SISTEM OPERASI

Manajemen Memori

Disusun Oleh :

Zamri : 14111076

FAKULTAS TEKNOLOGI INFORMASI

UNIVERSITAS MERCUBUANA YOGYAKARTA

2016

2

Daftar Isi

Manajemen Memori ........................................................................................................................3

1. Hierarki Organisasi Memori Pada Sistem Komputer .........................................................3

2. Pengalamatan Memori ........................................................................................................ 6

2.1.Pengalamatan secara fisik (Physical / absolute address) .............................................. 6

2.2.Pengalamatan Relative .................................................................................................. 6

2.3.Pengalamatan Logical ................................................................................................... 7

3. Overlay ................................................................................................................................ 8

4. Dynamic Loading................................................................................................................ 9

5. Dynamic Linking .............................................................................................................. 10

6. Memory Virtual ................................................................................................................ 10

7. Mekanisme Demand Paging ............................................................................................. 12

7.1.Langkah-langkah swap-in ........................................................................................... 12

7.2.Keuntungan demand paging ....................................................................................... 13

7.3.Demand Paging butuh perangkat keras....................................................................... 13

7.4.Cara-cara untuk mengatasi page fault ......................................................................... 14

Daftar Pustaka ............................................................................................................................... 15

3

MANAJEMEN MEMORI

Manajemen memori adalah suatu tindakan untuk mengelola memori komputer.

Managemen memori digunakan untuk mencegah suatu proses dari penulisan dan pembacaan

oleh proses lain yang dialokasikan di primary memory, mengatur swapping antara memori utama

dan disk ketika memori utama terlalu kecil untuk memegang semua proses.

Fungsi managemen memori yaitu :

Mengelola informasi yang digunakan dan tidak digunakan

Mengalokasikan memori ke proses yang memerlukan.

Mendealokasikan memori dari proses yang telah selesai.

Mengelola swapping atau paging antara memori utama dan disk.

1. Hierarki Organisasi Memori Pada Sistem Komputer

Hierarki organisasi memori dalam sistem komputer merupakan sebuah pedoman yang

dilakukan oleh para perancang demi menyetarakan kapasitas, waktu akses, dan harga

memori untuk tiap bitnya.

Hierarki memori disusun berdasarkan :

Waktu akses (semakin ke bawah semakin lambat, dan semakin ke atas semakin

cepat),

Kapasitas (semakin ke bawah semakin besar, dan semakin ke atas semakin kecil),

Jarak dengan prosesor (semakin ke bawah semakin jauh, dan semakin ke atas

semakin cepat),

Harga memori tiap bitnya (semakin ke bawah semakin murah, dan semakin ke

atas semakin mahal).

4

Register adalah memori berukuran kecil yang memiliki kecepatan akses yang tinggi.

Register ini digunakan untuk menyimpan data dan instruksi yang sedang diproses,

sementara itu data lain yang belum diproses akan tersimpan di dalam main memory

menunggu untuk diproses.

Bagian-bagian register yaitu:

o Instruction Register (IR) berfungsi untuk menyimpan instruksi yang diproses,

o Program Counter (PC) berfungsi untuk menyimpan alamat lokasi main memory

yang berisi instruksi yang sedang diproses,

o General Purpose Register (GPR) memiliki berbagai fungsi yang berhubungan

dengan data yang sedang diproses misalnya menampung data yang sedang

diproses dan menampung hasil proses,

o Memory Data Register (MDR) berfungsi untuk menampung data/instruksi yang

dikirimkan dari main memory ke CPU atau menampung data yang akan disimpan

ke main memory

o Memory Address Register (MAR) berfungsi untuk menampung alamat

data/instruksi pada main memory yang akan diambil/diletakkan.

Cache Memory merupakan memori berkecepatan tinggi yang sifatnya sementara. Cache

memory berfungsi sebagai tempat menyimpan data/instruksi sementara yang diperlukan

prosesor untuk mempercepat akses data pada komputer karena cache menyimpan

5

data/informasi yang telah diakses oleh suatu buffer sehingga meringankan kinerja

komputer.

Cara kerja memori cache yaitu,

o Jika prosessor membutuhkan data pertama dia akan mencarinya di cache memory,

o Jika data ditemukan prosesor akan membacanya dengan delay yang sangat kecil,

o Jika data tidak ditemukan maka prosessor akan mencarinya pada RAM yang

kecepatannya lebih rendah.

Main Memory adalah memori utama di komputer dalam bentuk array yang disusun

word/byte, kapasitas susunan bisa sampai 1 juta susunan. Main memory digunakan

sebagai media penyimpanan data yang berkaitan dengan CPU atau perangkat I/O.

Memori Utama terbagi menjadi 2 jenis yaitu:

o Read Only Memory (ROM) adalah memori yang hanya bisa membaca,

o Random Acces Memory (RAM) adalah memori tempat penyimpanan data

sementara pada saat komputer dijalankan dan diakses secara acak. Semakin besar

kapasitas RAM maka semakin cepat pula kinerja suatu komputer.

Cache Disk sebenarnya merupakan memori yang digunakan dalam main memory untuk

membantu kerja magnetic disk.

Magnetic Disk adalah piringan bundar yang terbuat dari bahan tertentu dengan

permukaan yang dilapisi bahan magnetic. Mekanisme baca / tulis yang digunakan disebut

head yaitu kumparan pengkonduksi (conducting coil) selama operasi pembacaan dan

penulisan. Head bersifat stationer sedangkan piringan bergerak-gerak di bawahnya

biasanya yang menggantung di atas permukaan dan tertahan pada sebuah bantalan udara.

Magnetic Tape adalah model utama dari secondary memory yang juga dipakai untuk alat

I/O dimana informasi dimasukkan ke dalam CPU dari tape dan informasi diambil dari

CPU lalu disimpan ke tape lainnya.

6

Optic Disk merupakan sebuah tempat penyimpanan data elektronik yang bisa diubah,

ditulis, dan bisa dibaca. Cara kerjanya yaitu dengan menggunakan prinsip sinar laser

yang disuntikan ke dalam bidang disk yang mampu menyimpan data.

2. Pengalamatan Memori

Merupakan penempatan alamat pada ruang memory pada suatu sistem komputer.

Tugas untuk mereferensi kode instruksi atau data di memori utama secara tepat

merupakan tanggung jawab dari compiler. Compiler berfungsi mengubah source code

yang ditulis programmer menjadi file yang berisi kode instruksi program yang dapat

dijalankan prosessor. Dalam menentukan alamat instruksi atau data, compiler mengacu

pada metode pengalamatan memori yang dipakai sistem komputer.

Secara garis besar metode pengalamatan memori dapat dibedakan atas :

2.1. Pengalamatan secara fisik (Physical / absolute address)

Pada pengalamatan memori secara fisik, alamat yang ditulis pada kode

instruksi program hasil kompilasi merupakan alamat fisik memory utama yang

sesungguhnya. Konsekuensinya adalah pada saat penyalinan image proses ke

memori utama, maka kode instruksi dan data program harus disalin pada posisi

yang sesuai dengan referensi tersebut. Pada saat eksekusi, prosesor akan memproses

alamat pada kode instruksi program secara langsung tanpa melakukan translasi

alamat memori.

2.2. Pengalamatan Relative

Pengalamatan relative terutama digunakan pada sistem yang menggunakan

alokasi memori berurut, dimana keseluruhan image proses harus terletak di satu

area memori yang utuh. Alamat pada kode instruksi program merupakan alamat

relative (offset) terhadap posisi awal program. Pada saat image proses dari program

tersebut disalin atau dialokasikan ke memori utama, alamat awal memorinya dicatat

ke suatu register alokasi. Pada saat eksekusi, pengaksesan alamat akan ditranslasi

dengan menjumlahkan alamat referensi pada instruksi dengan isi registrasi alokasi

untuk mendapatkan alamat fisik memori yang akan benar-benar diakses. Umumnya

7

proses translasi ini dilakukan menggunakan perangkat keras khusus yang disebut

dengan MMU(Memory Management Unit).

2.3. Pengalamatan Logical

Pada pengalamatan secara logika, alamat yang ada pada kode program

merupakan suatu alamat logika yang masih perlu diterjemahkan atau ditranslasikan

ke alamat fisik memori utama pada saat eksekusi. Umumnya, translasi alamat untuk

pengalamatannya secara logika terjadi pada saat eksekusi. Kelebihan pengalamatan

ini adalah relokasi program dapat dilakukan secara fleksibel, bahkan ruang atau

kapasitas alamat logika program dapat lebih besar dari kapasitas fisik memori

utama. Misalnya program dapat menggunakan ruang alamat logika sebesar 2Giga,

sedangkan emori utama fisik di mana program tersebut dijalankan hanya memiliki

kapasitas 256 Mega

8

3. Overlay

Overlay adalah suatu teknik pemrograman yang berfungsi membagi program yang

besar menjadi bagian yang kecil sehingga dapat dimuat secara parsial ke dalam suatu

page memori yang berukuran lebih kecil. Teknik overlay ini digunakan terutama pada

sistem informasi dengan manajemen memori partisi statis. Dengan menggunakan teknik

overlay maka hanya sebagian kode intruksi program saja yang akan disalinkan ke partisi

tersebut dan jika bagian lain dari program dibutuhkan maka akan dilakukan replacement

pada area overlay program tersebut. Sehingga dengan menggunakan teknik overlay ini

program yang berukuran besar tetap bisa dijalankan pada OS (Operating System), atau

Sistem Operasi dengan model manajemen memori partisi statis. Penggunaan overlay

terbatas untuk beberapa sistem yang mempunyai jumlah memori fisik terbatas dan

kekurangan dukungan H/W untuk teknik yang lebih lanjut.

Misalnya:

Apabila semua diletakkan di memori memerlukan 200K. Jika hanya tersedia tempat

150K, proses tidak dapat dijalankan. Pass 1 dan pass 2 tidak perlu berada di memori pada

waktu yang sama. Dengan menggunakan overlay, rutin dibagi dalam 2 overlay. Overlay

A adalah tabel symbol, rutin umum dan pass1 (membutuhkan total 120K) dan overlay B

9

terdiri dari tabel symbol, rutin umum

dan pass 2 (membutuhkan 130K).

Ditambahkan 10K untuk driver

overlay dan dimulai dari overlay A.

Setelah selesai dijalankan overlay B

dengan mengganti tempat dari

overlay A.

4. Dynamic Loading

Dynamic loading merupakan suatu routine tidak diload sampai dipanggil.

Semua routine disimpan pada disk sebagai format relocatable load.

Mekanisme dasar :

Program utama diload dahulu dan dieksekusi

Bila suatu routine perlu memanggil routine yang lain, routine yang dipanggil lebih

dahulu diperiksa apakah routine yang dipanggil sudah diload. Jika tidak,

relocatable linking loader dipanggil untuk meload routine yang diminta ke

memori dan mengupdate tabel alamat dari program yang mencerminkan

perubahan ini.

Keuntungan dari dynamic loading adalah :

Rutin yang tidak digunakan tidak pernah di-load

Cocok untuk kode dalam jumlah besar

Digunakan untuk menangani kasus-kasus yang jarang terjadi seperti error routine

Tidak memerlukan dukungan khusus dari sistem operasi. Sistem operasi hanya

perlu menyediakan beberapa rutin pustaka untuk implementasi dynamic loading.

10

5. Dynamic Linking

Konsep dynamic linking sama dengan dynamic loading.

Karena Pada saat loading, linking ditunda hingga waktu eksekusi.

Program-program user tidak perlu menduplikasi system library karena :

System library dipakai bersama

Mengurangi pemakaian space

Satu rutin library di memori digunakan secara bersama oleh sekumpulan proses

Contoh : DLL Win32

Mekanisme menggunakan stub (potongan kecil yang mengindikasikan bagaimana

meload library jika routine tidak tersedia saat itu) :

Saat stub dieksekusi, ia akan memeriksa apakah rutin ybs sudah berada di

dalam memori(diakses oleh proses lain yang run), kalau belum ada maka rutin

tersebut diload

Stub menempatkan dirinya pada alamat rutin dan mengeksekusi rutin tersebut

Dynamic Linking membutuhkan beberapa dukungan dari OS, misal :

Bila proses-proses di memori utama saling diproteksi, maka SO melakukan

pengecekan apakah rutin yang diminta berada diluar alamat.

Beberapa proses diijinkan untuk mengakses memori pada alamat yang sama.

File dynamic linking berekstensi :

o .dll

o .sys

o .drv

6. Memory Virtual

Memori virtual adalah sebuah mekanisme yang digunakan oleh aplikasi untuk

menggunakan sebagian dari memori sekunder seolah-olah ia menggunakannya

sebagai RAM fisik yang terinstal di dalam sebuah sistem. Mekanisme ini beroperasi

dengan cara memindahkan beberapa kode yang tidak dibutuhkan ke sebuah berkas di

dalam hard drive yang disebut dengan :

11

Swap file ,

Page file atau

Swap partition

Setiap program yang dijalankan harus berada di memori. Memori merupakan suatu

tempat penyimpanan utama (primary storage) yang bersifat sementara (volatile). Ukuran

memori yang terbatas dapat menimbulkan masalah bagaimana menempatkan program

yang berukuran yang lebih besar dari ukuran memori fisik (memori utama) dan

masalah penerapan

multiprogramming yang membutuhkan tempat yang lebih besar di memori.

Memori virtual memisahkan antara memori logis dan memori fisiknya. Memori logis

merupakan kumpulan

keseluruhan halaman dari

suatu program. Tanpa

memori virtual, memori

logis akan langsung

dibawa ke memori fisik

(memori utama). Di

sinilah memori virtual

melakukan pemisahan

dengan menaruh memori

logis ke secondary

storage (disk sekunder) dan hanya membawa halaman yang diperlukan ke memori utama

(memori fisik). Teknik ini menempatkan keseluruhan program di disk sekunder dan

membawa halaman-halaman yang diperlukan ke memori fisik sehingga memori utama

hanya akan menyimpan sebagian alamat proses yang sering digunakan dan sebagian

lainnya akan disimpan dalam disk sekunder dan dapat diambil sesuai dengan kebutuhan.

Jadi jika proses yang sedang berjalan membutuhkan instruksi atau data yang terdapat

pada suatu halaman tertentu maka halaman tersebut akan dicari di memori utama. Jika

halaman yang diinginkan tidak ada maka akan dicari ke disk sekunder.

12

Pemisahan antara “ user logical memory” (virtual) dengan “ physical memory ”

atau melihat memori sebagai “ cache ” dan disk sebagai “memori”.

Logical address space (program) dapat lebih besar dari alokasi memori fisik yang

diberikan.

Hanya sebagian kecil dari program yang harus berada di memori untuk eksekusi.

Terdapat mekanisme untuk melakukan alokasi dan dealokasi page (swapped

out dan in) sesuai dengan kebutuhan (referensi program).

Terdapat bagian dari disk menyimpan sisa page (program) yang sedang dijalankan

di memori.

Dapat diimplementasikan melalui :

1. Demand Paging yaitu dengan menerapkan konsep pemberian halaman pada

proses

2. Demand segmentation, lebih kompleks diterapkan ukuran segmen yang

bervariasi.

7. Mekanisme Demand Paging

Sistem Demand Paging sama halnya dengan sistem paging dengan swapping. Proses-

proses tersebut disimpan ke memori sekunder, jika proses akan dieksekusi maka dipindah

ke memori. Sebuah page tidak pernah ditukar ke memori kecuali page diperlukan. Jumlah

frame di memori utama tergantung tingkat multiprogramming. Semakin tinggi tingkat

multiprogramming, semakin sedikit jatah frame untuk tiap proses. Menggunakan bit

valid/invalid di page table. Misal: bit 1 berada di memori utama, bit 0 berada di swap

space. Jika berstatus invalid, maka trap page fault akan dibangkitakan agar ditangani

lebih lanjut oleh rutin SO yaitu: page fault handler. Rutin page fault handler akan

menangani operasi swap-in terhadap page yang diperlukan.

7.1. Langkah-langkah swap-in :

Mencari frame memori utama yang kosong. Jika tidak ada dipilih salah satu

page dalam frame (victim page) untuk di swap-out.

Swap-in Memperbarui rekaman di page table

13

Mengubah validation=1

Restart.

7.2. Keuntungan demand paging :

Sedikit I/O yang dibutuhkan

Sedikit memori yang dibutuhkan

Respon yang lebih cepat

Dapat melayani banyak user

7.3. Demand Paging butuh perangkat keras :

Page table “valid-invalid bit”

Valid (“1”) -> pages berada di memori

Invalid (“0”) -> pages berada di disk

Memori sekunder, untuk menyimpan proses yang belum ada di memori

Jika suatu proses menginginkan page, namun page tersebut belum ada pada

memori utama, maka akan terjadi page fault.

14

7.4. Cara-cara untuk mengatasi page fault:

Mengecek tabel internal (biasanya tersimpan dalam PCB) untuk

menentukan bit referensi valid atau invalid

Jika referensi invalid, maka proses dihentikan,jika valid tapi proses belum

dikenali maka page tersebut akan dikenali kemudian cari frame kosong

Dilakukan penjadwalan operasi disk untuk membaca pageyang diinginkan

ke lokasi frame yang baru

Jika pembacaan disk sudah selesai, maka internal table diperbaiki (ubah

validation bit menjadi “1” yang berarti page telah ada di memori)

Ulangi instruksinya dari awal

15

Daftar Pustaka

http://tkj.arka.web.id/2014/10/pengertian-manajemen-memori.html

http://deviachrista.blogspot.co.id/2013/06/pengertian-manajemen-memory-memory.html

http://flowerseventeen.blogspot.co.id/2016/04/hirarki-dan-karakteristik-memori.html

http://informatikateknologi.blogspot.co.id/2015/06/sistem-hirarki-pada-komputer.html

http://shony0058.blogspot.co.id/2009/10/pengalamatan-memory.html

http://suligiani.blogspot.co.id/2009/07/pengalamatan-logical-relative-dan.html

http://www.elektroindonesia.com/elektro/li0602.html

http://sudarmonovirgo.blogspot.co.id/2012/08/sistem-operasi.html

http://defibungsyu.blogspot.co.id/2013/02/pengertian-virtual-memory.html

http://opensource.telkomspeedy.com/repo/abba/v06/Kuliah/SistemOperasi/2003/49/produk/Siste

mOperasi/c56.html