Proses dan Thread
2.1. Proses
Satu selingan pada diskusi kita mengenai sistem operasi yaitu bahwa ada sebuah pertanyaan mengenai apa untuk menyebut semua aktivitas CPU. Sistem batch mengeksekusi jobs, sebagaimana suatu sistem time-shared telah menggunakan program pengguna, atau tugas-tugas/ pekerjaan-pekerjaan. Bahkan pada sistem tunggal, seperti Microsoft Windows dan Macintosh OS, seorang pengguna mampu untuk menjalankan beberapa program pada saat yang sama: sebuah Word Processor, Web Browser, dan paket e-mail.
Bahkan jika pengguna dapat melakukan hanya satu program pada satu waktu, sistem operasi
perlu untuk mendukung aktivitas program internalnya sendiri, seperti managemen memori. Dalam
banyak hal, seluruh aktivitas ini adalah serupa, maka kita menyebut seluruh program itu proses-proses (processes).
2.1.1. Konsep Dasar dan Definisi Proses
Secara informal; proses adalah program dalam eksekusi. Suatu proses adalah lebih dari kode program, dimana kadang kala dikenal sebagai bagian tulisan. Proses juga termasuk aktivitas yang sedang terjadi,
sebagaimana digambarkan oleh nilai pada program counter dan isi dari daftar prosesor/ processor’s register. Suatu proses umumnya juga termasuk process stack, yang berisikan data temporer (seperti parameter metoda, address yang kembali, dan variabel lokal) dan sebuah data section, yang berisikan variabel global.
2.1.2. Keadaan Proses
Sebagaimana proses bekerja, maka proses tersebut merubah state (keadaan statis/ asal). Status dari
sebuah proses didefinisikan dalam bagian oleh aktivitas yang ada dari proses tersebut. Tiap proses
mungkin adalah satu dari keadaan berikut ini:
• New: Proses sedang dikerjakan/ dibuat.• Running: Instruksi sedang dikerjakan.
• Waiting: Proses sedang menunggu sejumlah kejadian untuk terjadi (seperti sebuah penyelesaian I/O atau penerimaan sebuah tanda/ signal).
• Ready: Proses sedang menunggu untuk ditugaskan pada sebuah prosesor.
• Terminated: Proses telah selsesai melaksanakan tugasnya/ mengeksekusi.
Nama-nama tersebut adalah arbitrer/ berdasar opini, istilah tersebut bervariasi disepanjang sistem
operasi. Keadaan yang mereka gambarkan ditemukan pada seluruh sistem. Namun, sistem operasi
tertentu juga lebih baik menggambarkan keadaan/ status proses. Adalah penting untuk menyadari bahwa hanya satu proses dapat berjalan pada prosesor mana pun pada waktu kapan pun.
2.1.3. Process Control Block
Tiap proses digambarkan dalam sistem operasi oleh sebuah process control block (PCB) - juga disebut sebuah control block. Sebuah PCB ditunjukkan dalam Gambar 2-2. PCB berisikan banyak bagian dariinformasi yang berhubungan dengan sebuah proses yang spesifik, termasuk ini:
• Keadaan proses: Keadaan mungkin, new, ready, running, waiting, halted, dan juga banyak lagi.
• Program counter: Counter mengindikasikan address dari perintah selanjutnya untuk dijalankan untuk proses ini.
• CPU register: Register bervariasi dalam jumlah dan jenis, tergantung pada rancangan komputer.
Register tersebut termasuk accumulator, index register, stack pointer, general-puposes register,
ditambah code information pada kondisi apa pun. Besertaan dengan program counter, keadaan/ status
informasi harus disimpan ketika gangguan terjadi, untuk memungkinkan proses tersebut berjalan/
bekerja dengan benar setelahnya (lihat Gambar 2-3).
• Informasi managemen memori: Informasi ini dapat termasuk suatu informasi sebagai nilai dari dasar dan batas register, tabel page/ halaman, atau tabel segmen tergantung pada sistem memori yang digunakan oleh sistem operasi (lihat Bab 4).
• Informasi pencatatan: Informasi ini termasuk jumlah dari CPU dan waktu riil yang digunakan, batas
waktu, jumlah akun, jumlah job atau proses, dan banyak lagi.
• Informasi status I/O: Informasi termasuk daftar dari perangkat I/O yang di gunakan pada proses ini,
suatu daftar open berkas dan banyak lagi.
• PCB hanya berfungsi sebagai tempat menyimpan/ gudang untuk informasi apa pun yang dapat
bervariasi dari prose ke proses.
Gambar 2-2. Process Control Block. Sumber: . . .
2.1.4. Threads
Model proses yang didiskusikan sejauh ini telah menunjukkan bahwa suatu proses adalah sebuah
program yang menjalankan eksekusi thread tunggal. Sebagai contoh, jika sebuah proses menjalankan
sebuah program Word Processor, ada sebuah thread tunggal dari instruksi-instruksi yang sedang
dilaksanakan.
2.2. Penjadualan Proses
Tujuan dari multiprogramming adalah untuk memiliki sejumlah proses yang berjalan pada sepanjang waktu, untuk memaksimalkan penggunaan CPU. Tujuan dari pembagian waktu adalah untuk mengganti CPU diantara proses-proses yang begitu sering sehingga pengguna dapat berinteraksi dengan setiap program sambil CPU bekerja. Untuk sistem uniprosesor, tidak akan ada lebih dari satu proses berjalan. Jika ada proses yang lebih dari itu, yang lainnya akan harus menunggu sampai CPU bebas dan dapat dijadualkan kembali.
2.2.1. Penjadualan Antrian
Ketika proses memasuki sistem, mereka diletakkan dalam antrian job. Antrian ini terdiri dari seluruh proses dalam sistem. Proses yang hidup pada memori utama dan siap dan menunggu/ wait untuk mengeksekusi disimpan pada sebuah daftar bernama ready queue. Antrian ini biasanya disimpan sebagai daftar penghubung. Sebuah header ready queue berisikan penunjuk kepada PCB-PCB awal dan akhir. Setiap PCB memiliki pointer field yang menunjukkan proses selanjutnya dalam ready queue.
2.2.3. Alih Konteks
Mengganti CPU ke proses lain memerlukan penyimpanan suatu keadaan proses lama (state of old
process) dan kemudian beralih ke proses yang baru. Tugas tersebut diketahui sebagai alih konteks
(context switch). Alih konteks sebuah proses digambarkan dalam PCB suatu proses; termasuk nilai dari CPU register, status proses (lihat Gambar 2-7). dan informasi managemen memori. Ketika alih konteks terjadi, kernel menyimpan konteks dari proses lama kedalam PCB nya dan mengisi konteks yang telah disimpan dari process baru yang telah terjadual untuk berjalan. Pergantian waktu konteks adalah murni overhead, karena sistem melakukan pekerjaan yang tidak perlu. Kecepatannya bervariasi dari mesin ke mesin, bergantung pada kecepatan memori, jumlah register yang harus di copy, dan keberadaan instruksi khusus (seperti instruksi tunggal untuk mengisi atau menyimpan seluruh register). Tingkat kecepatan umumnya berkisar antara 1 sampai 1000 mikro detik
Gambar 2-7. Alih Konteks. Sumber: . . .
2.3. Operasi-Operasi Pada Proses
Proses dalam sistem dapat dieksekusi secara bersama-sama, proses tersebut harus dibuat dan dihapus secara dinamis. Maka, sistem operasi harus menyediakan suatu mekanisme umtuk pembuatan proses dan terminasi proses.
Gambar 2-9. Operasi pada Proses. Sumber: . . .
2.3.1. Pembuatan Proses
Suatu proses dapat membuat beberapa proses baru, melalui sistem pemanggilan pembuatan proses,
selama jalur eksekusi. Pembuatan proses dinamakan induk proses, sebagaimana proses baru di sebut
anak dari proses tersbut. Tiap proses baru tersebut dapat membuat proses lainnya, membentuk suatu
pohon proses (lihat Gambar 2-7).
Secara umum, suatu proses akan memerlukan sumber tertentu (waktu CPU, memori, berkas, perangkat I/O) untuk menyelesaikan tugasnya. Ketika suatu proses membuat sebuah subproses, sehingga subproses dapat mampu untuk memperoleh sumbernya secara langsung dari sistem operasi. Induk mungkin harus membatasi sumber diantara anaknya, atau induk dapat berbagi sebagian sumber (seperti memori berkas) diantara beberapa dari anaknya. Membatasi suatu anak proses menjadi subset sumber daya induknya mencegah proses apa pun dari pengisian sistem yang telalu banyak dengan menciptakan terlalu banyak subproses.
2.3.2. Terminasi Proses
Sebuah proses berakhir ketika proses tersebut selesai mengeksekusi pernyataan akhirnya dan meminta sistem operasi untuk menghapusnya dengan menggunakan sistem pemanggilan exit. Pada titik itu, proses tersebut dapat mengembalikan data (keluaran) pada induk prosesnya (melalui sistem pemanggilan wait) Seluruh sumber-sumber dari proses-termasuk memori fisik dan virtual, membuka berkas, dan penyimpanan I/O di tempatkan kembali oleh sistem operasi.
Ada situasi tambahan tertentu ketika terminasi terjadi. Sebuah proses dapat menyebabkan terminasi dari proses lain melalui sistem pemanggilan yang tepat (contoh abort). Biasanya, sistem seperti itu dapat dipanggil hanya oleh induk proses tersebut yang akan diterminasi. Bila tidak, pengguna dapat secara sewenang-wenang membunuh job antara satu sama lain. Catat bahwa induk perlu tahu identitas dari anaknya. Maka, ketika satu proses membuat proses baru, identitas dari proses yang baru diberikan kepada induknya.
Induk dapat menterminasi/ mengakhiri satu dari anaknya untuk beberapa alasan, seperti:
• Anak telah melampaui kegunaannya atas sebagaian sumber yang telah diperuntukkan untuknya.
• Pekerjaan yang ditugaskan kepada anak telah keluar, dan sistem operasi tidak memeperbolehkan
sebuah anak untuk meneruskan jika induknya berakhir.
2.4. Hubungan Antara Proses
Sebelumnya kita telah ketahui seluk beluk dari suatu proses mulai dari pengertiannya, cara kerjanya,
sampai operasi-operasinya seperti proses pembentukannya dan proses pemberhentiannya setelah selesai melakukan eksekusi. Kali ini kita akan mengulas bagaimana hubungan antar proses dapat berlangsung, misal bagaimana beberapa proses dapat saling berkomunikasi dan bekerja-sama.
2.4.1. Proses yang Kooperatif
Proses yang bersifat simultan (concurrent) dijalankan pada sistem operasi dapat dibedakaan menjadi
yaitu proses independent dan proses kooperatif. Suatu proses dikatakan independen apabila proses
tersebut tidak dapat terpengaruh atau dipengaruhi oleh proses lain yang sedang dijalankan pada sistem.
Berarti, semua proses yang tidak membagi data apa pun (baik sementara/ tetap) dengan proses lain
adalah independent. Sedangkan proses kooperatif adalah proses yang dapat dipengaruhi atau pun
terpengaruhi oleh proses lain yang sedang dijalankan dalam sistem. Dengan kata lain, proses dikatakan kooperatif bila proses dapat membagi datanya dengan proses lain. Ada empat alasan untuk penyediaan sebuah lingkungan yang memperbolehkan terjadinya proses kooperatif:
1. Pembagian informasi: apabila beberapa pengguna dapat tertarik pada bagian informasi yang sama
(sebagai contoh, sebuah berkas bersama), kita harus menyediakan sebuah lingkungan yang
mengizinkan akses secara terus menerus ke tipe dari sumber-sumber tersebut.
2. Kecepatan penghitungan/ komputasi: jika kita menginginkan sebuah tugas khusus untuk
menjalankan lebih cepat, kita harus membagi hal tersebut ke dalam subtask, setiap bagian dari
subtask akan dijalankan secara parallel dengan yang lainnya. Peningkatan kecepatan dapat
dilakukan hanya jika komputer tersebut memiliki elemen-elemen pemrosesan ganda (seperti CPU
atau jalur I/O).
3. Modularitas: kita mungkin ingin untuk membangun sebuah sistem pada sebuah model
modular-modular, membagi fungsi sistem menjadi beberapa proses atau threads.
4. Kenyamanan: bahkan seorang pengguna individu mungkin memiliki banyak tugas untuk dikerjakan
secara bersamaan pada satu waktu. Sebagai contoh, seorang pengguna dapat mengedit, memcetak,
dan meng-compile secara paralel.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar