Algoritma Penjadwalan

Jenis-jenis Algoritma Berdasarkan Penjadwalan

1. Nonpreemptive

Non-preemptive algoritma didesain agar setelah proses yang sedang berjalan memasuki negara (adalah proses diperbolehkan), tidak dihapus dari prosesor sampai selesai dengan waktu layanan (secara eksplisit atau hasil prosesor). Bila CPU telah dialokasikan (schedule) ke suatu proses, maka proses tersebut dapat menggunakan CPU tersebut sampai proses tersebut block karena request I/O atau terminate. context_switch () dipanggil hanya ketika proses dihentikan atau blok.

Nonpreemptive menggunakan konsep:

A. FIFO (First In First Out) atau FCFS (First Come First Serve)

Algoritma ini merupakan algoritma penjadwalan yang paling sederhana yang digunakan CPU. Dengan menggunakan algoritma ini setiap proses yang berada pada status ready dimasukkan kedalam FIFO queue atau antrian dengan prinsip first in first out, sesuai dengan waktu kedatangannya. Proses yang tiba terlebih dahulu yang akan dieksekusi.

Contoh : Ada tiga buah proses yang datang secara bersamaan yaitu pada 0 ms, P1 memiliki burst time 24 ms, P2 memiliki burst time 3 ms, dan P3 memiliki burst time 3 ms. Hitunglah waiting time rata-rata dan turnaround time( burst time + waiting time) dari ketiga proses tersebut dengan menggunakan algoritma FCFS. Waiting time untuk P1 adalah 0 ms (P1 tidak perlu menunggu), sedangkan untuk P2 adalah sebesar 24 ms (menunggu P1 selesai), dan untuk P3 sebesar 27 ms (menunggu P1 dan P2 selesai).

Urutan kedatangan adalah P1, P2 , P3; gantt chart untuk urutan ini adalah:

Waiting time rata-ratanya adalah sebesar(0+24+27)/3 = 17ms. Turnaround time untuk P1 sebesar 24 ms, sedangkan untuk P2 sebesar 27 ms (dihitung dari awal kedatangan P2 hingga selesai dieksekusi), untuk P3 sebesar 30 ms. Turnaround time rata-rata untuk ketiga proses tersebut adalah (24+27+30)/3 = 27 ms.

B. SJF (Shortest Job First)

Pada algoritma ini setiap proses yang ada di ready queue akan dieksekusi berdasarkan burst time terkecil. Hal ini mengakibatkan waiting time yang pendek untuk setiap proses dan karena hal tersebut maka waiting time rata-ratanya juga menjadi pendek, sehingga dapat dikatakan bahwa algoritma ini adalah algoritma yang optimal.

Burst time : asumsi berapa lama sebuah proses membutuhkan CPU diantara proses menunggunya I/O. Hal ini tidak dapat diprediksi secara tepat sebelum dimulainya sebuah proses. Artinya jumlah waktu yang dibutuhkan sebuah proses dalam menggunakan CPU dalam sebuah satuan waktu. (Sebuah proses dapat menggunakan CPU selama beberapa kali selama task yang diberikan belum diselesaikan.

Contoh: Ada 4 buah proses yang datang berurutan yaitu P1 dengan arrival time pada 0.0 ms dan burst time 7 ms, P2 dengan arrival time pada 2.0 ms dan burst time 4 ms, P3 dengan arrival time pada 4.0 ms dan burst time 1 ms, P4 dengan arrival time pada 5.0 ms dan burst time 4 ms. Hitunglah waiting time rata-rata dan turnaround time dari keempat proses tersebut dengan mengunakan algoritma SJF.

Average waiting time rata-rata untuk ketiga proses tersebut adalah sebesar (0 +6+3+7)/4=4 ms.

Average waiting time rata-rata untuk ketiga prses tersebut adalah sebesar (9+1+0+2)/4=3 ms.

C. HRN (Highest Ratio Next)

Higest Ratio Next (HRN) Merupakan penjadwalan untuk mengoreksi kelemahan SJF yang berprioritas dinamis. HRN Adalah strategi penjadwalan dengan prioritas proses tidak hanya merupakan fungsi waktu layanan,tetapi juga jumlah waktu tunggu proses. Begitu proses mendapat jatah pemroses, maka proses berjalan sampai selesai. Prioritas dinamis HRN dihitung berdasarkan rumus berikut : Prioritas = (waktu tunggu + waktu layanan ) / waktu layanan. Karena waktu layanan muncul sebagai pembagi, maka job lebih pendek berprioritas lebih baik, karena waktu tunggu sebagai pembilang, maka proses yang telah menunggu lebih lama juga mempunyai kesempatan lebih bagus. Mengapa algoritma ini disebut HRN karena waktu tunggu ditambah waktu layanan adalah waktu tanggap, yang berarti waktu tanggap tertinggi yang harus dilayani.

Contoh: waktu layanan muncul sebagai pembagi maka proses yang lebih pendek mempunyai prioritas yang lebih baik. Karena waktu tunggu sebagai pembilang maka proses yang telah menunggu lebih lama juga mempunya kesempatan lebih bagus untuk memperoleh layanan pemrosesan. Disebut HRN (High Response Next) karena (waktu tanggap adalah waktu tunggu + waktu layanan). Ketentuan HRN berarti agar memperoleh waktu tanggap tertinggi yang harus dilayani.

D. MFQ (Multiple Feedback Queues)

Algoritma ini mirip sekali dengan algoritma multilevel queue. Perbedaannya ialah algoritma ini mengizinkan proses untuk pindah antrian. Jika suatu proses menyita CPU terlalu lama, maka proses itu akan dipindahkan ke antrian yang lebih rendah. Hal ini menguntungkan proses interaksi karena proses ini hanya memakai waktu CPU yang sedikit. Demikian pula dengan proses yang menunggu terlalu lama. Proses ini akan dinaikkan tingkatannya. Biasanya prioritas tertinggi diberikan kepada proses dengan CPU burst terkecil, dengan begitu CPU akan terutilisasi penuh dan M/K dapat terus sibuk. Semakin rendah tingkatannya, panjang CPU burst proses juga semakin besar.

Contoh: Terdapat tiga antrian; Q1=10 ms, FCFS Q2=40 ms, FCFS Q3=FCFS proses yang masuk, masuk ke antrian Q1. Jika dalam 10 ms tidak selesai, maka proses tersebut dipindahkan ke Q2. Jika dalam 40 ms tidak selesai, maka dipindahkan lagi ke Q3. Berdasarkan hal-hal di atas maka algoritma ini dapat digunakan secara fleksibel dan diterapkan sesuai dengan kebutuhan sistem. Pada zaman sekarang ini algoritma multilevel feedback queue adalah salah satu yang paling banyak digunakan.

2. Preemptive

Penjadwalan Preemptive mempunyai arti kemampuan sistem operasi untuk memberhentikan sementara proses yang sedang berjalan untuk memberi ruang kepada proses yang prioritasnya lebih tinggi. Penjadwalan ini bisa saja termasuk penjadwalan proses atau M/K. Penjadwalan Preemptive memungkinkan sistem untuk lebih bisa menjamin bahwa setiap proses mendapat sebuah slice waktu operasi. Dan juga membuat sistem lebih cepat merespon terhadap event dari luar (contohnya seperti ada data yang masuk) yang membutuhkan reaksi cepat dari satu atau beberapa proses. Membuat penjadwalan yang Preemptive mempunyai keuntungan yaitu sistem lebih responsif daripada sistem yang memakai penjadwalan Non Preemptive.

Preemptive menggunakan konsep:

A. RR (Round Robin)

Algoritma ini menggilir proses yang ada di antrian. Proses akan mendapat jatah sebesar time quantum. Jika time quantum-nya habis atau proses sudah selesai, CPU akan dialokasikan ke proses berikutnya. Tentu proses ini cukup adil karena tak ada proses yang diprioritaskan, semua proses mendapat jatah waktu yang sama dari CPU yaitu (1/n), dan tak akan menunggu lebih lama dari (n-1)q dengan q adalah lama 1 quantum.

Algoritma ini sepenuhnya bergantung besarnya time quantum. Jika terlalu besar, algoritma ini akan sama saja dengan algoritma first come first served. Jika terlalu kecil, akan semakin banyak peralihan proses sehingga banyak waktu terbuang.

Contoh: Menghitung Average Waiting Time dalam Algoritma Penjadwalan Round Robin

B. SRF (Shortest Remaining First)

Pada SRF, proses dengan sisa waktu jalan diestimasi terendah dijalankan, termasuk proses-proses yang baru tiba.Pada SJF, begitu proses dieksekusi, proses dijalankan sampai selesai.Pada SRF, proses yang sedang berjalan (running) dapat diambil alihproses baru dengan sisa waktu jalan yang diestimasi lebih rendah.

Contoh: Menghitung waktu yang diulang untuk pertama kalinya

C. PS (Priority Scheduling)

Tiap proses diberi skala prioritas, proses yang mendapatkan prioritas tertinggi mendapat jatah waktu pemroses. algoritma penjadwalan yang mendahulukan proses yang memiliki prioritas tertinggi. Setiap proses memiliki prioritasnya masing-masing. Priority scheduling juga dapat dijalankan secara preemptive maupun non-preemptive. Pada preemptive, jika ada suatu proses yang baru datang memiliki prioritas yang lebih tinggi daripada proses yang sedang dijalankan, maka proses yang sedang berjalan tersebut dihentikan, lalu CPU dialihkan untuk proses yang baru datang tersebut. Sementara itu, pada non-preemptive, proses yang baru datang tidak dapat menganggu proses yang sedang berjalan, tetapi hanya diletakkan di depan queue.

Contoh: Setiap 10 menit, prioritas dari masing-masing proses yang menunggu dalam queue dinaikkan satu tingkat. Maka, suatu proses yang memiliki prioritas 127, setidaknya dalam 21 jam 20 menit, proses tersebut akan memiliki prioritas 0, yaitu prioritas yang tertinggi. (semakin kecil angka menunjukkan bahwa prioritasnya semakin tinggi)

D. GS (Guaranteed Scheduling)

Penjadwalan ini berupaya memberi tiap pemakai daya pemroses yang sama. Maka jika terdapat N pemakai, tiap pemakai mendapat I/N daya pemroses. Sistem merekam banyak waktu pemroses yang telah digunakan proses sejak login. Juga dihitung jumlah waktu pemroses yang digunakan seluruh proses. Karena jumlah waktu pemroses tiap pemakai dapat diketahui, maka dapat dihitung rasio antara pemroses yang sesungguhnya harus diperoleh yaitu I/N waktu pemroses seluruhnya dan waktu pemroses yang telah diperuntukan proses itu.