Jawaban Tugas Operasi Sistem Bab 6

Perangkat Keras I/O

1. Gambarkan diagram dari Interrupt Driven I/O Cycle.

2. Sebutkan langkah-langkah dari transfer DMA!

3. Apakah perbedaan dari polling dan interupsi?

4. Apa hubungan arsitektur kernel yang di-thread dengan implemen tasi interupsi?

#jawab#

1

  

2. langkahnya:

Prosesor menyiapkan DMA transfer dengan menyedia kan data-data dari device, operasi yang akan ditampilkan, alamat memori yang menjadi sumber dan tujuan data, dan banyaknya byte yang di transfer.

DMA controller memulai operasi (menyiapkan bus, menyediakan alamat, menulis dan membaca data), sampai seluruh blok sudah di transfer.

DMA controller meng-interupsi prosesor, dimana selanjutnya akan ditentukan tindakan berikutnya.

3. polling adalah ketika host mengalami looping yaitu membaca status register secara terus-menerus sampai status busy di-clear. Interupsi dalam teknologi informasi merujuk kepada sebuah permintaan terhadap layanan dari CPU yang dibuat baik secara eksternal oleh sebuah perangkat keras (sebagai contoh: oleh disk drive, atau port I/O) atau secara internal oleh CPU itu sendiri.

4.

Interface Aplikasi I/O

1. Kenapa dibutuhkan interface pada aplikasi I/O?

2. Apa tujuan adanya device driver? Berikan contoh keuntungan yang kita dapatkan dengan adanya hal ini!

#jawab#

1. untuk mempermudah dalam pengaksesan.

2. Tujuan dari adanya lapisan device driver ini adalah untuk menyembunyikan perbedaan-perbedaan yang ada pada device controller dari subsistem I/O pada kernel.

Karena subsistem I/O independen dari hardware maka hal ini akan sangat menguntungkan dari segi pengembangan hardware. Tidak perlu menunggu vendor sistem operasi untuk mengeluarkan support code untuk hardware-hardware baru yang akan dikeluarkan oleh vendor hardware.

Kernel I/O Subsystem

1. Apakah yang dimaksud dengan proses pooling? (jelaskan dengan jelas)

2. Mengapa diperlukan proses pooling?

3. Apakah yang dimaksud dengan buffer?

4. Jelaskan dengan singkat mengenai I/O Scheduling!

#jawab#

1. Busy-waiting/ polling adalah ketika host mengalami looping yaitu membaca status register secara terus-menerus sampai status busy di-clear. Pada dasarnya polling dapat dikatakan efisien. Akan tetapi polling menjadi tidak efisien ketika setelah berulang-ulang melakukan looping, hanya menemukan sedikit device yang siap untuk men-service, karena CPU processing yang tersisa belum selesai.

2. 

3.Buffer adalah area memori yang menyimpan data ketika mereka sedang dipindahkan antara dua device atau antara device dan aplikasi.

4.Untuk menjadualkan sebuah set permintaan I/O, kita harus menetukan urutan yang bagus untuk mengeksekusi permintaan tersebut. Scheduling dapat meningkatkan kemampuan sistem secara keseluruhan, dapat membagi device secara rata di antara proses-proses, dan dapat mengurangi waktu tunggu rata-rata untuk menyelesaikan I/O. Ini adalah contoh sederhana untuk menggambarkan definisi di atas.

Penanganan Permintaan I/O

1. Apakah kegunaan dari Streams pada Sistem V UNIX?

2. Jelaskan lifecycle dari permintaan pembacaan blok!

#jawab#

1. untuk membolehkan aplikasi untuk men-assemble pipeline dari kode driver secara dinamis.

2. Berikut dideskripsikan sebuah lifecycle yang tipikal dari sebuah permintaan pembacaan blok:

Sebuah proses mengeluarkan sebuah blocking read system call ke sebuah file deskriptor dari berkas yang telah dibuka sebelumnya

Kode system-call di kernel mengecek parameter untuk kebenaran. Dalam kasus input, jika data telah siap di buffer cache, data akan dikembalikan ke proses dan permintaan I/O diselesaikan.

Jika data tidak berada dalam buffer cache, sebuah physical I/O akan bekerja, sehingga proses akan dikeluarkan dari antrian jalan (run queue) dan diletakkan di antrian tunggu (wait queue) untuk alat, dan permintaan I/O pun dijadwalkan. Pada akhirnya, subsistem I/O mengirimkan permintaan ke device driver. Bergantung pada sistem operasi, permintaan dikirimkan melalui call subrutin atau melalui pesan in-kernel.

Device driver mengalokasikan ruang buffer pada kernel untuk menerima data, dan menjadwalkan I/O. Pada akhirnya, driver mengirim perintah ke device controller dengan menulis ke register device control

Device controller mengoperasikan piranti keras device untuk melakukan transfer data.

Driver dapat menerima status dan data, atau dapat menyiapkan transfer DMA ke memori kernel. Kita mengasumsikan bahwa transfer diatur oleh sebuah DMA controller, yang meggunakan interupsi ketika transfer selesai.

Interrupt handler yang sesuai menerima interupsi melalui tabel vektor-interupsi, menyimpan sejumlah data yang dibutuhkan, menandai device driver, dan kembali dari interupsi.

Device driver menerima tanda, menganalisa permintaan I/O mana yang telah diselesaikan, menganalisa status permintaan, dan menandai subsistem I/O kernel yang permintaannya telah terselesaikan.

Kernel mentransfer data atau mengembalikan kode ke ruang alamat dari proses permintaan, dan memindahkan proses dari antrian tunggu kembali ke antrian siap.

Proses tidak diblok ketika dipindahkan ke antrian siap. Ketika penjadwal (scheduler)

mengembalikan proses ke CPU, proses meneruskan eksekusi pada penyelesaian dari system call.

Performa I/O

1. Gambarkan bagan mengenai komunikasi antar komputer

2. Bagaimana cara meningkatkan efisiensi performa I/O

3. Jelaskan mengenai implementasi dari fungsi I/

#jawab#

1. 

2. cara meningkatkan perfoma I/O

Menurunkan jumlah alih konteks.

Mengurangi jumlah pengkopian data ke memori ketika sedang dikirimkan antara device dan aplikasi.

Mengurangi frekuensi interupsi, dengan menggunakan ukuran transfer yang besar, smart controller, dan polling.

Meningkatkan concurrency dengan controller atau channel yang mendukung DMA.

Memindahkan kegiatan processing ke perangkat keras, sehingga operasi kepada device controller dapat berlangsung bersamaan dengan CPU.

Menyeimbangkan antara kinerja CPU, memory subsystem, bus, dan I/O.

3. Pada dasarnya kita mengimplementasikan algoritma I/O pada level aplikasi. Hal ini dikarenakan kode aplikasi sangat fleksible, dan bugs aplikasi tidak mudah menyebabkan sebuah sistem crash. Lebih lanjut, dengan mengembangkan kode pada level aplikasi, kita akan menghindari kebutuhan untuk reboot atau reload device driver setiap kali kita mengubah kode. Implementasi pada level aplikasi juga bisa sangat tidak efisien. Tetapi, karena overhead dari alih konteks dan karena aplikasi tidak bisa mengambil keuntungan dari struktur data kernel internal dan fungsionalitas dari kernel (misalnya, efisiensi dari kernel messaging, threading dan locking.

Struktur Disk

1. Sebutkan bagian-bagian dari disk

2. Apa keuntungan penggunaan pemetaan pada disk?

#jawab#

1. Disk menyediakan penyimpanan sekunder bagi sistem komputer modern. Magnetic tape sebelumnya digunakan sebagai media penyimpanan sekunder, tetapi waktu aksesnya lebih lambat dari disk. Oleh karena itu, sekarang tape digunakan terutama untuk backup, untuk penyimpanan informasi yang tidak sering, sebagai media untuk mentransfer infromasi dari satu sistem ke sistem yang lain, dan untuk menyimpan sejumlah data yang terlalu besar untuk sistem disk.

2. Dengan menggunakan pemetaan, kita dapat minimal dalam teori mengubah sebuah nomor blok logikal ke sebuah alamat disk yang bergaya lama (old-style disk address) yang terdiri atas sebuah nomor silinder, sebuah nomor trek di silinder tersebut, dan sebuah nomor sektor di trek tersebut.

[Penjadualan Disk

1. Buatlah dengan pemikiran Anda sendiri, strategi penjadualan disk yang tepat dan efisien menurut

Anda

2. Menurut Anda, diantara algoritma-algoritma penjadualan disk diatas manakah yang paling cepat,

manakah yang paling efisien (hemat/tidak mahal), dan manakah yang paling lambat dan tidak

efisien? Jelaskan!]  CARI SENDIRI 

jawaban orang :

1. Teknik penjadwalan merupakan teknik yang memiliki tujuan memaksimalkan penggunaan disk

2.SSTF lebih umum dan memiliki prilaku yang lazim kita temui. SCAN dan C-SCAN memperlihatkan kemampuan yang lebih baik bagi sistem yang menempatkan beban pekerjaan yang berat kepada disk, karena algoritma tersebut memiliki masalah starvation yang paling sedikit. Untuk antrian permintaan tertentu, mungkin saja kita dapat mendefinisikan urutan akses dan pengambilan data dari disk yang optimal, tapi proses komputasi membutuhkan penjadualan optimal yang tidak kita dapatkan pada SSTF atau SCAN.Dengan algoritma penjadualan yang mana pun, kinerja sistem sangat tergantung pada jumlah dan tipe permintaan. Sebagai contoh, misalnya kita hanya memiliki satu permintaan, maka semua algoritma penjadualan akan dipaksa bertindak sama, karena algoritma-algoritma tersebut hanya punya satu pilihan dari mana menggerakkan disk head: semuanya berprilaku seperti algoritma penjadualan FCFS.

Perlu diperhatikan pula bahwa pelayanan permintaan disk dapat dipengaruhi pula oleh metode alokasi file. Sebuah program yang membaca alokasi file secara terus menerus mungkin akan membuat beberapa permintaan yang berdekatan pada disk, menyebabkan pergerakan head menjadi terbatas. File yang memiliki link atau indeks, dilain pihak, mungkin juga memasukkan blok-blok yang tersebar luas pada disk, menyebabkan pergerakan head yang sangat besar.

Lokasi blok-blok indeks dan directory juga tidak kalah penting. Karena file harus dibuka sebelum digunakan, proses pembukaan file membutuhkan pencarian pada struktur directory, dengan demikian directory akan sering diakses. Kita anggap catatan directory berada pada awal silinder, sedangkan data file berada pada silinder terakhir. Pada kasus ini, disk head harus bergerak melewati sepanjang lebar disk. Membuat tempat penyimpanan sementara dari blok-blok indeks dan directory ke dalam memori dapat membantu mengurangi pergerakan disk arm, khususnya untuk permintaan membaca disk.

Karena kerumitan inilah, maka algoritma penjadualan disk harus ditulis dalam modul terpisah dari sistem operasi, jadi dapat saling mengganti dengan algoritma lain jika diperlukan. Baik SSTF mau pun LOOK keduanya merupakan pilihan yang paling masuk akal sebagai algoritma yang paling dasar.

Managemen Disk 

1. Bagaimana cara disk SCSI me-recovery blok yang rusak? Jelaskan selengkap mungkin!

Jawab :

Untuk disk yang lebih kompleks seperti disk SCSI, bad blocks diatasi dengan sector sparing atau forwarding, yaitu controller dapat mengganti sektor yang rusak dengan sebuah sektor yang terpisah. Alternatif lainnya adalah mengganti sektor tersebut dengan cara sector slipping. 

Mengganti blok yang rusak bukan sepenuhnya merupakan proses yang otomatis, karena data-data yang tersimpan sebelum nya akan terhapus. 

Penanganan Swap-Space 

1. Bagaimana penanganan swap space pada disk?

Jawab :

swap-space adalah salah satu dari low-level task pada sebuah sistem operasi. Memori Virtual menggunakan disk space sebagai perpanjangan (atau space tambahan) dari memori utama. Karena kecepatan akses disk lebih lambat daripada kecepatan akses memori, menggunakan swap-space akan mengurangi performa sistem secara signifikan. Tujuan utama dari perancangan dan implementasi swap-space adalah untuk menghasilkan kinerja memori virtual yang optimal.

Penggunaan swap-space pada berbagai macam sistem operasi berbeda-beda, tergantung pada algoritma memory management yang diimplementasikan. Sebagai contoh, sistem yang mengimplementasikan swapping mungkin akan menggunakan swap-space untuk menyimpan (dan mengerjakan) sebuah proses, termasuk segmen kode dan datanya. Sistem yang menggunakan paging hanya akan menyimpan page (atau "halaman " proses) yang sudah dikeluarkan dari memori utama. Besarnya swap-space yang dibutuhkan sebuah sistem bermacam-macam, tergantung dari banyaknya physical memory (RAM, seperti EDO DRAM, SDRAM, RD RAM), memori virtual yang disimpan di swap-space, dan caranya memori virtual digunakan. Besarnya bervariasi, antara beberapa megabytes sampai ratusan megabytes atau lebih. 

Beberapa sistem operasi, seperti UNIX, menggunakan swap-space sebanyak yang diperlu kan. Swap-space ini biasanya disimpan dalam beberapa disk yang terpisah, jadi beban yang diterima oleh sistem I/O dari paging dan swapping bisa didistribusikan ke berbagai I/O device pada sistem. 

2. Bagaimana pengelolaan swap space pada disk? 

Jawab :

Untuk mengilustrasikan metode-metode yang digunakan untuk mengelola swap-space, kita sekarang akan mengikuti evolusi dari swapping dan paging pada GNU/ Linux. GNU/ Linux memulai dengan implemen tasi swapping yang menyalin seluruh proses antara daerah disk yang contiguous (tidak terputus) dan memori. UNIX berevolusi menjadi kombinasi dari swapping dan paging dengan tersedianya hardware untuk paging.

Dalam 4.3BSD, swap-space dialokasikan untuk proses ketika sebuah proses dimulai. Tempat yang cu kup disediakan untuk menampung program, yang juga dikenal sebagai halaman-halaman teks (text pages) atau segmen teks, dan segmen data dari proses itu. Alokasi dini tempat yang dibutuhkan dengan cara seperti ini umumnya mencegah sebuah proses untuk kehabisan swap-space selagi proses itu dikerjakan. Ketika proses mulai, teks di dalamnya di-page dari file system. Halaman-halaman (pages) ini akan ditaruh di swap bila perlu, dan dibaca kembali dari sana, jadi sistem file akan diakses sekali untuk setiap text page. Halaman-halaman dari segmen data dibaca dari sistem file, atau dibuat (bila belum sebelumnya), dan ditaruh di swap space dan di-page kembali bila perlu. Satu contoh optimisasi (sebagai contoh, ketika dua pengguna menggunakan editor yang sama) adalah proses-proses dengan text page yang identik membagi halaman-halaman (pages) ini, baik di memori mau pun di swap-space. 

Dua peta swap untuk setiap proses digunakan oleh kernel untuk melacak penggunaan swap-space. Segmen teks besarnya tetap, maka swap space yang dialokasikan sebesar 512K setiap potong (chunks), kecuali untuk potongan terakhir, yang menyimpan sisa halaman-halaman (pages) tadi, dengan kenaikan (increments) sebesar 1K. 

Peta swap dari Segmen data lebih rumit, karena segmen data bisa mem besar setiap saat. Petanya sendiri besarnya tetap, tapi menyimpan a lamat-alamat swap untuk blok-blok yang besarnya bervariasi. Misalkan ada index i, bla-bla-bla, dengan besar maksimun 2 megabytes. Data struktur ini ditunjukkan oleh gambar 13.8. (Besar minimum dan maksi mum blok bervariasi, dan bisa diubah ketika me-reboot sistem.) Keti ka sebuah proses mencoba untuk memperbesar segmen datanya melebihi blok yang dialokasikan di tempat swap, sistem operasi mengalokasikan blok lain lagi, dua kali besarnya yang pertama. Skema ini menyebab kan proses-proses yang kecil menggunakan blok-blok kecil. Ini juga meminimalisir fragmentasi. Blok-blok dari proses yang besar bisa di temukan dengan cepat, dan peta swap tetap kecil. 

Pada Solaris 1 (SunOS 4), para pembuatnya membuat perubahan pada me tode standar UNIX untuk meningkatkan efisiensi dan untuk mencermin kan perubahan teknologi. Ketika sebuah proses berjalan, halaman-hala man (pages) dari segmen teks dibawa kembali dari sistem berkas, diak ses di memori utama, dan dibuang bila diputuskan untuk di-pageout. A kan lebih efisien untuk membaca ulang sebuah halaman (page) dari sis tem berkas daripada menaruhnya di swap-space dan membacanya ulang dari sana. 

Lebih banyak lagi perubahan pada Solaris 2. Perubahan terbesar ada lah Solaris 2 mengalokasikan swap-space hanya ketika sebuah halaman (page) dipaksa keluar dari memori, daripada ketika halaman (page) da ri memori virtual pertama kali dibuat. Perubahan ini memberikan per forma yang lebih baik pada komputer-komputer modern, yang sudah mem punyai memori lebih banyak daripada komputer-komputer dengan sistem yang sudah lama, dan lebih jarang melakukan paging. 

Reabilitas Disk 

1. Terangkan bagaimana RAID dapat meningkatkan reabilitas dari disk?

Jawab :

Untuk meningkatkan reabilitas RAID dari disk adalah dengan mirroring atau shadowing, yaitu dengan membuat duplikasi dari tiap-tiap disk. Pada cara ini, berarti diperlukan media penyimpanan yang dua kali lebih besar daripada ukuran data sebenarnya. Akan tetapi, dengan cara ini pengaksesan disk yang dilakukan untuk membaca dapat ditingkatkan dua kali lipat. Hal ini dikarenakan setengah dari permintaan membaca dapat dikirim ke masing-masing disk. Cara lain yang digunakan pada RAID adalah block interleaved parity. Pada cara ini, digunakan sebagian kecil dari disk untuk penyimpanan parity block. Sebagai contoh, dimisalkan terdapat 10 disk pada array. Karenanya setiap 9 data block yang disimpan pada array, 1 parity block juga akan disimpan. Bila terjadi kerusakan pada salah satu block pada disk maka dengan adanya informasi pada parity block ini, ditambah dengan data block lainnya, diharapkan kerusakan pada disk tersebut dapat ditanggulangi, sehingga tidak ada data yang hilang. Penggunaan parity block ini juga akan menurunkan kinerja sama seperti halnya pada mirroring. Pada parity block ini, tiap kali subblock data ditulis, akan terjadi perhitungan dan penulisan ulang pada parity block.

2. Adakah batas waktu hidup suatu disk? Jika ada, berapa lama? Jika tidak, kenapa?

Jawab :

Ada , usia dari optical disc bergantung pada banyak faktor, beberapa dapat dikendalikan oleh pemakai, beberapa yang lainnya tidak. 

Faktor-faktor yang dapat mempengaruhi usia disc termasuk berikut ini:

• Tipe

• Kualitas pabrikasi

• Kondisi disc sebelum perekaman

• Kualitas dari perekaman disc

• Perlakuan dan perawatan

• Kondisi lingkungan

Implementasi Stable-Storage 

1. Sebutkan kemungkinan-kemungkinan dari disk write! 

Jawab :

• Successful completion.

Data disimpan dengan benar di dalam disk.

• Partial failure.

Kegagalan terjadi di tengah-tengah transfer, menyebabkan hanya bebe rapa sektor yang diisi dengan data yang baru, dan sektor yang diisi ketika terjadi kegagalan menjadi rusak.

• Total failure.

Kegagalan terjadi sebelum disk write dimulai, jadi data yang sebe lumnya ada pada disk masih tetap ada.

2. Bagaimanakah suatu operasi output dieksekusi?

Jawab :

• Tulis informasinya ke blok physical yang pertama.

• Ketika penulisan pertama berhasil, tulis informasi yang sama ke blok physical yang kedua.

• Operasi dikatakan berhasil hanya jika penulisan kedua berhasil.

Tertiary-Storage Structure 

1. Sebutkan kelebihan tertiary storage structure? 

Jawab :

Biaya produksi lebih murah.

Menggunakan removable media.

Data yang disimpan bersifat permanen.

2. Apakah kegunaan EOT pada tapes? Jelaskan cara kerjanya? 

Jawab :

Kapasitas blok ditentukan pada saat blok ditulis. Apabila terdapat area yang rusak pada saat blok ditulis, maka area yang rusak itu tidak dipakai dan penulisan blok dilanjutkan setelah daerah yang rusak tersebut. Tape drive “append-only” devices, maksudnya adalah apabila kita meng-update blok yang ada di tengah berarti kita akan menghapus semua data sebelumnya pada blok tersebut. Oleh karena itu, meng-update blok tidak diperbolehkan.Untuk mencegah hal tadi digunakan tanda EOT (end-of-tape). Tanda EOT ditaruh setelah sebuah blok ditulis. Drive menolak ke lokasi sebelum tanda EOT, tetapi drive tidak menolak ke lokasi tanda EOT kemudian drive mulai menulis data. Setelah selesai menulis data, tanda EOT ditaruh setelah blok yang baru ditulis tadi.

3. Jelaskan tugas sistem operasi terhadap tertiary-storage structure? 

Jawab :

Tugas terpenting dari sistem operasi dalam hubungannya dengan tertiary-storage structure adalah digunakan untuk menampilkan abstraksi mesin virtual dari aplikasi, menampilkan apa yang ada dalam tertiary-storage structure.