SISTEM PAGING

1. SISTEM PAGING

2. Struktur Pengendali dan Perangkat Keras • Acuan memori secara dinamis ditranslasikan kedalam alamat fisik pada saat dijalankan • Sebuah proses dapat dipindahkan (swap) dalam dan luar memori utama, seperti menduduki tempat yang berbeda • Seebuah proses dapat pecah-pecah kedalam beberapa bagian (segmen dan page) dan potongan-potongan tidak diharuskan saling berdekatan didalam memori utama • Seluruh bagian sebuah proses tidak perlu untuk diisi (load) didalam memori utama selama eksekusi

3. Mengeksekusi Program • SO membawakan beberapa bagian program kedalam memori utama • Tempat kedudukan seperangkat bagian proses berada didalam memori utama • Sebuah interupsi dihasilkan ketika suatu alamat yang diperlukan tidak didalam memori • So menempatkan proses didalam status blocking

4. Mengeksekusi Program • Potongan proses yang berisi alamat logis (logical address) dibawa kedalam memori utama • SO menghasilkan permintaan perintah Read I/O disk • Proses lain diambil untuk menjalankan disk I/O yang berlansung • Sebuah interupsi dihasilkan ketika dsik I/O telah lengkap yang mana menyebabkan sistem operasi untuk menempatkan proses yang dipengaruhi dalam status Ready

5. Keuntungan menghancurkan (breaking) sebuah Proses • Banyak proses yang dijaga didalam memori utama • Hanya memuat beberapa bagian dari tiap-tiap proses • Dengan proses yang sangat banyak didalam memori utama, sangat memungkinkan proses akan berada didalam status Ready pada waktu tertentu • Sebuah proses memungkinkan lebih besar dari memori utama

6. Jenis-jenis Memori • Memori yang Nyata • Memori Utama • Memori Virtual • Memori pada Disk • Mempertimbangkan efektifitas multiprograming dan membiarkan kebebasan dari batasan meori utama

7. Thrashing • Penukaran diluar sebagian proses hanya sebelum bagian proses tersebut dibutuhkan • Prosesor banyak menghabiskan waktu penukaran (swap) dari pada mengeksekusi instruksi

8. Prinsip – prinsip Lokalisasi • Program dan referensi data didalam suatu proses kecendrungan untuk dikelompok-kelompokkan (cluster) • Hanya sedikit potongan proses akan dibutuhkan melebihi jangka waktu pendek • Memungkinkan untuk membuat perkiraan yang cerdas tentang yang manan potongan-potongan akan diperlukan dimasa mendatang • Saran ini yang membuat memori virtual bekerja secara efisien

9. Pendukung yang diperlukan untuk memori virtual • Perangkat keras harus mendukung paging dan segmentasi • SO harus mampu untuk mengatur pergerakan page dan/atau segmen- segmen antara memori sekunder dan memori utama

10. Paging • Masing – masing proses memiliki page table • Masing – masing page table memasukkan sejumlah frame yang saling bersesuaian page-nya didalam memori utama • Sebuah bit diperlukan untuk menandai apakah page didalam meori utama atau tidak

11. Modifikasi Bit dalam Page Table • Memodifikasi bit yang lain diperlukan untuk menandai jika page telah diubah semenjak diisikan (load) kedalam memori utama • Jika tidak ada perubahan yang telah dibuat, page tidak dituliskan ke disk ketika diperlukannya untuk dipindahkan (swap) • Bitmap manajemen

12. Page Table Entrie

14. Skema tingkatan Kedua untuk Alamat 32-bit Page table

15. Page Table • Keseluruhan page table boleh mengambil terlalu banyak memori utama • Page table juga disimpan didalam memori virtual • Ketika sebuah proses sedang berjalan (running), bagian dari page table-nya didalam memori utama

16. Memory resident page table (physical page or disk address) Virtual Page Number Physical Memory Valid 1 1 0 1 1 1 0 1 Disk Storage (swap file or regular file system file) 0 1

17. Translation Lookaside Buffer • Masing-masing acuan memori virtual dapat menyebabkan dua akses memori fisik • satu untuk mengambil page table • satu untuk mengambil data • Untuk mengatasi hal tersebut sebuah cache kecepatan tinggi mengatur untuk maukkan page table • disebut TLB - Translation Lookaside Buffer

18. Translation Lookaside Buffer • Isi masukkan page table yang terakhir digunakan • Fungsi yang sama sebagai cache memori

19. Translation Lookaside Buffer • Dengan sebuah alamat virtual, prosesor menguji TLB • Jika masukan page table sudah ada/hadir (hit), nomor frame diambil lagi dan alamat rill dibentuk • Jika masukkan page table tidak ditemukan dalam TLB (miss), nomor page yang digunakan untuk indek dari proses page table • kesalahan

20. Translation Lookaside Buffer • Pertama, memriksa jika page table sudah siap didalam memori utama • Jika tidak ada didalam memori utama sebuah kesalahan page akan ditampilkan • TLB memperbaharui termasuk memasukkan page baru

23. Address Translation dengan TLB n–1 p p–1 0 virtual address virtual page number page offset valid tag physical page number TLB . . . = TLB hit physical address tag byte offset index valid tag data Cache = data cache hit

24. Ukuran Page • Ukuran page yang lebih kecil, lebih sedikit jumlah fragmentasi internal • Ukuran page lebih kecil, lebih banyak page yang dibutuhkan per proses • Lebih banyak page per proses berarti lebih besar page table-nya • Page table yang lebih besar berarti lebih besar bagian-bagian page table didalam memeori virtual • Memori sekunder didisain secara efisien memindahkan block data yang besar menjadi suatu ukuran yang lebih baik

25. Ukuran Page • Ukuran page kecil, sejumlah besar page akan ditemukan didalam memori utama • Seperti waktu selama eksekusi, page didalam memori akan berisi semua bagian proses yang terdekat. Page kesalahan terendah. • Ukuran page dinaikkan menyebabkan page berisikan lokasi lanjutan dari referensi terbaru. Page kesalahan berkembang. • Besaran ukuran page

27. Ukuran Page • Berbagai macam ukuran page menyediakan fleksibelitas, dibutuhkan secara efisien untuk TLB • Page yang besar dapat digunakan untuk program – program instruksi • Page yang kecil dapat digunakan untuk thread • Kebanyakan sistem operasi hanya mendukung satu ukuran page

28. Contoh Ukuran Page

29. Segmentasi • Ukuran dinamis dapat berbeda • Menyederhanakan penenganan untuk pengembangan struktur data • Mengizinkan program untuk diubah/ diganti dan di-kompilasi ulang secara bebas • Mendorong kearah sharing data antar proses • Mendorong kearah untuk proteksi

30. Tabel Segmen • corresponding segmen didalam memori utama • Masing-masing masukan berisikan panjang segment • Bit dibutuhkan untuk menentukan jika segmen telah siap/ada didalam memori utama • Bit yang lain diperlukan untuk menentukan jika segment telah dimodifikasi semenjak diisi (load) didalam memori utama

31. Memasukkan Tabel Segmen

32. Kombinasi Paging dan Segment • Paging jelas/transparan untuk programer • Paging mengeliminasi fragmentasi internal • Segmentasi dapat dilihat programer • Segmentasi mengizinkan perkembangan struktur data, modularitas, dan mendukung untuk sharing dan proteksi

33. Kombinasi Paging dan Segment Contoh segmentasi – paging pada pentium

35. Fetch Policy • Fetch Policy • Menentukan kapan page akan harus dibawa kedalam memori • Permintaan paging hanya membawa page kedalam memori ketika referensi telah dibuat untuk menentukan lokasi page • Banyak kesalahan page terjadi awal proses dimulai • Prepaging membawa masuk melebihi page yang dibutuhkan • Lebih efisiennya untuk membawa masuk page yang berada secara berdekatan pada disk