses lain.
·  Hasil-hasil proses harus independen terhadap kecepatan relatif proses-proses lain dimana eksekusi dilakukan.

D.  Pokok Penyelesaian Masalah Konkurensi
Pada dasarnya penyelesaian masalah kongkurensi terbagi menjadi 2, yaitu:
1.    Mengasumsikan adanya memori yang digunakan bersama.
2.    Tidak mengasumsikan adanya memori yang digunakan bersama.
Adanya memori bersama lebih memudahkan penyelesaian masalah kongkurensi. Metode memori bersama dapat dipakai untuk singleprocessor ataupun multiprocessor yang mempunyai memori bersama. Penyelesaian ini tidak dapat digunakan untuk multiprocessor tanpa memori bersama atau untuk sistem tersebar.


3.   THREAD
Thread adalah unit dasar dari penggunaan CPU, yang terdiri dari thread ID, program counter, set register, dan stack. Thread juga sering disebut Lightweight process. Thread berbagi code section, data section, dan sumber daya sistem operasi dengan thread lain yang termasuk dalam proses yang sama.
Keuntungan dari thread adalah :
·         Responsiveness : Melakukan multithreading pada aplikasi yang interaktif dapat membuat program terus berjalan meskipun bagian dari program tersebut diblok atau sedang menjalankan operasi yang panjang, karena itu dapat meningkatkan respon kepada user.
·         Resource sharing : sebuah aplikasi dapat mempunyai beberapa thread yang berbeda dalam sebuah alamat memori yang sama karena Thread berbagi memori dan sumber daya dari proses yang memilikinya.
·         Economy: karena mahal untuk mengalokasikan memori dan sumber daya untuk pembuatan proses. Alternatifnya adalah dengan penggunaan thread sebab thread berbagi sumber daya dari proses yang memilikinya oleh sebab itu akan lebih ekonomis untuk membuat sebuah thread.
·         Utilization of multiproccesor architectures: keuntungan dari multithreading dapat meningkat secara drastis dalam arsitektur multiprosesor, dimana setiap thread dapat berjalan secara pararel pada prosesor yang berbeda.

User threads didukung diatas kernel dan diimplementasikan oleh thread library pada level user. Library mendukung pembuatan thread, penjadwalan, dan manajemen tanpa dukungan dari kernel. Karena kernel tidak menyadari adanya user-level threads maka pembuatan semua thread dan penjadwalan dilakukan di dalam user space tanpa intervensi dari kernel. Kernel threads didukung secara langsung dari sistem operasi. Pembuatan thread, penjadwalan, dan manajemen dilakukan oleh sistem operasi, secara umum kernel threads lebih lambat untuk dibuat dan diatur dibanding user thread.
Fasilitas thread adalah mekanisme yang berguna yang diadopsi pada beberapa OS baru untuk mendukung resource sharing dan akses konkuren. Penggunaan thread sepadan dengan penggunaan system call “fork” dihasilkan dengan program counter baru, atau thread control dan mengeksekusinya dalam ruang alamat yang sama. Thread bekerjasama dengan thread yang lain dalam penggunaan bagian kode, bagian data, resource; seperti open file dan sinyal secara kolektif yang sering disebut task.
Dengan menggunakan fasilitas thread, CPU dapat secara ekstensif membagi di antara peer thread tanpa menggunakan manajemen memori. Meskipun context switch pada thread masih memerlukan register set switch, tetapi pembuatan thread lebih murah dibandingkan dengan context switch di antara proses heavy-weight.
Beberapa sistem mengimplementasikan “user-level threads” pada user-level library daripada melalui system call :
·         Sehingga switching thread tidak perlu memanggil OS dan menyebabkan interrupt ke kernel
·         Switching antara user-level thread dapat dilakukan secara independent dari OS (dapat dilakukan lebih cepat)

No comments:

Post a Comment

About