ALGORITMA PENJADWALAN CPU

PENJADWALAN PADA PROSESOR ADA DUA :
A.Penjadwalan Satu Prosesor
Yang dimaksud satu buah prosesor ini adalah satu buah prosesor sebagai CPU/ Central Processing Unit . Hal ini ditekankan sebab ada beberapa perangkat yang memang memiliki prosesor tersendiri di dalam perangkatnya seperti VGA Card AGP, Optical Mouse, dll.
B. Penjadwalan Processor Jamak (Multi-Processor)
Prosesor-prosesor yang memiliki fungsi yang identik atau homogen. Maka setiap prosesor dapat digunakan untuk menjalankan proses-proses yang ada di antrian.
Dua pendekatan penjadwalan CPU dalam sistem prosesor jamak:
1. Proses Jamak Asimetris
2. Proses Jamak Simetris
Dari kedua penjadwalan di atas erat kaitannya dengan penjadwalan CPU. Konsep dasarnya yaitu Pada saat proses dijalankan terjadi siklus eksekusi CPU dan menunggu I/O yang disebut dengan siklus CPU-I/O burst. Eksekusi proses dimulai dengan CPU burst dan dilanjutkan dengan I/O burst, diikuti CPU burst lain, kemudian I/O burst lain dan seterusnya.
ALGORITMA PENJADWALAN
Penjadwalan CPU menyangkut penentuan proses-proses yang ada dalam ready queue yang akan dialokasikan pada CPU. Terdapat beberapa algoritma penjadwalan CPU seperti dijelaskan pada sub bab di bawah ini.
1. First-Come First-Served Scheduling (FCFS)
Proses yang pertama kali meminta jatah waktu untuk menggunakan CPU akan dilayani terlebih dahulu. Pada skema ini, proses yang meminta CPU pertama kali akan dialokasikan ke CPU pertama kali. Misalnya terdapat tiga proses yang dapat dengan urutan P1, P2, dan P3 dengan
waktu CPU-burst dalam milidetik yang diberikan sebagai berikut :
Process    Burst Time
P1 24
P2 3
P3 3
Gant Chart dengan penjadwalan FCFS adalah sebagai berikut :

Waktu tunggu untuk P1 adalah 0, P2 adalah 24 dan P3 adalah 27 sehingga rata-rata waktu tunggu adalah (0 + 24 + 27)/3 = 17 milidetik. Sedangkan apabila proses datang dengan urutan P2, P3, dan P1, hasil penjadwalan CPU dapat dilihat pada gant chart berikut :

Waktu tunggu sekarang untuk P1 adalah 6, P2 adalah 0 dan P3 adalah 3 sehingga ratarata waktu tunggu adalah (6 + 0 + 3)/3 = 3 milidetik. Rata-rata waktu tunggu kasus ini jauh lebih baik dibandingkan dengan kasus sebelumnya. Pada penjadwalan CPU dimungkinkan terjadi Convoy effect apabila proses yang pendek berada pada proses yang panjang. Algoritma FCFS termasuk non-preemptive. karena, sekali CPU dialokasikan pada suatu proses, maka proses tersebut tetap akan memakai CPU sampai proses tersebut melepaskannya, yaitu jika proses tersebut berhenti atau meminta I/O.
2 Shortest Job First Scheduler (SJF)
Pada penjadwalan SJF, proses yang memiliki CPU burst paling kecil dilayani terlebih dahulu. Terdapat dua skema :
1. Non preemptive, bila CPU diberikan pada proses, maka tidak bisa ditunda sampai CPU burst selesai.
2. Preemptive, jika proses baru datang dengan panjang CPU burst lebih pendek dari sisa waktu proses yang saat itu sedang dieksekusi, proses ini ditunda dan diganti dengan proses baru. Skema ini disebut dengan Shortest-Remaining-Time-First (SRTF). SJF adalah algoritma penjadwalan yang optimal dengan rata-rata waktu tunggu yang minimal. Misalnya terdapat empat proses dengan panjang CPU burst dalam milidetik.
Process              ArrivalTime        Burst Time
P1 0.0                        7
P2 2.0                        4
P3 4.0                       1
P4 5.0                        4
Penjadwalan proses dengan algoritma SJF (non-preemptive) dapat dilihat pada gantchart berikut :

Waktu tunggu untuk P1 adalah 0, P2 adalah 26, P3 adalah 3 dan P4 adalah 7 sehingga rata-rata waktu tunggu adalah (0 + 6 + 3 + 7)/4 = 4 milidetik.

Waktu tunggu untuk P1 adalah 9, P2 adalah 1, P3 adalah 0 dan P4 adalah 4 sehingga rata-rata waktu tunggu adalah (9 + 1 + 0 + 4)/4 = 3 milidetik.
4.3.3 Priority Scheduling
Algoritma SJF adalah suatu kasus khusus dari penjadwalan berprioritas. Tiaptiap proses dilengkapi dengan nomor prioritas (integer). CPU dialokasikan untuk proses yang memiliki prioritas paling tinggi (nilai integer terkecil biasanya merupakan prioritas terbesar). Jika beberapa proses memiliki prioritas yang sama, maka akan digunakan algoritma FCFS. Penjadwalan berprioritas terdiri dari dua skema yaitu non preemptive dan preemptive. Jika ada proses P1 yang datang pada saat P0 sedang berjalan, maka akan dilihat prioritas P1. Seandainya prioritas P1 lebih besar dibanding dengan prioritas P0, maka pada non-preemptive, algoritma tetap akan menyelesaikan P0 sampai habis CPU burst-nya, dan meletakkan P1 pada posisi head queue. Sedangkan pada preemptive, P0 akan dihentikan dulu, dan CPU ganti dialokasikan untuk P1. Misalnya terdapat lima proses P1, P2, P3, P4 dan P5 yang datang secara berurutan dengan CPU burst dalam milidetik.
Process    Burst Time      Priority
P1 10                     3
P2 1                      1
P3 2                      3
P4 1                      4
P5 5                      2
Penjadwalan proses dengan algoritma priority dapat dilihat pada gant chart berikut :

4 Round-Robin Scheduling
Konsep dasar dari algoritma ini adalah dengan menggunakan time-sharing. Pada dasarnya algoritma ini sama dengan FCFS, hanya saja bersifat preemptive. Setiap proses mendapatkan waktu CPU yang disebut dengan waktu quantum (quantum time) untuk membatasi waktu proses, biasanya 1-100 milidetik. Setelah waktu habis, proses ditunda dan ditambahkan pada ready queue. Jika suatu proses memiliki CPU burst lebih kecil dibandingkan dengan waktu quantum, maka proses tersebut akan melepaskan CPU jika telah selesai bekerja, sehingga CPU dapat segera digunakan oleh proses selanjutnya. Sebaliknya, jika suatu proses memiliki CPU burst yang lebih besar dibandingkan dengan waktu quantum,
maka proses tersebut akan dihentikan sementara jika sudah mencapai waktu quantum, dan selanjutnya mengantri kembali pada posisi ekor dari ready queue, CPU kemudian menjalankan proses berikutnya. Jika terdapat n proses pada ready queue dan waktu quantum q, maka setiap proses mendapatkan 1/n dari waktu CPU paling banyak q unit waktu pada sekali penjadwalan CPU. Tidak ada proses yang menunggu lebih dari (n-1)q unit waktu. Performansi algoritma round robin dapat dijelaskan sebagai berikut, jika q besar, maka yang digunakan adalah algoritma FIFO, tetapi jika q kecil maka sering terjadi context switch.
Misalkan ada 3 proses: P1, P2, dan P3 yang meminta pelayanan CPU dengan quantum-time sebesar 4 milidetik.
Process     Burst Time
P1 24
P2 3
P3 3
Penjadwalan proses dengan algoritma round robin dapat dilihat pada gant chart berikut :

Waktu tunggu untuk P1 adalah 6, P2 adalah 4, dan P3 adalah 7 sehingga rata-rata waktu tunggu adalah (6 + 4 + 7)/3 = 5.66 milidetik. Algoritma Round-Robin ini di satu sisi memiliki keuntungan, yaitu adanya keseragaman waktu. Namun di sisi lain, algoritma ini akan terlalu sering melakukan switching seperti yang terlihat pada Gambar 4-4. Semakin besar quantum-timenya maka switching yang terjadi akan semakin sedikit.

PENJADWALAN CPU

0

Penjadwalan CPU Dalam Sistem Operasi

Penjadwalan CPU
Penjadwalan CPU adalah pemilihan proses dari antrian ready untuk dapat dieksekusi. Penjadwalan CPU merupakan konsep dari multiprogramming, dimana CPU digunakan secara bergantian untuk proses yang berbeda. Suatu proses terdiri dari dua siklus yaitu Burst I/O dan Burst CPU yang dilakukan bergantian hingga proses selesai. Penjadwalan CPU mungkin dijalankan ketika proses:

1. running ke waiting time
2. running ke ready state
3. waiting ke ready state
4. terminates

Proses 1 dan 4 adalah proses Non Preemptive, dimana proses tersebut tidak bisa di- interrupt, sedangkan 2 dan 3 adalah proses Preemptive, dimana proses boleh di interrupt.
Pada saat CPU menganggur, maka sistem operasi harus menyeleksi proses-proses yang ada di memori utama (ready queue) untuk dieksekusi dan mengalokasikan CPU untuk salah satu dari proses tersebut. Seleksi semacam ini disebut dengan shortterm scheduler (CPU scheduler).

Komponen yang lain dalam penjadwalan CPU adalah dispatcher, Dispatcher adalah suatu modul yang akan memberikan kontrol pada CPU terhadap penyeleksian proses yang dilakukan selama short-term scheduling . Waktu yang diperlukan oleh dispatcher untuk menghentikan suatu proses dan memulai proses yang lain disebut dengan dispatch latency.
Jika dalam suatu proses Burst CPU jauh lebih besar daripada Burst I/O maka disebut CPU Bound. Demikian juga sebaliknya disebut dengn I/O Bound.
1. Penjadwalan Preemptive

Penjadwalan Preemptive mempunyai arti kemampuan sistem operasi untuk memberhentikan sementara proses yang sedang berjalan untuk memberi ruang kepada proses yang prioritasnya lebih tinggi. Penjadwalan ini bisa saja termasuk penjadwalan proses atau I/O. Penjadwalan Preemptive memungkinkan sistem untuk lebih bisa menjamin bahwa setiap proses mendapat sebuah slice waktu operasi. Dan juga membuat sistem lebih cepat merespon terhadap event dari luar (contohnya seperti ada data yang masuk) yang membutuhkan reaksi cepat dari satu atau beberapa proses. Membuat penjadwalan yang Preemptive mempunyai keuntungan yaitu sistem lebih responsif daripada sistem yang memakai penjadwalan Non Preemptive.
Dalam waktu-waktu tertentu, proses dapat dikelompokkan ke dalam dua kategori: proses yang memiliki Burst M/K yang sangat lama disebut I/O Bound, dan proses yang memiliki Burst CPU yang sangat lama disebut CPU Bound. Terkadang juga suatu sistem mengalami kondisi yang disebut busywait, yaitu saat dimana sistem menunggu request input(seperti disk, keyboard, atau jaringan). Saat busywait tersebut, proses tidak melakukan sesuatu yang produktif, tetapi tetap memakan resource dari CPU. Dengan penjadwalan Preemptive, hal tersebut dapat dihindari.
Dengan kata lain, penjadwalan Preemptive melibatkan mekanisme interupsi yang menyela proses yang sedang berjalan dan memaksa sistem untuk menentukan proses mana yang akan dieksekusi selanjutnya.
Lama waktu suatu proses diizinkan untuk dieksekusi dalam penjadwalan Preemptive disebut time slice/quantum. Penjadwalan berjalan setiap satu satuan time slice untuk memilih proses mana yang akan berjalan selanjutnya. Bila time slice terlalu pendek maka penjadwal akan memakan terlalu banyak waktu proses, tetapi bila time slice terlau lama maka memungkinkan proses untuk tidak dapat merespon terhadap event dari luar secepat yang diharapkan.

2. Penjadwalan Non Preemptive
Penjadwalan Non Preemptive ialah salah satu jenis penjadwalan dimana sistem operasi tidak pernah melakukan context switch dari proses yang sedang berjalan ke proses yang lain. Dengan kata lain, proses yang sedang berjalan tidak bisa di- interupt.
Penjadwalan Non Preemptive terjadi ketika proses hanya:
1. Berjalan dari running state sampai waiting state.
2. Dihentikan.
Ini berarti CPU menjaga proses sampai proses itu pindah ke waiting state ataupun dihentikan (proses tidak diganggu). Metode ini digunakan oleh Microsoft Windows 3.1 dan Macintosh. Ini adalah metode yang dapat digunakan untuk platforms hardware tertentu, karena tidak memerlukan perangkat keras khusus (misalnya timer yang digunakan untuk meng interupt pada metode penjadwalan Preemptive).

1. Shortest Job First (SJF)

Pendekatan  SJF berbeda dengan FCFS, algoritma SJF tergantung dengan panjang proses yang ada pada queue. Ketika CPU akan melakukan  proses, CPU akan memilik proses dengan CPU burst paling kecil. SJF dapat bekerja dengan mode preemptive maupun non-preemptive.

1. Round Robin (RR)

Round Robin hampir mirip dengan FCFS akan tetapi terdapat proses perpindahan antar proses dimana satu proses melakukan interupsi terhadap proses yang lainnya atau disebut juga dengan preemptive. Proses preemptive dengan menggunakan time quantum atau time slice.
Dengan time slice sebesar 4 ms, penjadwalan yang terjadi adalah sebagai berikut:
P1 mendapatkan kesempatan pada 4 ms (time slice) pertama, karena P1 > time slice maka P1 hanya akan diproses selama time slice, sisa P1 sebesar P1 – time slice akan di preemptive-kan. Selanjutnya penjadwalan akan beralih ke P2, karena P2 < time slice maka P2 diproses hingga selesai, setelah itu penjadwalan beralih ke P3 dan seterusnya.
Waiting Time P1 = 0 + (10 – 4) = 6
Waiting Time P2 = 4
Waiting Time P3 = 7
Average Waiting Time = (6 + 4 + 7 )/3 = 5.66 ms
Pada algoritma RR, tidak ada proses yang dikerjakan dalam satu waktu lebih dari time slice yang disediakan. Jika terdapat n proses pada queue dengan time slice sebesar q, maka setiap proses akan mendapatkan waktu 1/n dengan masing-masing proses sebesar q .Setiap proses akan menunggu setidaknya sebanyak (n-1)x q untuk proses selanjutnya. Sebagai contoh terdapat 5 proses dengan time slice sebesar 20 ms maka masing-masing proses akan mendapatkan waktu sebanyak 20 ms setiap 100 ms.
Performance dari RR tergantung pada ukuran time slice. Jika time slice terlalu besar maka RR akan sama atau mendekati performance FCFS. Akan tetapi jika time slice kecil maka muncul problem context switch yang terlalu banyak, yaitu proses perpindahan dari satu proses ke proses lain yang akan menimbulkan permasalahan. Hal ini terjadi karena perbedaan kecepatan processor dan memori, dengan terjadinya perpindahan yang terlalu sering proses pembacaan CPU ke memori dan sebaliknya akan membebani sistem.

CONTOH SOAL ROUND ROBIN

SOAL ROUND ROBIN DENGAN WAKTU TIBA BERBEDA DAN QUANTUM 2

Tabel Proses

Mencari AWT ( Average Waiting Time )


Mencari Turn Around Time