Manajemen Memory

 Konsep Dasar Memori Memori adalah pusat dari operasi pada sistem komputer modern, berfungsi sebagai tempat penyimpanan informasi yang harus diatur dan dijaga sebaik- baiknya. Memori adalah array besar dari word atau byte, yang disebut alamat. CPU mengambil instruksi dari memory berdasarkan nilai dari program counter.

Sedangkan 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 (Eko, 2009). Memory manager merupakan salah satu bagian sistem operasi yang mempengaruhi dalam menentukan proses mana yang diletakkan pada antrian.

Memori manajemen adalah tindakan mengelola memori komputer. Kebutuhan utama manajemen memori adalah untuk menyediakan cara untuk secara dinamis mengalokasikan bagian-bagian dari memori untuk program atas permintaan mereka, dan membebaskan untuk digunakan kembali ketika tidak lagi diperlukan. Ini sangat penting untuk setiap sistem komputer canggih di mana lebih dari satu proses mungkin berlangsung setiap saat.

Jenis-Jenis Manajemen Memory

 

Manajemen Memory Untuk Monoprogramming Bila program komputer yang dijalankan hanya satu jenis selama proses berlangsung maka dikatakan mode kerja komputer itu adalah monoprogramming. Selama komputer itu bekerja maka memory RAM seluruhnya di kuasai oleh program tersebut. Jadi RAM tidak dapat di masuki oleh program lain. Mode serupa ini di

temui pada komputer berbasis DOS. Penempatan program di memory diatur sedemikain rupa sehingga (Eko, 2009) :

a)    BIOS selalu di ROM (BIOS)
 
b)    Sistem Operasi di RAM bawah (alamat rendah)
 
c)    Program Aplikasi di RAM tengah (alamat sesudah OS terakhir)
 
d)    Data Sementara di RAM atas (alamat sesudah Aplikasi terakhir). 

    Bila sistem operasi telah selasai dimuat maka tampillah prompt di layar monitor, dan itu adalah tanda bahwa komputer siap menerima program aplikasi. Letakkan disk yang berisi program aplikasi pada diskdrive yang aktif lalu eksekusi , sehingga program itu termuat seluruhnya ke RAM.

Dengan demikian program aplikasi siap digunakan menurut semestinya.Kita lihat ketika komputer mula-mula dinyalakan maka proses yang dibaca pertama kali adalah apa yang tertulis di dalam ROM. Setelah semua perintah di adalam ROM BIOS selesai dibaca maka computer meminta kita memasukkan DOS ke dalam RAM-nya.Ketika DOS dibaca maka diletakkan sebagian dari program DOS yang terpenting saja ke dalam RAM, seperti : COMMAND.COM dan INTERNAL COMMAND.

Sedangkan program DOS yang lain masih tetap di dalam disk dan apabila kita perlukan dapat di eksekusi. Hal itu berguna untuk mrnjaga agar RAM tidak penuh oleh Sistem Operasi saja. Ketika kita bekerja dengan program aplikasi tasdi maka kita akan menghasilkan data. Data itu akan di simpan sementara di RAM yang masih tersisa. Data yang disimpan di RAM bersifat voletile, artinya data hanya bisa bertahan selama catudaya computer masih ON. Untuk berjaga- jaga biasakan menyimpan data ke disk dalam jangka waktu yang tidak terlalu lama, misalnya setiap 5 menit sekali. Selain menjaga data agar tidak amblas menyimpan ke disk bertujuan juga untuk mengosongkan RAM agar tidak cepat penuh.

Didalam sistem juga dapat kita lihat bahwa sistem operasi terletak berdekatan dengan program lain di RAM sehingga kemungkinan sistem operasi ter ganggu atau terubah oleh proses yang sedang berjalan sangat besar .Hal itu tidak boleh terjadi.Untuk mencegah terganggu sitem operasi tersebut maka alamat tertinggi dari sistem operasi dletakkan pada register batas dalam CPU. Jika ada proses yang mengacu ke alamat itu atau yang lebih rendah dari itu maka proses di hentikan dan program akan menampilkan pesan kesalahan.

1.         Manajemen Memory Untuk Multiprogramming

 Untuk sistem komputer yang berukuran besar (bukan small computers), membutuhkan pengaturan memori, karena dalam multiprogramming akan melibatkan banyak pemakai secara simultan sehingga di memori akan terdapat lebih dari satu proses bersamaan. Oleh karena itu dibutuhkan sistem operasi yang mampu mendukung dua kebutuhan tersebut, meskipun hal tersebut saling bertentangan, yaitu (Ama, 2003):

a)  Pemisahan ruang-ruang alamat.

b)  Pemakaian bersama memori.

Manajer memori harus memaksakan isolasi ruang-ruang alamat tiap proses agar mencegah proses aktif atau proses yang ingin berlaku jahat mengakses dan merusak ruang alamat proses lain. Manajer memori di lingkungan multiprogramming sekalipun melakukan dua hal, yaitu :

a)    Proteksi memori dengan isolasi ruang-ruang alamat secara dis-joint.

b)    Pemakaian bersama memori.

 

Memungkinkan proses-proses bekerja sama mengakses daerah memori bersama. Ketika konsep multiprogramming digunakan, pemakaian CPU dapat ditingkatkan.

Sebuah model untuk mengamati pemakaian CPU secara probabilistic : CPU utilization = 1 – p n

Dengan :    N menunjukkan banyaknya proses pada suatu saat, sehingga kemungkinan bahwa semua n proses akan menunggu menggunakan I/O (masalah CPU menganggur) adalah sebesar pn. Fungsi dari n disebut sebagai degree of multiprogramming.

b)              P menunjukkan besarnya waktu yang digunakan sebuah proses

 

B.     Strategi Manajemen Memori

 

Strategi yang dikenal untuk mengatasi hal tersebut adalah memori maya. Memori maya menyebabkan sistem seolah-olah memiliki banyak memori dibandingkan dengan keadaan memori fisik yang sebenarnya. Memori maya tidak saja memberikan peningkatan komputasi, akan tetapi memori maya juga memiliki bberapa keuntungan seperti :

1.         Large Address Space

Membuat sistem operasi seakan-akan memiliki jumlah memori melebihi kapasitas memori fisik yang ada. Dalam hal ini memori maya memiliki ukuran yang lebih besar daripada ukuran memori fisik.

2.         Proteksi.

 

Setiap proses di dalam sistem memiliki virtual address space. Virtual address space tiap proses berbeda dengan proses yang lainnya lagi, sehingga apapun yang terjadi pada sebuah proses tidak akan berpengaruh secara langsung pada proses lainnya

3.         Memory Mapping

Memory mapping digunakan untuk melakukan pemetaan image dan file-file data ke dalam alamat proses. Pada pemetaan memori, isi dari file akan di link secara langsung ke dalam virtual address space dari proses.

4.         Fair Physical Memory Allocation 

Digunakan oleh Manajemen Memori untuk membagi penggunaan memori fisik secara “adil” ke setiap proses yang berjalan pada sistem.

5.         Shared Virtual Memory.

Meskipun tiap proses menggunakan address space yang berbeda dari memori maya, ada kalanya sebuah proses dihadapkan untuk saling berbagi penggunaan memori.

C.     Ruang Alamat Logika dan Fisik

 

Alamat Logika adalah alamat yg dibentuk di CPU, disebut juga alamat virtual. Alamat fisik adalah alamat yang terlihat oleh memori. Untuk mengubah dari alamat logika ke alamat fisik diperlukan suatu perangkat keras yang bernama MMU (Memory Management Unit). Pengubahan dari alamat logika ke alamat fisik adalah pusat dari manajemen memori. Alamat yang dibangkitkan oleh CPU disebut alamat logika (logical address) dimana alamat terlihat sebagai uni memory yang disebut alamat fisik (physical address). Tujuan utama manajemen memori adalah konsep meletakkan ruang alamat logika ke ruang alamat fisik (Ama, 2003)

Hasil skema waktu kompilasi dan waktu pengikatan alamat pada alamat logika dan alamat memori adalah sama. Tetapi hasil skema waktu pengikatan alamat waktu eksekusi berbeda. dalam hal ini, alamat logika disebut dengan alamat maya (virtual address). Himpunan dari semua alamat logika yang dibangkitkan oleh program disebut dengan ruang alamat logika

(logical address space); himpunan dari semua alamat fisik yang berhubungan dengan alamat logika disebut dengan ruang alamat fisik (physical address space).

Memory Manajement Unit (MMU) adalah perangkat keras yang memetakan alamat virtual ke alamat fisik. Pada skema MMU, nilai register relokasi ditambahkan ke setiap alamat yang dibangkitkan oleh proses user pada waktu dikirim ke memori. Register basis disebut register relokasi. Nilai dari register relokasi ditambahkan ke setiap alamat yang dibangkitkan oleh proses user pada waktu dikirim ke memori, sebagai contoh, apabila basis 14000, maka user mencoba menempatkan ke alamat lokasi 0 dan secara dinamis direlokasi ke lokasi 14000. Pengaksesan ke lokasi logika 346, maka akan dipetakan ke lokasi 14346. Sistem operasi MS- DOS yang masih keluarga intel 80X86 menggunakan empat register relokasi ketika proses loading dan running.

User program tidak pernah melihat alamat fisik secara real. Program dapat membuat sebuah penunjuk ke lokasi 346, mengirimkan ke memory, memanipulasinya, membandingkan dengan alamat lain, semua menggunakan alamat 346. Hanya Ketika digunakan sebagai alamat memory akan direlokasi secara relatif ke register basis.

D.     Swapping

 

Sebuah proses, sebagaimana telah diterangkan di atas, harus berada di memori sebelum dieksekusi. Proses swapping menukarkan sebuah proses keluar dari memori untuk sementara waktu ke sebuah penyimpanan sementara dengan sebuah proses lain yang sedang membutuhkan sejumlah alokasi memori untuk dieksekusi. Tempat penyimpanan sementara ini biasanya berupa sebuah fast disk dengan kapasitas yang dapat menampung semua salinan dari semua gambaran memori serta menyediakan akses langsung ke gambaran tersebut. Jika eksekusi proses yang dikeluarkan tadi.

1.    Jenis Memori

 a)    Memori Kerja

 b)    ROM/PROM/EPROM/EEPROM

 c)    RAM

d)    Cache memory

e)    Memori Dukung

f)    Floppy, harddisk, CD, dll 

2.    Alamat Memori

 

a)    Alamat memori mutlak (alamat fisik)

 

Sel memori pada memori kerja adalah sumber daya berbentuk fisik, sehingga untuk mencapai sel memori ini digunakan kata pengenal. Maka disebutlah alamat fisik dan karena nomor alamat fisik ini bersifat mutlak (nomor setiap sel adalah tetap), maka disebut juga alamat mutlak.

b)    Alamat memori relatif (alamat logika)

 

Alamat memori yang digunakan oleh program / data berurutan / berjulat. Jika kita menggunakan alamat 1, maka kitapun menggunakan alamat 2,3, … dan untuk 1 informasi jika alamat awalnya 0 dan alamat lainnya relatif terhadap alamat awal 0 ini, maka dinamakan alamat relatif. Dan alamat tersebut adalah logika dari untaian alamat yang menyimpan informasi maka dikenal alamat memori logika. Contoh : alamat awal relatif 0, alamat awal fisik 14726, maka selisihnya = relokasinya = 14726-0 = 14726.

3.    Isi Memori

a)        Sistem bahasa penataolahan

b)        Sistem Utilitas

c)        Inti Sistem Operasi

d)        Sistem Operasi

e)       Pengendali alat (device drivers)

f)         File pemakai

4.    Fungsi Manajemen Memori

 

•     Mengelola informasi yang dipakai dan tidak dipakai.
•     Mengalokasikan memori ke proses yang memerlukan.
•     Mendealokasikan memori dari proses telah selesai.
•     Mengelola swapping atau paging antara memori utama dan disk.

5. Partisi Memori

 

Partisi memori adalah pembagian harddisk menjadi beberapa bagian yang digunakan untuk mempermudah manajemen file.

Terdapat 2 jenis partisi memori, yaitu :

 a.         Fixed Partitioning Ciri-ciri :

-            Pembagian memori ditentukan di awal dan tidak dapat dirubah

     -            Ukuran partisi bisa sama (equal-size) atau berbeda (unequal-size)Kesulitan yang dihadapi :

-            Ukuran program > ukuran partisi

-            Penggunaan memori yang tidak efisien

-            Internal Fragmentation

 

Contoh OS yang menggunakan : IBM OS/MFT (Multiprogramming with a Fixed Number of Tasks)

b.         Dynamic Partitioning

Dalam dynamic memory partitioning,,memori dipartisi menjadi bagian-bagian dengan jumlah dan besar yang tidak tentu.Ciri-ciri :

-            Alokasi memori ditentukan saat runtime

-            Setiap proses diberikan alokasi sesuai yang dibutuhkan

c.         Kesulitan yang dihadapi :

-            External Fragmentation

-            Ruang kosong di memori banyak, tetapi terbagi-bagi

-            Syarat Pengelolaan Memori

d.         Relokasi

Prosesor dan sistem operasi harus dapat mentransfer memory referensi ( dalam bentuk kode program ) ke alamat fisik yang mengalokasikan program dalam memory utama.

e.         Proteksi

User tidak boleh mengakses beberapa bagian dari wilayah sistem operasi.

f.          Sharing

Memory skunder pada manajemen memory dapat mengontrol sharing area pada memory utama.

g.         Organisasi Logika

 

Sistem oerasi dan hardware berusaha untuk dapat berhubungan dengan user program dalamsatu modul.

h.         Organisasi fisik

 

Harus ada pengaturan yang jelas antara memory utama dngan memory skunder pada Longterm