Course: IKI20230 : Sistem Operasi

Tujuan Pembelajaran
 

Memahami pengalamatan dengan
menggunakan paging

Paging
 

 

 

Paging ⇒ mekanisme yang memungkinkan proses
user ditempatkan pada memori secara tidak
berurutan.
Paging diimplementasikan dengan membagi :
-  Memori fisik menjadi blok-blok dengan besaran
tetap ⇒ Frame
-  Memori logika menjadi blok-blok dengan
besaran yang sama ⇒ Page

Karakteristik Paging :
-  1 proses = n blok
-  Ukuran frame & page tetap

Ilustrasi Penempatan Proses

Ilustrasi Penempatan Proses

Page table untuk setiap proses

Skema Penerjemahan Alamat
 

Alamat yang dihasilkan CPU dibagi menjadi dua
- 

Page number (p) – digunakan sebagai indeks dalam
page table yang berisikan alamat awal (base address)
frame memori fisik.

- 

Page offset (d) – dikombinasikan dengan alamat awal
memori (base address) untuk mendapatkan alamat
physical memory.
page number
p
m-n

- 

page offset
d
n

Ukuran ruang alamat logika adalah 2m dan ukuran page
adalah 2n

Latihan
Diketahui :

ukuran page = 1024byte = 210
alamat memory = 1502 = 0000010111011110
ruang alamat memory = 16 bit
Tentukan nomor page dan nomor offset!

Latihan
 

Diketahui ukuran fisik memory=1024MB,
ukuran frame 4096 byte. Berapa jumlah
page table, jika besar proses user 24577
byte?
A. 249
B. 251
C. 250
D. 6
E. 7

Paging

Paging dengan ukuran page 4
byte

frame 0
frame 1

frame 2

Paging
 
 

Ukuran page dan frame didefinisikan oleh hardware.
Ukuran page umumnya 2i dengan variasi besar tiap page
antara 512 byte hingga 16MB, tergantung dari
arsitektur mesin.

Contoh Paging
0
1

2
3

Alamat logika 0 = page 0, offset 0
Alamat fisik = 20 (=((5x4)+0)
Alamat logika 3 = page 0, offset 3
Alamat fisik = 23 (=((5x4)+3)
Alamat logika 4 = page 1, offset 0
Alamat fisik = 24 (=((6x4)+0)
Alamat logika 13 = page 3, offset 1
Alamat fisik = 20 (=((2x4)+1)

Ukuran memori fisik 32 byte dan ukuran page 4
byte

Paging
 

Kelemahan paging ⇒ Fragmentasi
Internal

-  Proses

A = 72.766 bytes
-  Page size=2.048
-  Page yang dibutuhkan :
(Process A / Page size)=(72766/2048)=35, 53
  (2048*35)=71680 ; 72766 – 71680= 1086
  Proses A butuh 35 page + 1086 byte
  n pages + 1 byte  n + 1 Frame
  Prosess A butuh 36 Page
 

Paging
 
 
 

 

Satu page proses membutuhkan satu frame

n page proses membutuhkan n frame
Sistem operasi mempunyai frame table untuk
menyimpan informasi frame memori
Satu entri frame table menyimpan informasi satu
entri frame fisik. Informasi yang disimpan :
-  Frame fisik tersebut kosong atau terisi
-  Jika frame terisi, page/proses mana yang
menempati frame tersebut

Alokasi Page
Keterangan :
Sebuah proses
mempunyai 4 page.
4 page membutuhkan
4 frame

Sebelum alokasi

Setelah alokasi

Dukungan Hardware
 

 
 

 

 

Page table dapat disimpan dalam register atau
memori.
Jika terlalu besar, page table disimpan di memori.
Page-table base register (PTBR) merujuk ke page
table yang ada dimemory
PTLR (Page-Table Length Register) ⇒ register
yang menyimpan panjang page table. PTLR
dibandingkan dengan alamat logika suatu proses
untuk keperluan validasi alamat.
Berapa kali akses memori untuk setiap alamat?

-  Akses memori membutuhkan dua kali akses
memori, yaitu akses ke page table dan akses ke
frame di memori

PTBR dan PTLR

Page Table dengan TLB
 

Agar dapat sekali akses, gunakan cache hadware
(associative memory) ⇒ Translation Look-aside
Buffers (TLBs)
Page #

Frame #

pemetaan alamat logika (p, d)
  Jika p berada dalam associative register, ambil
frame #
 

Jika tidak maka ambil frame # dari page table
dalam memory

Page Table dengan TLB
 

 

 

 

Umumnya jumlah entry dalam TLB berkisar antara
64 hingga 1,024 byte
Pergantian nilai pada entry TLB dapat
menggunakan LRU maupun random
Beberapa TLB menyimpan address-space
identifiers (ASIDs) pada setiap entry.
ASIDs digunakan untuk memberikan proteksi

terhadap ruang alamat proses.
-  ASIDs setiap proses berbeda
-  Tanpa ASIDs, setiap kali proses yang berbeda
akan dieksekusi, entri pada TLB harus dihapus
agar tidak terjadi kesalahan translasi alamat.

TLB hit dan TLB Miss
 
 

TLB Hit → page number pada entri TLB ditemukan
TLB Miss
-  Page

number pada TLB tidak ditemukan
-  ASIDs milik proses tidak sesuai dengan
ASIDs pada entri TLB

Page Table dengan TLB

Effective Access Time
 

 
 
 

 

Hit ratio – persentase sebuah nomor page ditemukan
dalam TLB
Effective Access Time (EAT) TLB
EAT=(AT+AM) α + (AT+AM+AP)(1-α)
AT=Akses keTLB; AM=Akses Ke Memori Fisik;
AP=akses ke Page Table; α=Hit ratio
Misalnya:
-  Akses ke TLB membutuhkan waktu 20 ns
-  Akses ke page table = 100 ns
-  Akses ke memory = 100 ns
-  Hit ratio = α = 80%
-  EAT= (20+100) α +(20+100+100)(1-α)
-  EAT= (120*0.8)+(220*0.2)=140ns

Page Table Entry
 

Satu entri page table terdiri dari beberapa bit untuk:
-  Page Frame Number
-  Present/Absent bit (V) :
  Bit = 0 → invalid, page tidak ada di memory (page fault)
  Bit = 1 → valid, page berada di memory
-  Protection bit (Prot)
  Bit = 0 → Read/Write Page
  Bit = 1 → Read Only Page
-  Modified bit (M)
  Bit= 0 → page tidak dimodifikasi
  Bit= 1 → page sudah dimodifikasi
-  Referenced bit (R)
  Bit= 0 → page tidak digunakan
  Bit= 1 → page sedang digunakan (direferensi)

Bit Valid (v) or Invalid (i)
Valid ⇒ page 0,1,2,3,4,5
Invalid

⇒ page 6,7

Program menempati alamat 00000-10468
(fragmentasi internal)
Akses valid 00000 – 12287

Page yang digunakan bersama
(Shared Pages)
 

Shared code

 

Kode (read-only) digunakan bersama oleh lebih dari satu
proses. Contohnya: aplikasi editor teks, compiler,
windows system
Eksekusi dengan private code
- 

- 

1 user

⇒150 kb (program) + 50 kb (data)
⇒ 200kb memory

- 
 

20 user

⇒ 200kb x 20 =4000Kb

Eksekusi dengan shared code
- 

1 user

⇒150 kb (program) + 50 kb (data)

⇒ 200kb memory
20 user ⇒ 150kb + (50kb x 20) = 1150Kb

Shared Pages
 

Ketentuan shared code:
-  Kode

harus berada di lokasi yang sama pada
ruang alamat fisik
-  kode harus read only (reentrant code)

Shared Pages

Latihan
 

Sistem memori utama (fisik) mempunyai kapasitas 256 MB (228).
Ukuran pagenya 64 byte
-  Berapa jumlah framenya?
-  Jika program A butuh 645 byte, berapa page yang dibutuhkan
-  Berdasarkan tabel dibawah ini, berapa alamat fisik dari alamat
logika : 30, 234, 377