Contoh Makalah MUTUAL EXCLUSION

Kata Pengantar

               Puji syukur kami ucapkan kehadirat Allah Swt atas rahmat dan karunia-Nya kami dapat menyelesaikan makalah ini dengan baik. Makalah ini dibuat sebagai salah satu ilmu pengetahuan dan tugas mata kuliah Sistem Operasi. Makalah ini mencakup materi tentang  Mutual Exclusion Dengan membuat makalah tentang tersebut  kita semua mengetahui tentang  materi tersebut.

              Kami  sadari bahwa dalam makalah ini masih jauh dari kesempurnaan. Hal itu di karenakan keterbatasan kemampuan dan pengetahuan kami. Oleh karena itu, kami sangat mengharapkan kritik dan saran yang bersifat membangun dari para pembaca. Semoga makalah ini dapat bermanfaat bagi kita.

Akhir kata, kami  memohon ma’af apabila dalam penulisan makalah ini terdapat  kesalahan.

.

                                                          

                                                                                                  PEKANBARU, 21APRIL  2013

                            

                                                                                                             PENULIS

DAFTAR ISI

KataPengantar.............................................................................................................................i

Daftar Isi....................................................................................................................................ii

1. PENDAHULUAN

    1.1   Latar Belakang...............................................................................................................

    1.2   Batasan Masalaha..........................................................................................................

    1.3 Tujuan penulisan.............................................................................................................

1.4 Manfaat penulisan................................................................................................................

2. PEMBAHASAN

2.1 DEFENISI MUTUAL EXCLUSION....................................................................................

2.1.1 Kriteria Penyelesaian Mutual-Exclusion.............................................................................

2.2 METODE-METODE  PENJAMINAN MUTUAL EXCLUSION ........................................

2.2.1Metode Variable Lock..........................................................................................................

2.2.2  Metode Naif........................................................................................................................

2.2.3   Metode untuk situasi tertentu............................................................................................

2.2.4  Metode  dengan Busy Waiting............................................................................................

2.2.5  Metode  dengan semaphore................................................................................................

2.2.6 Implementasi Semaphore....................................................................................................

3. PENUTUP

3.1 Kesimpulan........................................................................................................................ 3.2Saran...................................................................................................................................

Daftar Pustaka.........................................................................................................................iii

BAB I

PENDAHULUAN

1.1   LATAR BELAKANG

Sistem operasi merupakan sebuah penghubung antara pengguna dari komputer dengan perangkat keras komputer. Sebelum ada sistem operasi, orang hanya mengunakan komputer dengan menggunakan sinyal analog dan sinyal digital. Seiring dengan berkembangnya pengetahuan dan teknologi, pada saat ini terdapat berbagai sistem operasi dengan keunggulan masing-masing. Untuk lebih memahami sistem operasi maka sebaiknya perlu diketahui terlebih dahulu beberapa konsep dasar mengenai sistem operasi itu sendiri.

Pengertian sistem operasi secara umum ialah pengelola seluruh sumber-daya yang terdapat pada sistem komputer dan menyediakan sekumpulan layanan (system calls) ke pemakai sehingga memudahkan dan menyamankan penggunaan serta pemanfaatan sumber-daya sistem komputer.

1.2 Batasan Masalah

Untuk memperjelas ruang lingkup pembahasan, maka masalah/kajian yang dibahas dibatasi pada masalah/kajian :

·         Mutual Exlusion

·         Metode-Metode Penjamin Mutual Exclusion

·         Critical Section

·         Sumber Daya

·         Proses-Proses (Masuk) Ke Daerah Critical Section Tidak Boleh Saling Memblok

·         Ketika Tidak Ada Proses Di Critical Section Maka Proses Yang Ingin Masuk Ke Critical Section Harus Diijinkan Tanpa Waktu Tunda

·         Metode-metode dan Algoritma untuk Menjamin Mutual Exclusion

·         Konsep Mutual Exclusion

·         Mutual Exclusion secara

1.3  Tujuan Penulis

·       Setelah mahasiswa mengetahui mutual exclusion dan deadlock diharapkan mereka bisa mengetahui tanda-tandanya.

·       Diharapkan juga setelah itu mahasiswa dapat mencari dan memahami dengan baik cara-cara mengindarinya.

·       Diharapkan juga mahasiswa dapat memahami sinkronisasi sebagai solusi untuk mengatasi masalah- masalah pada sistem operasi.

1.4 Manfaat Penulisan

       Manfaat penulisan makalah ini sangat besar sekali terutama buat penulis dan khususnya buat yang membaca makalah ini, penulis biasa merasakan bahwa ternyata banyak sekali kekurangan serta kesalahan dari diri penulis pribadi. Selain itu makalah ini juga bisa memanfaat bagi pembaca karena didalam menjelaskan mengenai (Sistem Operasi), sehingga bagi kita yang masih banyak kesalahan dalam menggunakan kata,bisa kita perbaiki sedikit demi sedikit sehingga akhirnya kita bisa menggunakan kata yang lebih baik dan benar. Amin       

BAB II

PEMBAHASAN

2.1 DEFENISI MUTUAL EXCLUSION

Mutual Exclusion adalah persoalan untuk menjamin hanya satu proses yang mengakses sumber daya pada suatu interval waktu tertentu. Pentingnya mutual exclusion dapat dilihat pada ilustrasi berikut :

·         Ilustrasi Aplikasi Tabungan

 sistem yang melibatkan banyak proses mengakses satu sumber daya bersama selalu

menimbulkan persoalan mutual-exclusion.

Contohnya adalah sebagai berikut.

Pada aplikasi tabungan, misalnya rekening A berisi Rp 1.000.000,- yang terdaftar di kantor

cabang bandung.

Kemudian pada suatu saat program aplikasi kantor cabang di Jakarta melayani penyetoran

Rp 3.000.000,- ke rekening A. lalu program aplikasi membaca saldo akhir rekening A

Persoalan di atas dapat tidak terjamin mutual-exclusion jika:

1. Program aplikasi bandung menulis ke rekening A secara cepat sehingga di hasilkan

saldo Rp 6.000.000. Setelah itu, program aplikasi kantor cabang Jakarta menimpa hasil

itu dengan saldo Rp 4.000.000,- . Dalam kasus ini saldo akhir yang diperoleh adalah

Rp 4.000.000,- bukan Rp 10.000.000,- (yang seharusnya).

2. Program aplikasi Jakarta dilakukan menulis ke rekening A secara cepat

sehingga dihasilkan saldo Rp 4.000.000,-. Setelah itu program aplikasi di kantor

bandung menimpa hasil itu dengan saldo Rp 6.000.000,-. Hasil yang lebih baik disbanding

skenario pertama tetapi masih di bawah yang seharusnya yaitu Rp 10.000.000,-.

 Tiga kondisi untuk menentukan Mutual Exclusion diantaranya :

·         Tidak ada dua proses yang pada saat bersamaan berada di critical region.

·         Tidak ada proses yang berjalan diluar critical region yang bisa menghambat proses lain.

·         Tidak ada proses yang tidak bisa masuk ke critical region.

 Sebuah proses memiliki bagian dimana bagian ini akan melakukan akses dan manipulasi data. Bagian ini disebut dengan critical section. Ketika sebuah proses sedang dijalankan dalam critical section nya, tidak ada proses lain yang boleh dijalankan dalam critical section nya. Karena hal ini dapat memungkinkan terjadinya akses ke resources yang sama dalam waktu yang sama. Keadaan seperti ini disebut proses mutually exclusive. Oleh karena itu, diperlukan suatu mekanisme atau aturan agar proses sifat mutually exclusive dapat terpenuhi.

Pada system computer terdapat sumber daya yang tidak dapat dipakai bersama pada saat yang bersamaan seperti pada penggunaan printer, Sumber daya seperti hanya dapat menjalankan satu proses pada suatu saat, sumber daya ini disebut sumber daya kritis. Program yang menggunakan sumber daya kritis disebut sedang memasuki critical region / section .

Sistem operasi memberikan fasilitas untuk pemrogram dapat memberikan indikasi keberadaan critical region. Sistem operasi menyediakan layanan ( berupa system call ) untuk mencagah suatu proses masuk kedalam critical region  akan tetapi di dalam critical region terdapat proses lain yang sedang berjalan. Beberapa proses terkadang membutuhkan sumber daya yang sama pada saat bersamaan. Sumber daya seperti ini disebut sumber daya kritis. Bagian program yang menggunakan sumber daya kritis disebut memasuki critical region/section. Hanya satu program pada saat yang diijinkan masuk critical region.

Kondisi yang tidak dapat diprediksi hasilnya, bergantung pada proses-proses berjalan yang sedang bersaing disebut Kondisi Pacu (Race Condition). Kondisi pacu harus dihilangkan agar hasil-hasil proses dapat diprediksi dan tidak bergantung pada jalanya proses-proses tersebut.

Pemrogram harus menspesifikasikan bagian-bagian critical region sehingga sistem operasi akan menjaganya dengan suatu mekanisme untuk mencegah proses lain masuk critical region yang sedang dipakai proses lain. inilah yang dimaksud dengan mutual exclusion. Mutual Exclusion adalah suatu cara yang menjamin jika ada sebuah proses yang menggunakan variabel atau berkas yang sama (digunakan juga oleh proses lain), maka proses lain akan dikeluarkan dari pekerjaan yang sama.  Mutual exclusion merupakan solusi bagi masalah pada critical region / section, mutual exclusion adalah persoalan untuk menjamin hanya satu proses saja yang berjalan dalam suatu critical region / section.

Beberapa proses terkadang membutuhkan sumber daya yang sama pada saat bersamaan. Sumber daya seperti ini disebut sumber daya kritis. Bagian program yang menggunakan sumber daya kritis disebut memasuki critical region/section. Hanya satu program pada saat yang diijinkan masuk critical region. Kondisi yang tidak dapat diprediksi hasilnya, bergantung pada proses-proses berjalan yang sedang bersaing disebut Kondisi Pacu (Race Condition). Kondisi pacu harus dihilangkan agar hasil-hasil proses dapat diprediksi dan tidak bergantung pada jalannya proses-proses tersebut.

2.2  Kriteria Penyelesaian Mutual-Exclusion

Kemampuan menjamin mutual-exclusion harus memenuhi kriteria-kriteria berikut:

1. Mutual-exclusion harus dijamin.

2. Hanya satu proses pada satu saat yang diizinkan masuk critical section yang sama

pada saat telah ada proses yang masuk critical section itu.

3. Proses yang berada di noncritical section, dilarang mem-block proses-proses lain

yang ingin masuk critical section.

4. Harus dijamin proses yang ingin masuk critical section tidak menunggu selama waktu yang

tak berhingga atau tidak boleh terjadi deadlock maupun startvation.

5. Ketika tidak ada proses di critical section, maka proses yang ingin masuk critical

section harus diizinkan segera masuk tanpa ada waktu tunda.

6. Tidak ada asumsi mengenai kecepatan relatif proses atau jumlah proses yang ada. kriteria pada nomor satu merupakan kriteria pokok yang harus dipenuhi. Metode yang melanggar kriteria nomor satu sama sekali tidak dapat di gunakan. Pelanggaran kriteria-kriteria lain berarti metode masih bisa digunakan pada situasi-situasi tertentu tapi harus dilakukan secara hati-hati.

2.3 METODE-METODE  PENJAMINAN MUTUAL EXCLUSION

2.2.1 Metode Variable Lock

Locking adalah salah satu mekanisasi pengontrol konkuren. Konsep dasar : pada saat suatu transaksi memerlukan jaminan jika record yang diinginkan tidak akan berubah secara mendadak, maka diperlukan kunci untuk record tersebut. Fungsi kunci (lock) adalah menjaga record tersebut agar tidak dimodifikasi transaksi lain.

Cara kerja dari kunci :

1.      Pertama kita asumsikan terdapat 2 macam kunci :

·         Kunci X : kunci yang eksklusif.

·         Kunci S : kunci yang digunakan bersama-sama.

Jika transaksi A menggunakan kunci X pada record R, maka permintaan dari transaksi B untuk suatu kunci pada R ditunda, dan B harus menungggu sampai A melepaskan kunci tersebut.

2.      Jika transaksi A menggunakan kunci S pada record R, maka :\

Bila transaksi B ingin menggunakan kunci X, maka B harus menunggu sampai A melepaskan kunci tersebut.

Bila transaksi B ingin menggunakan kunci S, maka B dapat menggunakan kunci S bersama A.

3.      Bila suatu transaksi hanya melakukan pembacaan saja, secara otomatis ia memerlukan kunci S 􀃆 baca (S).

Bila transaksi tersebut ingin memodifikasi record maka secara otomatis ia memerlukan kunci X 􀃆 memodifikasi (X).

Bila transaksi tersebut sudah menggunakan kunci S, setelah itu ia akan memodifikasi record, maka kunci S akan dinaikan ke level kunci X.

4.      Kunci X dan kunci S akan dilepaskan pada saat synchpoint (synchronization point). Synchpoint menyatakan akhir dari suatu transaksi dimana basis data berada pada state yang konsisten. Bila synchpoint ditetapkan maka :

·         Semua modifikasi program menjalankan operasi commit atau rollback.

·         Semua kunci dari record dilepaskan.

Metode ini sederhana ketika proses masuk critical section lebih dahulu
memeriksa variable lock.

·         Jika variable lock bernilai 0, proses men-set variable locknya menjadi 1 kemudian masuk ke dalam critical section.

·         Jika variable lock bernilai 1, maka proses menunggu sampai nilai variable lock nya menjadi 0.

Metode ini mengasumsikan dapat mengalir masuk critical section secara bergantian terus-menerus. Metode ini melakukan refleksi terhadap variabel yang berfungsi untuk memenuhi critical section.

2.2.2  Metode Naif

Sebenarnya metode ini tidak menyelesaikan mutual exclusion, karena masih terdapat

scenario proses yang membuat situasi kacau. Metode ini sering disebut metode

variable lock sederhana.

Ketika proses hendak masuk critical section, proses lebih dulu memeriksa variable

lock dengan ketentuan :

·         Jika variable lock bernilai 0, proses mengeset variable lock menjadi 1 dan segeramasuk critical section.

·         Jika variable lock bernilai 1, proses menunggu sampai nilai variabel lock menjadi0.(situasin ini berarti sedang terjadi proses lain di critical section)

2.2.3   Metode untuk situasi tertentu

Metode ini sering disebut metode bergantian secara ketat yang mengasumsikan

proses-proses yang hendak masuk critical section secara bergantian terus menerus. Proses memeriksa terus menerus sehingga kondisi siap untuk diproses. Kondisi ini

tidak dapat ditentukan lamanya waktu sehingga menyia-nyiakan waktu pemroses.

Suatu saat kondisi akan crash ketika ada proses yang harus segera masuk sementara

ada proses lain yang masih berjalan.

2.2.4  Metode  dengan Busy Waiting

 Metode secara perang kat Lunak

a.      Metode Penyelesaian Dekker

Algoritma Dekker mempunyai properti-properti berikut :

·         Tidak memerlukan instruksi-instruksi perangkat keras khusus

·         Proses yang beroperasi di luar critical section tidak dapat mencegah proses lain

memasuki critical section.

·         Proses yang ingin masuk critical section akan segera masuk bila dimungkinkan.

Program sulit diikuti dan pembuktian kebenarannya memerlukan kecerdikan. Peterson memberikan penyelesaian sederhana dan elegan terhadap personal mutual exclusion.

b.      Metode Penyelesaian Peterson

Sebelum masuk critical section, proses memanggil enter_critical_section, namun

sebelumnya proses memeriksa sampai kondisi aman. Terjadi busy waiting, setelah

selesai proses menandai pekerjaan dan mengijinkan proses lain masuk.

Keadaan awal tidak ada proses di critical section. Proses 0 akan masuk critical

section. Proses menandai elemen arraynya dan mengeset turn ke 0. Proses memeriksa kondisi, dan prosedur enter_critical_section dilaksanakan. Jika kemudian, proses 1

akan masuk, proses akan menunggu sampai interest(0) menjadi FALSE. Kondisi ini

hanya terjadi jika proses 0 mengeset elemen itu dan keluar dari critical section.

 Metode dengan dukungan perangkat keras

a.      Metode Pematian Interupsi

Proses mematikan interupsi ke pemroses dan segera masuk ke critical section. Proses

kembali mengaktifkan interupsi segera setelah meninggalkan critical section.

 Metodeini mengakibatkan :

·         Pemroses tidak dapat beralih ke proses lain karena interupsi clockü dimatikan

sehingga penjadual pun tidak dieksekusi. Karena penjadual tidak beroperasi maka

tidak terjadi alih proses.

·         Proses dapat memakai memori bersama tanpa takut terinvensi proses lain karena

memang tidak ada proses lain yang dieksekusi saat itu.

Kelemahan utama :

·         Bila proses yang mematikan interupsi mengalami gangguan maka proses tidak

akan pernah menghidupkan interupsi kembali. Kejadian ini mengakibatkan kematian

seluruh sistem.

·         Jika terdapat dua pemroses atau lebih, mematikan interupsi hanya berpengaruh

pada pemroses yang sedang mengeksekusi intruksi itu. Proses lain masih dapat

memasuki critical section.sistem ini tidak dapat diterapkan pada sistem multiprocessor.

Teknik memarikan interupsi dapat digunakan untuk proses-proses kernel (di sistem uniprocessor ) yang sangat kritis yang tidak boleh diintervensi proses lain seperrti saat memodifikasi PBC. Teknik pematian interupsi ini tidak cocok untuk mekanisme mutual exclusion pada proses-proses pemakai.

b.      Metode Test and Set Lock (TSL)

Metode ini membaca isi memori ke register dan kemudian menyimpan nilai bukan 0 

ke alamat memori. Pemroses yang mengeksekusi instruksi tsl mengunci bus memori,

mencegah pemroses lain mengkases memori.

c.       Metode dengan instruksi exchange (XCHG)

instruksi exchange (xchg)

Metode ini menggunakan instruksi exchange (xchg). Instruksi xchg menukarkan dua

isi memori.

d.       Metode intruksi mesin

penggunaan intruksi mesin untuk memaksakan mutual exclusion mempunyai kelebihan

dan kelemahan.

Kelebihan :

    Sederhana dan mudah diverifikasi

    Dapat diterapkan ke sembarang jumlah proses

    Dapat digunakan untuk mendukung banyak critical region

Kelemahan :

    Merupakan metode dengan busy waiting, sangat tidak efisien.

  Adanya busy waiting memungkinkan terjadi deadlock dan starvation

2.2.5  Metode  dengan semaphorea

 Deskripsi semaphore

Dua proses atau lebih dapat bekerja sama dengan menggunakan penanda-penanda sederhana. Proses berhenti sampai proses memperoleh penanda tertentu. Variabel khusus untuk penandaan ini disebut semaphore.

Semaphore mempunyai dua properti yaitu:

a)      Semaphore dapat diinisialisasi dengan nilai bukan negative.

b)      Ada dua operasi terhadap semaphore yaitu Operasi Up dan Operasi Down.

a. Operasi Down

Operasi ini menurunkan nilai semaphore. Jika nilai semaphore menjadi bukan positif maka

proses yang mengeksekusinya diblok. Operasi Down adalah atomic (atomic action), tidak

dapat diinterupsi sebelum selesai. Menurunkan nilai, memeriksa nilai, menempatkan proses

pada antrian dan memblok sebagai instruksi tunggal. Tidak ada proses lain yang dapat

diakses sampai proses selesai.

b. Operasi Up
Operasi ini menaikkan nilai semaphore. Jika satu proses atau lebih telah diblok pada suatu semaphore tidak dapat menyelesaikan operasi down maka salah satu dipilih oleh system dan dibolehkan menyelesaikan operasi downnya. Operasi Up menaikan nilai semaphore, memindahkan dari antrian dan menempatkan satu proses ke senarai ready tidak dapat diinterupsi.

Sebelum masuk critical section, proses melakukan down. Bila berhasil maka proses masuk critical section. Bila tidak berhasil maka proses diblok pada semaphore. Proses yang diblok dapat melanjutkan jika proses yang berada di critical section keluar dan melakukan operasi up dan menjadikan proses yang diblok menjadi ready dan berlanjut hingga operasi downnya berhasil.

2.2.6 Implementasi Semaphore

1.    Pematian Interupsi
Sistem operasi mematikan interupsi selagi memeriksa semaphore, memperbarui, dan menjadikan proses diblok. Karena semua aksi hanya memerlukan beberapa instruksi, pematian interupsi tidak merugikan.
2.    Instruksi tsl
Pada banyak pemroses, tiap semaphore dilindungi variable lock dan instruksi tsl agar menjamin hanya satu pemroses yang saat itu memanipulasi semaphore

BAB III

PENUTUP

Demikianlah makalah tentang konkurensi ini kami buat dengan sebaik-baiknya. Kami berharap mahsisawa/I dapat mengerti tentang sinkronisasi ini. Selain itu, kami berharap dapat membantu teman-teman untuk memecahkan masalah yang sering terjadi dalam sistem operasi.

Demikianlah makalah ini kami buat dengan segala kekurangannya, untuk menyelesaikan makalah yang telah diberikan dosen kepada kami. Harapan kami dengan tersusunnya makalah ini, pembaca dapat mengambil hikmahnya, serta sebagai bahan pemikiran dan pembelajaran lebih lanjut terhadap masalah-maslah yang sering terjadi di dalam suatu sistem operasi.

Akhirnya kami ucapkan terima kasih kepada semua pihak yang telah membantu tersusunnya makalah ini. Dan sekali lagi kami harap saran dan kritik dari para pembaca apabila ada sesuatu yang kurang dalam tugas ini, demi kesempurnaannya.

3.1 Kesimpulan

Mutual exclusion adalah jaminan hanya satu proses yang mengakses sumber daya pada satu interval waktu tertentu. Sumber daya yang tidak dapat dipakai bersama pada saat bersamaan.

Sering terjadi pada peralatan pencetakan (printer). Daemon printer adalah proses yang melakukan penjadwalan dan pengendalian pencetakan berkas-berkas di printer. Ruang disk ini disebut direktori spooler. Direktori spooler membagi disk menjadi sejumlah slot. Slot-slot diisi berkas yang akan dicetak. Terdapat variabel in yang menunjuk slot bebas pada ruang disk yang akan dipakai untuk menyimpan berkas yang ingin dijadwalkan untuk dicetak. Bagian program yang sedang mengakses memory atau sumber daya yang dipakai bersama disebut critical section. Jika proses pada critical section memblokir proses-proses lain dalam antrian, maka akan terjadi startvation dan deadlock.

3.2 Saran

   Penulis menyadari berbagai kekurangan dalam penulis makalah ini yang dikarenkan berbagai faktor, salah satunya keterbatasan pengetahuan penulis. Karena itu diharapkan kritik dan saran untuk membanguni demi kesempurnaan makalah yang dibuat ini.

Artikel Terkait

Contoh Makalah MUTUAL EXCLUSION

4/ 5

Oleh herrgappon

herrgappon 9:33 PM 1 Komentar