MAKALAH

MANAJEMEN MEMORI

DI

SUSUN OLEH :

SUGIYARTI

14121031

UNIVERSITAS MERCU BUANA YOGYAKARTA

FAKULTAS TEKNOLOGI INFORMASI

PRODI SISTEM INFORMASI

2016-2017

MANAJEMEN MEMORI

Adalah suatu kegiatan untuk mengelola memori komputer. Proses ini menyediakan

cara mengalokasikan memori untuk proses atas permintaan mereka, membebaskan untuk

digunakan kembali ketika tidak lagi diperlukan serta menjaga alokasi ruang memori bagi

proses. Pengelolaan memori utama sangat penting untuk sistem komputer, penting untuk

memproses dan fasilitas masukan/keluaran secara efisien, sehingga memori dapat

menampung sebanyak mungkin proses dan sebagai upaya agar pemogram atau proses tidak

dibatasi kapasitas memori fisik di sistem komputer.

Fungsi manajemen memori :

Utilitas CPU meningkat.

Data dan instruksi dapat diakses dengan cepat oleh CPU.

Tercapai efisiensi dalam pemakaian memori yang terbatas.

Transfer data dari/ke memori utama ke/dari CPU dapat lebih efisien.

Mengelola informasi yang dipakai dan tidak dipakai.

Mengalokasikan memori ke proses yang memerlukan.

Mengalokasikan memori dari proses telah selesai.

Mengelola swapping atau paging antara memori utama dan disk.

Hirarki organisasi memori pada sistem komputer

Hierarki Memori dalam arsitektur komputer adalah sebuah pedoman yang dilakukan oleh

para perancang demi menyetarakan kapasitas, waktu akses, dan harga memori untuk tiap

bitnya. Secara umum, hierarki memori terdapat dua macam yakni hierarki memori tradisional

dan hierarki memori kontemporer.

Contoh hirarki memori yang disusun sedemikian rupa agar semakin ke bawah, memori

dapat mengalami hal-hal berikut:

Peningkatan waktu akses (access time) memori (semakin ke bawah semakin lambat,

semakin ke atas semakin cepat).

Peningkatan kapasitas (semakin ke bawah semakin besar, semakin ke atas semakin

kecil)

Peningkatan jarak dengan prosesor (semakin ke bawah semakin jauh, semakin ke atas

semakin dekat)

Penurunan harga memori tiap bitnya (semakin ke bawah semakin semakin murah,

semakin ke atas semakin mahal)

Penerapan hirarki memori dalam sistem komputer:

1. Cache mikroprosesor, yang disusun berdasarkan kedekatannya dengan prosesor

(level-1, level-2, level-3, dan seterusnya). Memori cache mikroprosesor dikelaskan ke

dalam tingkatan-tingkatannya sendiri.

2. Memori utama: memiliki akses yang jauh lebih lambat dibandingkan dengan memori

cache, dengan waktu akses hingga beberapa ratus siklus CPU, tapi ukurannya

mencapai satuan gigabyte. Waktu akses pun kadang-kadang tidak seragam, khususnya

dalam kasus mesin-mesin Non-uniform memory access (NUMA).

3. Cache cakram magnetis, yang sebenarnya merupakan memori yang digunakan dalam

memori utama untuk membantu kerja cakram magnetis.

4. Cakram Magnetis, merupakan piranti penyimpanan sekunder yang paling banyak

dijumpai pada sistem komputer modern. Pada saat disk digunakan, motor drive

berputar dengan kecepatan yang sangat tinggi.

5. Cakram Optik, adalah suatu medium penyimpanan data komputer dapat berupa film

atau music dan data yang dapat dibaca dengan optic reader pada room dan setiap

cakram optic memiliki room yang berbeda utuk setiap jeniscakram optic tertentu,

jenis-jenis cakram optik.

Level-1: memiliki ukuran paling kecil di antara semua cache, sekitar puluhan

kilobyte saja. Kecepatannya paling cepat di antara semua cache.

Level-2: memiliki ukuran yang lebih besar dibandingkan dengan cache level-

1, yakni sekitar 64 kilobyte, 256 kilobyte, 512 kilobyte, 1024 kilobyte, atau

lebih besar. Meski demikian, kecepatannya lebih lambat dibandingkan dengan

level-1, dengan nilai latency kira-kira 2 kali hingga 10 kali. Cache level-2 ini

bersifat opsional. Beberapa prosesor murah dan prosesor sebelum Intel

Pentium tidak memiliki cache level-2.

Level-3: memiliki ukuran yang lebih besar dibandingkan dengan cache level-

2, yakni sekitar beberapa megabyte tapi agak lambat. Cache ini bersifat

opsional. Umumnya digunakan pada prosesor-prosesor server dan workstation

seperti Intel Xeon atau Intel Itanium. Beberapa prosesor desktop juga

menawarkan cache level-3 (seperti halnya Intel Pentium Extreme Edition),

meski ditebus dengan harga yang sangat tinggi.

6. CD-RW menggunakan logam perpaduan antara perak, indium, antimon, dan telurrium

untuk lapisan perekaman yang dapat dugunakan untuk merekam data kapasitas 600-

800 MB dapat dihapus dan direkan mengunakan konsep pelelehan logam

7. DVD-RW Format ini dikembangkan oleh Pioneer pada November 1999 Mirip dengan

konsep CD-RW dengan dapat menulis dan menghapus data di dalam nya tapi

kapasitas 4-6 GB

8. Blu-ray Disc Nama Blu-ray diambil dari laser biru-ungu yang digunakan untuk

membaca dan menulis cakram jenis ini.Cakram Blu-ray dapat menyimpan 25 GB

pada setiap lapisannya dengan menggunakan konsep Minimum “spot size” di mana

sebuah laser dapat terfokus dibatasi oleh difraksi, dan bergantung pada panjang

gelombang dari cahaya untuk penyimpanan lebih pada suatu daerah sama

Tujuan dari manajemen hirarki sistem komputer:

a) Meningkatkan utilitas CPU.

b) Data dan instruksi dapat diakses dengan cepat oleh CPU.

c) Efisiensi dalam pemakaian memori yang terbatas.

d) Transfer dari/ke memori utama ke/dari CPU dapat lebih efisien.

Pengalamatan memori

Mode pengalamatan merupakan metode penentuan alamat operand pada instruksi. Operand

instruksi diletakan pada memori utama dan register CPU. Tujuan yang mempengaruhi

arsitektur komputer ketika memilih mode pengalamatan.

Contoh dan penerapan pengalamatan memori

1. Direct Addressing (Pengalamatan Langsung)

Penjelasan :

Suatu proses penyalinan data pada register dan suatu alamat efektif (Effective

Address, Alamat ini disimpan pada byte berikut setelah opcode instruksi). Dalam

mode pengalamatan direct addressing, harga yang akan dipakai diambil langsung

dalam alamat memori lain. Contohnya: MOV A,30h. Dalam instruksi ini akan dibaca

data dari RAM internal dengan alamat 30h dan kemudian disimpan dalam

akumulator. Mode pengalamatan ini cukup cepat, meskipun harga yang didapat tidak

langsung seperti immediate, namun cukup cepat karena disimpan dalam RAM

internal. Demikian pula akan lebih mudah menggunakan mode ini daripada mode

immediate karena harga yang didapat bisa dari lokasi memori yang mungkin variabel.

Kelebihan:

Field alamat berisi efektif address sebuah operand.

Kekurangan :

Keterbatasan field alamat karena panjang field alamat biasanya lebih kecil

dibandingkan panjang word.

Contoh: :

ADD A ; tambahkan isi pada lokasi alamat A ke akumulator.

2. Indirect Addressing (Pengalamatan tak langsung).

Penjelasan:

Merupakan mode pengalamatan tak langsung. Field alamat mengacu pada alamat

word di dalam memori, yang pada gilirannya akan berisi alamat operand yang

panjang atau untuk mentransfer DATA/byte/word antar register dan lokasi yang

alamatnya ditunjukkan oleh isi suatu register. Mode pengalamatan indirect addressing

sangat berguna karena dapat memberikan fleksibilitas tinggi dalam mengalamati suatu

harga. Mode ini pula satu-satunya cara untuk mengakses 128 byte lebih dari RAM

internal pada keluarga 8052. Contoh: MOV A, @R0. Dalam instruksi tersebut, 89C51

akan mengambil harga yang berada pada alamat memori yang ditunjukkan oleh isi

dari R0 dan kemudian mengisikannya ke akumulator. Mode pengalamatan indirect

addressing selalu merujuk pada RAM internal dan tidak pernah merujuk pada SFR.

Karena itu, menggunakan mode ini untuk mengalamati alamat lebih dari 7Fh hanya

digunakan untuk keluarga 8052 yang memiliki 256 byte spasi RAM internal.

Kelebihan:

Ruang bagi alamat menjadi besar sehingga semakin banyak alamat yang dapat referensi.

Kekurangan:

Diperlukan referensi memori ganda dalam satu fetch sehingga memperlambat proses

operasi

Contoh:

ADD (A) ; tambahkan isi memori yang ditunjuk oleh isi alamat A ke akumulator.

3. Immediate Addressing (Pengalamatan Segera).

Penjelasan :

Suatu proses penyalinan data yang berukuran byte atau word langsung ke dalam

register tujuan. Data yang dimaksud di sini adalah suatu nilai atau bilangan tertentu

atau bisa juga berupa sebuah konstanta (didefinisikan dengan instruksi EQU). Data

segera merupakan data konstan, sedangkan data yang dipindahkan dari register adalah

data berubah (variable). Mode pengalamatan immediate addressing sangat umum

dipakai karena harga yang akan disimpan dalam memori langsung mengikuti kode

operasi dalam memori. Dengan kata lain, tidak diperlukan pengambilan harga dari

alamat lain untuk disimpan. Contohnya: MOV A, #20h. Dalam instruksi tersebut,

akumulator akan diisi dengan harga yang langsung mengikutinya, dalam hal ini 20h.

Mode ini sangatlah cepat karena harga yang dipakai langsung tersedia.

Keuntungan :

Tidak adanya referensi memori selain dari instruksi yang diperlukan untuk

memperoleh operand.

Menghemat siklus instruksi sehingga proses keseluruhanakan akan cepat.

Kekurangan: :

· Ukuran bilangan dibatasi oleh ukuran field

Overlay

Overlay merupakan suatu metode untuk memungkinkan suatu proses yang membutuhkan

memori yang cukup besar menjadi lebih sederhana. Penggunaan overlays ini dapat

menghemat memori yang digunakan dalam pengeksekusian instruksi-instruksi. Hal ini sangat

berguna terlebih jika suatu program yang ingin dieksekusi mempunyai ukuran yang lebih

besar daripada alokasi memori yang tersedia.

Contoh Cara kerjanya yaitu pertama-tama membuat beberapa overlays yang

didasarkan pada instruksiinstruksi yang dibutuhkan pada satu waktu tertentu. Setelah itu,

membuat overlays drivernya yang digunakan sebagai jembatan atau perantara antara overlays

yang dibuat. Proses selanjutnya ialah me-load instruksi yang dibutuhkan pada satu waktu ke

dalam absolut memori dan menunda instruksi lain yang belum di butuhkan pada saat itu.

Setelah selesai dieksekusi maka instruksi yang tertunda akan diload menggantikan instruksi

yang sudah tidak dibutuhkan lagi.

Dynamic Loading

Dynamic Loading adalah program utama di-load dahulu dan dieksekusi. Bila suatu routine

perlu memanggil routine lain, routine yang dipanggil lebih dahulu diperiksa apakah rutin

yang dipanggil sudah di-load. Jika tidak, relocatable linking loader dipanggil untuk me-load

rutin yg diminta ke memori dan meng-ubah tabel alamat.

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

Skema ini lebih berguna untuk kode dalam jumlah besar diperlukan untuk menangani kasus-

kasus yang jarang terjadi seperti error routine. Dinamic loading tidak memerlukan dukungan

khusus dari sistem operasi. Sistem operasi hanya perlu menyediakan beberapa rutin pustaka

untuk implementasi dynamic loading.

Contoh pemakaian Dynamic Loading

Cara pemakaian API dari Dynamic Loading akan diperlihatkan di sini dengan

menggunakan program demo yang sederhana. Source code program terdiri dari dua file, yaitu

main.c dan simple_dl.c (Lihat list program: script-1 adalah main.c, script-2 adalah

simple_dl.c dan script-3 adalah Makefile). File main.c adalah program utama yang

mempunyai fungsi main(). Sedangkan file simple_dl.c adalah file modul yang berisi simbol

variabel dan simbol pengimplementasi fungsi yang akan diakses dari fungsi main() dengan

menggunakan fasilitas API Dynamic Loading. Dua simbol didefinisikan di dalam

simple_dl.c. Yang pertama adalah simbol variabel yang didefinisikan sebagai berikut: char*

info_linux = "Info Linux!"; Nama simbol variabel ini adalah info_linux yang merupakan

pointer dari tipe data char. Pada pointer ini juga secara langsung dialokasikan sejumlah

memori yang berisikan karakter string "Info Linux!". Simbol kedua adalah hello_world yang

merupakan simbol dari pengimplementasi fungsi hello_world(). Pada prinsipnya nama simbol

tidak selalu sama dengan nama pengimplementasi fungsi. Kita akan membahas hal ini secara

ringkas pada bagian akhir dari artikel ini pada kasus penulisan program menggunakan C++.

Simbol fungsi ini didefinisikan sebagai berikut: void hello_world(void); Fungsi ini hanya

akan menampilkan kalimat "Hello world!" di layar monitor. Sebelum kita membahas kode di

file main.c, kita akan mencoba untuk mengkompilasi file simple_dl.c. Untuk dapat

menghasilkan shared library, pada proses kompilasi harus digunakan parameter -fPIC. PIC

adalah kepanjangan dari position independent code

Dynamic Linking

Dynamic Linking adalah proses dengan banyak langkah, ditemukan juga penghubung-

penghubung pustaka yang dinamis, yang menghubungkan semua rutin yang ada di pustaka.

Beberapa sistem operasi hanya mendukung penghubungan yang statis, dimana seluruh rutin

yang ada dihubungkan ke dalam suatu ruang alamat. Setiap program memiliki salinan dari

seluruh pustaka. Konsep penghubungan dinamis, serupa dengan konsep pemanggilan

dinamis.

Contoh penerapan dynamic linking

Pemanggilan lebih banyak ditunda selama waktu eksekusi, dari pada lama penundaan oleh

penghubungan dinamis. Keistimewaan ini biasanya digunakan dalam sistem kumpulan

pustaka, seperti pustaka bahasa subrutin. Tanpa fasilitas ini, semua program dalam sebuah

sistem, harus mempunyai salinan.

Virtual Memori

Virtual Memori adalah uatu teknik yang 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).

Disinilah memori virtual melakukan pemisahan dengan menaruh memori logis ke secondary

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

(memori fisik).

Penerapan 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.

Virtual memory juga bisa dikatakan sebagai Memori Tambahan yang menjadi fitur

setiap masing masing Sistem Operasi , misalnya Linux terdapat Swap . Memori virtual ini ,

digunakan Sistem Operasi ketika Komputer sedang menjalankan sebuah Program aplikasi

yang kapasitasnya melebih Memori yang tersedia .

Teknik memori virtual akan memudahkan pekerjaan seorang programmer ketika besar data

dan programnya melampaui kapasitas memori utama. Sebuah multiprogramming dapat

mengimplementasikan teknik memori virtual sehingga sistem multiprogramming menjadi

lebih efisien.

Contohnya: 10 program dengan ukuran 2 MB dapat berjalan di memori berkapasitas 4 MB.

Tiap program dialokasikan 256 Kbyte dan bagian - bagian proses (swap in) masuk ke dalam

memori fisik begitu diperlukan dan akan keluar (swap out) jika sedang tidak diperlukan.

Mekanisme Demand Paging

Demand paging adalah sistem paging dengan swapping. Page diletakkan di memori hanya

jika diperlukan. Hal ini menyebabkan kebutuhan I/O lebih rendah, kebutuhan memori lebih

rendah, respon lebih cepat dan lebih banyak user yang menggunakan.

Contoh:

Proses disimpan di memori sekunder (disk). Jika proses akan dieksekusi, maka dipindah

(swap) ke memori. Menggunakan lazy swapper untuk melakukan swapping bila page tersebut

akan digunakan yang berarti sebuah page tidak pernah ditukar ke

memori kecuali page diperlukan. Jika page diperlukan, dilakukan acuan ke page tersebut,

tetapi jika acuan invalid maka dilakukan penghentian. Page yang sedang tidak berada di

memori tersebut akan dibawa ke memori dari backing store. Untuk membedakan antara page

pada memori dengan page pada disk digunakan valid-invalid bit. Tabel page untuk page yang

berada di memori diset “valid’, sedangkan tabel page untuk page yang tidak sedang di

memori (ada pada disk) diset “invalid”.

DAFTAR PUSTAKA

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

http://systemoperasiwin.blogspot.co.id/2012/12/manajemen-memori-pada-sistem.html

http://jejaringberbagi.blogspot.co.id/2015/01/mode-pengalamatan.html

https://dodotif.wordpress.com/2014/09/21/hirarki-memori/

https://docs.google.com/document/d/1_TW8Gn7aniwNku3kFvI-D-

GuJ_YfY_mQ0hoeoIOHC2g/edit?hl=en_US

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

http://diyanawatiy.blogspot.co.id/2013/02/virtual-memori.html

http://alfianwarisman.blogspot.co.id/2015/12/contoh-dan-devinisi-virtual-memory.html

https://fairuzelsaid.wordpress.com/2011/05/16/sistem-operasi-virtual-memori/