Bab 15. Algoritma Penjadwalan I

15.1. Pendahuluan

Proses yang belum mendapat jatah alokasi dari CPU akan mengantri di ready queue. Di sini

algoritma diperlukan untuk mengatur giliran proses-proses tersebut. Berikut ini adalah algoritmanya. Algoritma penjadwalan berfungsi untuk menentukan proses manakah yang ada di ready queue yang akan dieksekusi oleh CPU. Bagian berikut ini akan memberikan ilustrasi beberapa algoritma penjadwalan.

 

15.2. FCFS: First-Come, First-Served

Algoritma ini merupakan algoritma penjadwalan yang paling sederhana yang digunakan CPU. Dengan menggunakan algoritma ini seiap proses yang berada pada status ready dimasukkan ke dalam FIFO queue sesuai dengan waktu kedatangannya. Proses yang tiba terlebih dahulu yang akan dieksekusi.

 

Gambar 15.1. FCFS

Contoh:

• Ada tiga buah proses yang datang secara bersamaan yaitu pada 0 ms, P1 memiliki burst time 24 ms, P2 memiliki burst time 5 ms, P3 memiliki burst time 3 ms.
  
• Hitunglah wating 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 29 ms (menunggu P1 dan P2 selesai).
  
• Waiting time rata-ratanya adalah sebesar (0+24+29)/3 = 17,6 ms.
  
• Turnaround time untuk P1 sebesar 24 ms, sedangkan untuk P2 sebesar 29 ms (dihitung dari awal kedatangan P2 hingga selesai dieksekusi), untuk p3 sebesar 32 ms.
  
• Turnaround time rata-rata untuk ketiga proses tersebut adalah (24+29+32)/3 = 28,3 ms.
  

 

Kelemahan dari algoritma ini:

1. Waiting time rata-ratanya cukup lama.

2. Terjadinya convoy effect, yaitu proses-proses menunggu lama untuk menunggu 1 proses besar yang sedang dieksekusi oleh CPU. Algoritma ini juga menerapkan konsep non-preemptive, yaitu setiap proses yang sedang dieksekusi oleh CPU tidak dapat di-interrupt oleh proses yang lain.

 
15.3. SJF: Shortest-Job First

Algoritma ini mempunyai cara penjadwalan yang berbeda dengan FCFS. Dengan algoritma ini maka 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.

 

Gambar 15.2. SJF Preemptive

Ada beberapa kekurangan dari algoritma ini yaitu:

1. Susahnya untuk memprediksi burst time proses yang akan dieksekusi selanjutnya.
   
2. Proses yang mempunyai burst time yang besar akan memiliki waiting time yang besar pula karena yang dieksekusi terlebih dahulu adalah proses dengan burst time yang lebih kecil.
   
   
    

Algoritma ini dapat dibagi menjadi dua bagian yaitu:

• Preemptive. Jika ada proses yang sedang dieksekusi oleh CPU dan terdapat proses di ready queue dengan burst time yang lebih kecil daripada proses yang sedang dieksekusi tersebut, maka proses yang sedang dieksekusi oleh CPU akan digantikan oleh proses yang berada di ready queue tersebut. Preemptive SJF sering disebut juga Shortest-Remaining- Time-First scheduling.
  
• Non-preemptive. CPU tidak memperbolehkan proses yang ada di ready queue untuk menggeser proses yang sedang dieksekusi oleh CPU meskipun proses yang baru tersebut mempunyai burst time yang lebih kecil.
  

 

Contoh:

• Ada 3 buah proses yang datang berurutan yaitu p1 dengan arrival time pada 0 ms dengan burst time 4 ms, p2 dengan arrival time pada 0 ms dengan burst time 5 ms, p3 dengan arrival time pada 1 ms dengan burst time 2 ms.
  
• Hitunglah waiting time rata-rata dan turnaround time dari ketiga proses tersebut dengan mengunakan algoritma SJF.
  
• Waiting time rata-rata untuk ketiga proses tersebut adalah sebesar ((3-1)+(6-0)+(1-1))/3 = 2,6 ms.
  
• Turnaround time dari ketiga proses tersebut adalah sebesar (6+11+(3-1))/3 = 6,3 ms.
  

Gambar 15.3. SJF Non Preemptive

• Waiting time rata-rata untuk ketiga prses tersebut adalah sebesar (0+6+(4-1))/3 = 3 ms Turnaround time dari ketiga proses tersebut adalah sebesar (4+11+(6-1))/3 = 6,6 ms
  

 
15.4. Prioritas

Priority Scheduling merupakan algoritma penjadwalan yang mendahulukan proses yang memiliki prioritas tertinggi. Setiap proses memiliki prioritasnya masing-masing. Prioritas suatu proses dapat ditentukan melalui beberapa karakteristik antara lain:

1. Time limit.
   
2. Memory requirement.
   
3. Akses file.
   
4. Perbandingan antara M/K Burst dengan CPU Burst.
   
5. Tingkat kepentingan proses.
   

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.

 

Kelemahan pada priority scheduling adalah dapat terjadinya indefinite blocking (starvation). Suatu proses dengan prioritas yang rendah memiliki kemungkinan untuk tidak dieksekusi jika terdapat proses lain yang memiliki prioritas lebih tinggi darinya.

 

Solusi dari permasalahan ini adalah aging, yaitu meningkatkan prioritas dari setiap proses yang menunggu dalam queue secara bertahap.

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)
  
  
   

15.5. 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 (1/n), dan tak akan menunggu lebih lama dari (n-1)/q.

Gambar 15.4. Round Robin

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.

 

Permasalahan utama pada Round Robin adalah menentukan besarnya time quantum. Jika time quantum yang ditentukan terlalu kecil, maka sebagian besar proses tidak akan selesai dalam 1 time quantum. Hal ini tidak baik karena akan terjadi banyak switch, padahal CPU memerlukan waktu untuk beralih dari suatu proses ke proses lain (disebut dengan context switches time).

 

Sebaliknya, jika time quantum terlalu besar, algoritma Round Robin akan berjalan seperti algoritma First Come First Served. Time quantum yang ideal adalah jika 80% dari total proses memiliki CPU burst time yang lebih kecil dari 1 time quantum.

 
15.8. Rangkuman

Algoritma diperlukan untuk mengatur giliran proses-proses diready queue yang mengantri untuk dialokasikan ke CPU. Terdapat berbagai macam algoritma,antara lain:

• First come first serve. Algoritma ini mendahulukan proses yang lebih dulu datang. Kelemahannya,waiting time rata-rata cukup lama.
  
• Shortest job first. Algoritma ini mendahulukan proses dengan CPU burst terkecil yang akan mengurangi waiting time rata-rata.
  
• Priority. Algoritma ini mendahulukan prioritas terbesar. Kelemahannya, prioritas kecil tidak mendapat jatah CPU. Hal ini dapat diatasi dengan aging,yaitu semakin lama menunggu,prioritas semakin tinggi.
  
• Round Robin. Algoritma ini menggilir proses-proses yang ada diantrian dengan jatah time quantum yang sama. Jika waktu habis,CPU dialokasikan keproses selanjutnya.
  
• Multilevel Queue. Algoritma ini membagi beberapa antrian yang akan diberi prioritas berdasarkan tingkatan. Tingkatan lebih tinggi menjadi prioritas utama.
  
• Multilevel Feedback Queue. Pada dasarnya sama dengan Multilevel Queue,bedanya pada algoritma ini diizinkan untuk pindah antrian.
  

Keenam algoritma penjadualan memiliki karakteristik beserta keunggulan dan kelemahannya

masing-masing. Namun, Multilevel Feedback Queue Scheduling sebagai algoritma yang paling

kompleks, adalah algoritma yang paling banyak digunakan saat ini.