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.