I/O Management

Semangat pagi para pembaca, pada kesempatan kali ini kita akan melanjutkan kembali materi tentang sistem operasi. topik yang akan kita bahas adalah tentang managemen input dan output. silahkan disimak :

       I.            Categories of I/O Devices

I/O Devices dibagi menjadi beberapa kategori, diantaranya :

  • Human Readable

Yang digunakan untuk berkomunikasi langsung dengan user. Contohnya : Printers, Display, Keyboard,  Mouse, dan lain-lain.

  •  Machine Readable

Yang digunakan untuk berkomunikasi dengan peralatan elektronik. Contohnya : Disk, Tape Drive, Sensors, Controllers, Actuators, dan lain-lain.

  • Communication

Yang digunakan untuk berkomunikasi dengan Remote Devices. Contohnya : Modem.

 

    II.            Differences in I/O Devices

Data Rate

Terdapat kemungkinan perbedaan ukuran kecepatan transfer data.

 1

 

Application

  • Disk yang digunakan untuk menyimpan file membutuhkan management software.
  • Disk yang digunakan untuk menyimpan virtual memory pages membutuhkan hardware dan software untuk mendukungnya.
  • Terminal yang digunakan oleh system administrator mungkin memiliki prioritas yang lebih tinggi.

Complexity  of Control

  • Printer memerlukan kontrol antarmuka yang relative sederhana.
  • Satu buah disk jauh lebih kompleks.

Unit of Transfer

Data dapat ditransfer sebagai aliran byte untuk terminal atau di blok yang lebih besar untuk disk.

Data Representation

Skema pengkodean.

Error Conditions

Devices menangkap respon kesalahan yang berbeda.

 

 III.            Techniques Performing I/O

Programmed I/O

Proses berkondisi busy-waiting untuk operation untuk menyelesaikan.

Interrupt-driven I/O

  • Perintah I/O dikeluarkan.
  • Processor terus mengeksekusi instruksi.
  • Modul I/O mengirimkan interupsi bila sudah selesai.
  •  

 IV.            Performing I/O

Direct Memory Access (DMA)

  • Modul DMA mengotrol pertukaran data antara memori utama dan I/O device.
  • Processor terputus setelah seluruh blok telah ditransfer.

V.            Relationship Among Techniques

 2

 

 VI.            Evolution of The I/O Function

Processor langsung mengontrol device peripheral.

 

Controller atau I/O modul ditambahkan.P

  • Processor menggunakan program I/O tanpa interupsi.
  • Processot tidak perlu menangani rincian device eksternal.

Controller atau I/O modul dengan interupsi.

  • Processor tidak menghabiskan waktu untuk menunggu operasi apa yang akan dilakukan oleh I/O.
  1. Direct Memory Access
  • Blok data yang dipindahkan ke dalam memori tanpa melibatkan processor.
  • Processor hanya terlibat di awal dan akhir saja.

 

  1. I/O Modul adalah Processor terpisah,
  • Dengan set instruksi dirancang khusus untuk I/O.
  • I/O Processor mengambil dan mengeksekusi instruksi ini tanpa intervensi processor.

 

  1. I/O Processor
  • I/O modul memiliki memori lokal sendiri.
  • Ini termasuk komputer yang berada di dalam dirinya sendiri.
  • Satu set besar I/O devices dapat dikontrol.

 

  1. VII.            Direct Memory Access

 

  1. 1.      Delegasi operasi processor I/O untuk modul DMA.

 

  1. 2.      Modul DMA transfer data secara langsung atau dari memory.

3

4

5

 

 

Masalah Desain pada Sistem Operasi :

  • Efisiensi :
    • Kebanyakan I/O sangat lambat dibandngkan memori utama
    • Penggunaan multiprogramming diperbolehkan untuk beberapa proses yang menunggu disaat proses lain dieksekusi
    • I/O tidak bisa mengimbangi kecepatan prosesor
    • Generalisasi
      • Diinginkan untuk dapat mnangani setiap I/O device secara seragam
      • Menyembunyikan kbnayakan detail device                                   

/O Buffering

Reasons :

  • Proses harus menunggu I/O untuk selesai sebelum proses
  • Beberapa halaman harus berada pada min memory saat I/O

Block Oriented :

  • Informasi disimpan dalam ukuran blok yang tepat
  • Transfer dibuat terblok
  • Dibuat untuk disk, USB, dan tape

Stream-Oriented

  • Transfer informasi sebagai byte stream
  • Digunakan pada terminal, rinter, komunikasi port, mouse, dl

 

Single Buffer

Block Oriented:

  • Input transfer dibuat untuk buffer
  • Blok berpinah pada user space ketika dibutuhkan
  • Blok lain dipindahkan ke dalam antrian

Stream Oriented

  • Dibuat secara garis lurus dalam satu watu
  • Input user dari terminal dalam satu garis dengan carriage yang kembali saat ujung gars
 6

Output pada terminal adalah satu dalam satu waktu

Double Buffer:

  • Menggunakan dua sistem antrian
  • Proses yang ditransfer dari satu antrian ke antrian lainnya

7 

Circular Buffer

  • Menggunakan lebih dari 2 antrian
  • Setiap antrian individu adalah satu unit sirkular
 8

Digunakan ketika operasi I/O harus selaras dengan proses

3.      Ketika lengkap modul DMA akan mengirim sinyal interupsi ke processor.

9

 

Disk Performance Parameters

  • Untuk mambaca dan menulis, head disk harus berada pada track yang diinginkan dan berada pada titik awal dari sector yang diinginkan tersebut.
  • Seek Time

Waktu yang diperlukan head disk untuk mencari track yang diinginkan.

  • Rotational Delay/Rotational Latency

Waktu yang diperlukan titik awal serctor untuk mencapai head disk.

  • Access Time

Jumlah dari seektime dan rotational delay

Waktu yang diperlukan untuk mencapa posisi untuk menulis atau membaca

 

Waktu Transfer Disk I/O

11

 

Disk Scheduling Policies

  • Perbedaan performance dikarenakan oleh seek time yang berbeda-beda.
  • Pada satu disk, ad banyak I/O request.
  • Jika request tersebut diambil secara random, maka performansinya akan buruk.
  • First in, First out (FIFO)
    • Request proses secara sekuensial
    • Semua proses diperlakukan sama
    • Menggunakan random scheduling jika terdapat manya proses yg harus ditangani.

12

  • Priority
    • Shceduling berada diluar control disk management software
    • Tujuannya bukan untuk mengoptimalkan disk tetapi untuk mendapatkan objektif lainnya
    • Menyediakan interaktif respon time yang baik
    • Last in, First out
      • Baik untuk transaksi pemrosesan sistem
      • Kemungkinan starvation saat job dilakukan dan head tidak dapat kembali ke barisan
      • Shortest Service Time First
        • Selalu memilih minimum seek time

13

  • SCAN
    • Lengan bergerak satu arah hingga mencapai track terakhir di arah tersebut
    • Arahnya terbalik
    • Hamper mirip seperti SSTF

 

  • C-SCAN
    • Melakukan scaning hanya satu arah saja
    • Saat track terakhir sudah terkunjungi, lengan akan kembali kea rah sebaliknya dari disk dan melakukan scan lagi
    • Mengurangi maximum delay yang terjadi oleh request baru

14

  • N-step-SCAN
    • Mensegmentasi queue dari disk request menjadi subqueue yang panjangnya N
    • Subqueue di proses menggunakan SCAN
    • Request baru di tambahkan ke queue yang lain saat queue di proses
    • FSCAN
      • Menggunakan dua queue
      • Satu queue kosong untuk request baru
      • Service dari request yang baru ditunda hingga reques yang lama semua beres dproses

Disk Scheduling Algorithms

15

Ratio

  • Pengunaan Array yang berlebihan dari disk secara independen
  • Set disk drive fisik dilihat oleh sistem operasi sebagai single logical drive
  • Data disk didistribusikan di seluruh drive fisik dari sebuah array
  • Kapasitas disk yang berlebihan digunakan untuk kesamaan dalam menyimpan informasi

Ration level

 

  • Raid 0 (non-redudant)

 

à bukan anggota sejati keluarga RAID, karena tidak termasuk redundansi untuk meningkatkan kinerja, data yang bergaris-garis di disk yang tersedia,garis ini mungkin blok fisik, sektor, atau beberapa satuan lainnya dan juga pengguna dan sistem data didistribusikan di seluruh disk dalam array dan juga dua permintaan dapat diterbitkan secara paralel, mengurangi I / O waktu antrian.

17

 

 

Penjelasan

è jika I / O permintaan tunggal terdiri dari beberapa strip logis berdekatan, maka sampai n strip untuk permintaan yang dapat ditangani secara paralel, sangat mengurangi waktu transfer I / O.

  • Ration 1 ( Mirrored )

è RAID 1 berbeda dari tingkat RAID 2 sampai 6 di mana redundansi dapat dicapai,redundansi dapat dicapai dengan cara sederhana, yaitu duplikasi semua data dan setiap disk dalam array memiliki mirror disk  yang berisi data yang sama dan Kerugian dari RAID 1 adalah biaya, dan kelebihannya menyediakan real-time backup semua data sehingga semua data penting masih segera tersedia.

 

 

 

ü  Kinerja RAID 1 bisa mendekati dua kali lipat dari  RAID 0

ü  RAID 1 juga dapat memberikan peningkatan kinerja atas RAID 0 untuk transfer data.

 

  • Raid 2 (redundancy through Hamming code)

è RAID tingkat 2 dan 3 menggunakan make teknik akses paralel

è Menggulung  dari drive individu yang disinkronkan sehingga setiap pusat disk di posisi yang sama

è  Garis sangat kecil, sering sekecil satu byte atau word

è  Kode error-correcting dihitung di seluruh bit yang sesuai pada setiap disk data yang

è  Kode Hamming digunakan, yang mampu memperbaiki kesalahan single-bit dan mendeteksi kesalahan ganda-bit

19

ü  masih agak mahal

ü  Jumlah disk berlebihan sebanding dengan log dari jumlah disk data yang

ü  RAID 2 hanya akan menjadi pilihan yang efektif dalam suatu lingkungan di mana terjadi kesalahan disk banyak

 

  • Raid 3 ( bit-interleaved parity )

è 3 diatur dengan cara yang sama dengan RAID 2, hanya membutuhkan disk   berlebihan tunggal, tidak peduli seberapa besar disk array, kesetaraan bit yang sederhana dihitung untuk set bit individu dalam posisi yang sama pada semua disk data dan pertimbangkan sebuah array dari lima drive di mana X0 melalui X3 berisi data dan X4 adalah kesetaraan atau kesamaa disk .

è Kesamaan untuk ith bit adalah

 20

 

 

 

 

 

 

ü  Karena data yang bergaris-garis di strip sangat kecil

ü  RAID 3 dapat mencapai kecepatan transfer data yang sangat tinggi

ü  Hanya satu permintaan I / O dapat dijalankan pada satu waktu

  • Raid 4 (block-level parity)

è RAID level 4 sampai 6 menggunakan untuk pembuatan dari teknik akses yang independen.

  • Raid 5 (block-level distributed parity)

 

 

22

  • Raid 6 ( dual redundancy)

23

Disk Cache

  • Buffer dalam memori utama untuk sektor disk
  • Berisi salinan dari beberapa sektor pada disk
  • Algoritma yang paling umum digunakan untuk pengganti paling terakhir digunakan (LRU)
  • Kemungkinan lain adalah least frequently used (LFU)

 

 

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *