Assalamualaikum Wr.Wb Nama : Anggun Fatria

Manajemen Memori

POKOK BAHASAN Latar BelakangRuang Alamat Logika dan Ruang Alamat Fisik

Swapping

Paging

Segmentasi

Segmentasi Dengan Paging

Tujuan BelajarÞ Setelah mempelajari materi dalam bab ini ,

mahasiswa diharapkan mampu : Memahami latar belakang manajemen memori Memahami maksud ruang alamat logika dan ruang alamat fisik Memahami teknik swapping pada manajemen memori Memahami teknik alokasi memori secara berurutan Memahami teknik alokasi memori tak berurutan yaitu sistem

paging dan segmentasi Mengetahui implementasi manajemen memori

Latar BelakangMemori adalah pusat dari operasi pada sistem komputer modern . Memori adalah array besar dari word atau byte, yang disebut alamat . CPU mengambil instruksi dari memory berdasarkan nilai dari program counter . Instruksi ini menyebabkan penambahan muatan dari dan ke alamat memori tertentu.

Pengikatan Alamat ( Adress Binding )

Pengikatan alamat adalah cara instruksi dan data ( yang berada di disk sebagai file yang dapat dieksekusi ) dipetakan ke alamat memory . Sebagian besar sistem memperbolehkan sebuah proses user (usser process)untuk meletakkan di sembarang tempat dari memori fisik . Sehingga, meskipun alamat dari komputer dimulai pada 00000, alamat pertama dari prosess user tidak perlu harus dimulai 00000.

Instruksi pengikatan instruksi dan data ke alamat memori dapat dilakukan pada saat :

Compile time : jika lokasi memori diketahui sejak awal , kode absolut dapat dibangkitkan , apabila terjadi perubahan harus dilakukan ulang .

Lood time : harus membangkitkan kode relokasi jika lokasi memori tidak diketahui pada saat waktu kompilasi

Executive time : pengikatan ditunda sampai waktu eksekusi jika proses dapat dipindahkan selama eksekusi dari satu segmen ke segmen memori lain.

SOURCE PROGRAM

COMPILER OR

ASSEMBLER

OBJECT MODULE

LINKAGE EDITOR

LOAD MODULE

LOADER

IN-MEMORY BINARY

MEMORY IMAGE

OTHER OBJECT MODUL

ES

SYSTEM

LIBRRY

DINAMICALLY

LOADED SYSTEM LIBRARY

Dynamic linking

Load time

Compile tima

Execution time (run time )

Dinamic Loading Untuk memperoleh utilitas ruang memori , dapat menggunakan

dynamic loading dengan dynamic loading , sebuah rutin tidak disimpan di memori sampai dipanggil semua rutin disimpan pada disk dalam format relocatable load. Mekanisme dari dynamic loading adalah program utama li-load dahulu dan dieksekusi .

• Keuntungan dari dynamic loading adalah rutin yang tidak digunakan tidak pernah li-load.

Dinamic Linking

Dinamic linking biasanya digunakan dengan sistem library , seperti language subroutine librari . Tanpa fasilitas ini , semua program pada sistem perlu mempunyai copy dari library language di dalam executable image. Kebutuhan ini menghabiskan baik ruang disk maupun memori utama.

Overlay

Teknik overlay biasanya digunakan untuk memungkinkan sebuah proses mempunyai jumlah yang lebih besar dari memori fisik daripada alokasi memori yang diperuntukkan. Ide dari overlay adalah menyimpan di memori hanya instruksi dan data yang diperlukan pada satu waktu.

Sebagai contoh misalnya terdapat two-pass assembler . Selama pass 1 , dibangun table symbol, dan selama pass 2 dibangkitkan kode bahasa mesin . Kita dapat membagi assembler ke dalam kode pass 1, kode pass 2 , table symbol dan rutin umum yang digunakan baik pada pass 1 maupun pass 2 .

Overlay tidak membutuhkan dukungan khusus dari sistem operasi.

Ruang Alamat Logika Dan Ruang Alamat Fisik

Alamat yang dibangkitkan oleh CPU disebut alamat logika (logical address) dimana alamat terlihat uni memory yang disebut alamat fisik (physycal address).

Tujuan utama manajemen memori adalah konsep meletakkan ruang alamat logika ke ruang alamat fisik

Overlay driver

Symbol table

Common routine

70K 80K

20K

30k

10k

GAMBAR OVERLAY

Swapping

Sebuah proses harus berada dimemori untuk dieksekusi. Proses juga dapat titukar (swap) sementara keluar memori ke backing store dan kemudian dibawa kembali ke memori untuk melanjutkan eksekusi.

Backing store berupa disk besar dngan kecepatan tinggi yang cukup untuk meletakkan copy dari semua memory image untuk semua user , sistem juga harus menyediakan akses langsung ke memory image tersebut .

Teknik swappng yang sudah dimodifikasi ditemui pada beberapa sistem misalnya Linux, dan Windows.

Alokasi Berurutan

Single partition allocation

pada single partition allocation diasumsi sistem operasi ditempatkan di memori rendah dan proses user dieksekusi di memori tinggi.

Multiple Partition Allocation

pada multiple partition allocation , mengijinkan memori user dialokasikan untuk proses yang berbeda yang berada di antrian input ( input quene) yang menunggu dibawa ke memori

Fregmentasi

Fregmentasi Eksternal terjadi pada situasi dimana terdapat cukup ruang memori total unuk memenuhi permintaan , tetapi tidak dapat langsung dialokasikan karena tidak berurutan .

Fregmentasi Internal terjadi pada situasi dimana memori yang dialokasikan lebih besar daripada memori yang diminta tetapi untuk satu partisi tertentu hanya berukuran kecil sehingga tidak digunakan .

PAGING Konsep Dasar Paging

Paging merupakan kemungkinan solusi untuk permasalahan fragmentasi eksternal dimana ruang alamat logika tidak berurutan mengijinkan seuah proses dialokasikan pada memori fisik yang terakhir tersedia.

Setiap alamat dibangkitkan oleh CPU dengan membagi ke dalam 2 bagian yaitu :

Page number (p) digunakan sebagai indeks ke dalam table page (page table) . Page table berisi alamat basis dari setiap page pada memori fisik

Page offset (d) mengkombinasikan alamat basis dengan page offset untuk mendefinisikan alamat memori fisik yang dikirim ke unit memori.

P d

Page number Page offset

M-nn

Page 0

Page 1

Page2

Page 3

1

4

3

7

Page 0

Page 2

Page 1

Page 3

Logical memory

0123

Page table

Phisical memory

Frame number

Gambar model paging

Implementasi Sistem Paging

Pada dasarnya terdapat 3 metode yang berbeda untuk implementasi tabel page :

1. Tabel page diimplementasikan sebagai kumpulan dari “dedicated” register. Exc : DEC PDP-11

2. Tabel page disimpan pada main memori dan menggunakan page table bas registe” (PTBR) untuk menunjuk ke tabel page yang disimpan di main memori.

3. Menggunakan perangkat keras cache yang khusus , kecil dan cepat yang disebut essociative register atau translation look-aside (TLBs) .

Proteksi

Pada model page, proteksi memori menggunakan bit proteksi yang diasosiasikan untuk setiap frame.

Pada tabel page diberi tambahan “valid-invalid” Nilai “valid” mengindikasikan bhwa page berada pada ruang alamat logika yang berarti merupakan page yang legal (valid) . Nilai “invalid” mengindikasikan bahwa page tidak berada pada ruang alamat logika atau page yang ilegal (invalid) . Sistem operasi mengeset bit ini untuk setiap page untuk mengijinkan atau tidak mengakses page.

Multilevel Paging Model multilevel paging digunakan pada sistem yang

mempunyai ruang alamat logika yang sangat besar yaitu antara 232 sd 264

Untuk sistem dengan ruang alamat logika 32 bit dapat dipecahkan menggunakan skema two level paging . Pada skema ini alamat logika dibagi menjadi 20 bit untuk nomor page dan 12 bit untuk page offset . Karena tabel page juga merupakan page maka nomor page lebih jauh akan dipecah manjadi 10 bit untuk nomor page dan 10 bit untuk page offset . Maka alamat logika adalah sbb :

10 10 12

p1 p2 d

Shared Page

Satu copy kode read-only dibagi ke beberapa proses (misalnya editor teks , compiler dan sistem window) . Kode yang dibagi harus berada pada lokasi ruang alamat logika yang sama untuk semua proses.

kode dan data pribadi (private) untuk setiap proses diletakkan terpisah dari kode dan data pribadi proses lain . Page untuk kode dan data pribadi dapat diletakkan di sembarang tempat pada ruang alamat kogika .

Segmentasi

kerugian utama dari paging adalah terdapat perbedaan antara pandangan user mengenai memori dan memori fisik aktual.

Konsep Dasar Segmentasi

Konsep segmentasi adalah user atau programmer tidak memikirkan sejumlah rutin program yang dipetakan ke main memori sebagai array linier dalam byte tetapi memori dilihat sebagai kumpulan segmen dengan ukuran berbeda-beda .

Segmentasi adalah skema manajemen memori yang memungkinkan user untuk melihat memori tsb .

Sebuah Program adalah kumpulan segmen . Suatu segmen adalah unit logika seperti program utama , prosedur, fungsi, metode , obyek , variabel lokal , variabel global, blok umum , stack, tabel simbol, array ,dll .

Padanga user terhadap sistem segmentasi dapat dilihat pada gambar dibawah ini :

SubroutineStack

Symbol table

Main programSqrt

Arsitektur Segmentasi

Alamat logika terdiri dari dua bagian yaitu nomor segmen (s) dan offset (d) yang dituliskan dengan

<nomor segmen , offset>

Pemetaan alamat logika ke alamat fisik menggunakan tabel segmen (segment table) , terdiri dari

Segmen basis(base) berisi alamat fisik awal Segmen limit merupakan panjang segmen Segmen-table base register (STBR) Segmen-table

Proteksi dan Sharing

Proteksi bit dapat diletakkan pada tabel segmen . Segmen intruksi dapat diproteksi sebagai segmen read-only , segmen data dapat diproteksi sebagai segmen read-only atau execute only, segmen data dapat diproteksi sebagai segmen read-write . Denga segmentasi , juga dimungkinkan membagi kode atau data dengan proses lain .

SEGMENTASI DENGAN PAGING

1. Multics

pada sistem multics , alamat logika dibentuk dari nomor segmen 18 bit dan offset 16 bit . Dengan ukuran segmen 64k word , setiap segmen terdiri dari 36 bit , rata-rata ukuran segmen dapat lebih besar dan fregmentasi eksternal menjadi permasalahan karena membutuhkan banyak rangmemori.

Solusi yang diadopsi pada multics adalah dengan melakukan paging pada segmen (page file segment).

Nomor segmen (18 bit ) dibagi kedalam 8 bit nomor page dan 10 bit page offset , sehingga tabel page terdiri dari 28 entry sehingga alamat logika pada multics adalah sbb:

8 10 6 10

s1 s2 d1 d2

Keterangan : Dimana s1 adalah indeks ke tabel page dari tabel segmen dan s2 adalah displacement dalam page dari tabel segmen . d1 adalah dispacement ke tabel page dari segmen yang tepat dan d2 adalah displacement ke alamat yang diakses.

2. Intel 30386

IBM OS/2 versi 32 bit adalah sistem operasi yang menggunakan arsitektur 30386 (dan 3086) . Intel 30386 menggunakan segmentasi dengan panjang untuk manajemen memori. Maksimum jumlah segmen per proses adalah 16k . Setiap segmen maksimal berukuran 4 gigabytes. Ukran page adalah 4k byte .

Ruang alamat logika dari suatu proses dibagi ke dalam 2 partisi :

Partisi 1 terdiri dari 8k segmen yang pribadi (private) untuk proses tsb. Partisi 2 terdiri dari 8k segmen yang digunakan bersama untuk semua

proses.

Informasi mengenai partisi pertama disimpan dalam local descriptor table (LDT) sedangkan informasi mengenai partisi kedua disimpan dalam global descripor table (GDT) , setuap entry pada tabel LDT dan GDT terdiri dari 8 byte , dengan informasi detail tentang segmen tertentu termasuk lokasi basis dan panjang segmen . Alamat logika adalah pasangan ( selector , offset) dimana selector sebanyak 16 bit.

Dimana s menyatakan nomor segmen, g menyatakan apakah segmen merupakan GDT atau LDT dan p menyatakan proteksi.

Karena setiap segmen adalah page dengan ukuran 4kb per page , sebuah page table terdiri dari 1 juta entri. Dan karena setiap entri terdiri dari 4 byte , setiap proses memerlukan 4MB ruang alamat fisik untuk tabel page saja . Solusi yang digunakan menggunakan skema two-level paging .

TERIMAKASIH