Tugas 2 Individu

 SISTEM

- BATCH SYSTEM

ahmadnurihsan059.wordpress.com

" Dikutip dari muhammdhadi8040170378.blogspot.com & lukmanreza.blogspot.com" Batch system dikenalkan pada generasi kedua (1955-1965). Batch sistem adalah suatu teknik pengurutan kerja secara otomatis untuk menghindari waktu menganggurnya CPU. Tugas ini dikerjakan dalam satu rangkaian, lalu dieksekusi secara berurutan. Pada generasi ini sistem komputer belum dilengkapi sistem operasi, tetapi beberapa fungsi sistem operasi telah ada, contohnya fungsi sistem operasi ialah FMS dan IBSYS. Contoh : E-mail dan transaksi batch processing. Dalam suatu sistem batch processing, transaksi secara individual dientri melalui peralatan terminal, dilakukan validasi tertentu, dan ditambahkan ke transaction file yang berisi transaksi lain, dan kemudian dientri ke dalam sistem secara periodik. Di waktu kemudian, selama siklus pengolahan berikutnya, transaction file dapat divalidasi lebih lanjut dan kemudian digunakan untuk meng-up date master file yang berkaitan.

- Bentuk bentuk dari Batch System

- Multi-programming 

Multi-programming adalah salah satu teknik penjadwalan dimana tugas (task) yang sedang  berjalan tetap berjalan sampai ia melakukan operasi yang membutuhkan waktu untuk menunggu respon dari luar (external event), misalnya membaca data dari disket/CD/dsb, atau sampai komputer memaksa untuk menukar tugas yang sedang berjalan dengan tugas lainnya. Sistem operasi yang yang menggunakan multi-program sebagai scheduler-nya bertujuan untuk memaksimalkan penggunaan CPU. Contoh : Menjalankan program Microsoft Powerpoint bersamaan dengan Live Zoom

- Multiprocessing
Multiprocessing adalah istilah teknologi informasi dalam bahasa Inggris yang merujuk kepada kemampuan pemrosesan komputer yang dilakukan secara serentak. Hal ini dimungkinkan dengan menggunakan dua CPU atau lebih dalam sebuah sistem komputer. Istilah ini juga dapat merujuk kepada dukungan sebuah sistem untuk mendukung lebih dari satu prosesor dan mengalokasikan tugas kepada prosesor-prosesor tersebut. 

- CRITICAL SECTION

muhammdhadi8040170378.blogspot.com

" Dikutip dari muhammdhadi8040170378.blogspot.com " Critical Section adalah bagian dari suatu proses yang akan melakukan akses dan manipulasi data ketika sebuah proses sedang dijalankan dalam critical section nya, tidak ada proses lain yang boleh dijalankan dalam critical section tersebut, karena akan menyebabkan keadaan mutually exclusive. Mutually exclusive yakni keadaan terjadinya akses resources yang sama di saat yang bersamaan mutually exclusive memerlukan kondisi tertentu agar dapat terpenuhi.

Critical section biasanya digunakan saat program multithreading, dimana program tersebut terdiri dari banyak thread, akan mengubah nilai dari variabel. Dalam hal ini critical sectiondiperlukan untuk melindungi variabel dari concurrent access (pengaksesan program di saat yang bersamaan) yang dapat membuat nilai dari variabel tersebut menjadi tidak konsisten.

Seperti yang telah kita ketahui bahwa proses dapat bekerja sendiri (independent process) dan juga dapat bekerja bersama proses-proses yang lain (cooperating process). Pada umumnya ketika proses saling bekerjasama (cooperating process) maka proses-proses tersebut akan saling berbagi data. Pada saat proses-proses berbagi data, ada kemungkinan bahwa data yang dibagi secara bersama itu akan menjadi tidak konsisten dikarenakan adanya kemungkinan proses-proses tersebut melakukan akses secara bersamaan yang menyebabkan data tersebut berubah, hal ini dikenal dengan istilah Race Condition.

Dibutuhkan solusi yang tepat untuk menghindari munculnya Race Condition. Solusi tersebut harus memenuhi ketiga syarat berikut:
- Mutual Exclusion
- Progress
- Bounded Waiting

- Ada dua jenis solusi untuk memecahkan masalah critical section, yaitu.

1. Solusi Perangkat Lunak

Solusi ini menggunakan algoritma-algoritma untuk mengatasi masalah critical section.

2. Solusi Perangkat Keras

Solusi ini tergantung pada beberapa instruksi mesin tertentu, misalnya dengan me-non-aktifkan interupsi, mengunci suatu variabel tertentu atau menggunakan instruksi level mesin seperti tes dan set.

- Berikut ini algoritma-algoritma yang digunakan untuk mengatasi masalah critical section:

1. Algoritma I
Algoritma I memberikan giliran kepada setiap proses untuk memproses critical section-nya secara bergantian.
Asumsi yang digunakan disini setiap proses secara bergantian memasuki critical section-nya.

Statement while(turn != 4) akan memeriksa apakah pada saat itu proses 4 mendapatkan turn, jika tidak maka proses 4 akan busy waiting(lihat kembali bahwa printah while diakhiri dengan “;”). Jika ternyata pada saat itu merupakan giliran proses 4 maka proses 4 akan mengerjakan critical section-nya. Sampai sini jelas terlihat bahwa mutex terpenuhi! Proses yang tidak mendapatkan turn tidak akan dapat mengerjakan critical section-nya dan turn hanya akan diberikan pada satu proses saja.

Setelah proses 4 selesai mengerjakan critical section maka turn diberikan pada proses lainnya (turn= j, j merupakan proses selanjutnya yang dapat mengerjakan critical section). Setelah turn-nya diberikan kepada proses lain, proses 4 akan mengerjakan remainder section. Disini jelas terlihat bahwa syarat bounded waiting jelas terpenuhi. Ingat asumsi yang digunakan dalam algoritma ini adalah setiap proses secar bergantian memasuki critical section-nya, jika pada saat itu proses 4 ternyata belum mau mengerjakan critical section-nya maka proses ke-j tidak akan mendapatkan kesempatan untuk mengerjakan critical section walau saat itu sebenarnya proses ke-j akan memasuki critical section. Artinya syarat progress tidak terpenuhi pada algoritma ini.

Pada semua contoh, i adalah proses yang sedang berjalan, j adalah proses yang lain. Pada contoh ini code.

                          i. Shared variables
                             • int turn
                                      Initially turn=0


                             • turn = i, Pi can enter its critical section


                         ii. Process Pi


                                   do {
                                         while(turn!=1);
                                         critical section
                                         turn=j;
                                         remainder section
                                   } while(1);

2. Algoritma II
Masalah yang terjadi pada algoritma 1 ialah ketika di entry section terdapat sebuah proses yang ingin masuk ke critical section, sementara di critical section sendiri tidak ada proses yang sedang berjalan, tetapi proses yang ada di entry section tadi tidak bisa masuk ke critical section. Hal ini terjadi karena giliran untuk memasuki critical section adalah giliran proses yg lain sementara proses tersebut masih berada di remainder section. Untuk mengatasi masalah ini maka dapat diatasi dengan merubah variabel trun pada algoritma pertama dengan array

Boolean flag [2];

Elemen array diinisialisasi false. Jika flag[i] true, nilai tersebut menandakan bahwa Pi ready untuk memasuki critical section. Pada algoritma ini. hal pertama yang dilakukan ialah mengeset proses Pi dengan nilai True, ini menandakan bahwa Pi ready untuk masuk ke critical section. kemudian, Pi memeriksa apakah Pj

tidak ready untuk memasukui critical section. Jika Pj ready, maka Pi menunggu sampai Pj keluar dari critical section (flag[j] bernilai false). Ketika keluar dari critcal section, Pi harus merubah nilai flag[i] menjadi false agar prores lain dapat memasuki critical section.

Contoh:
Pada algoritma ini, kriteria Mutual-exclusion terpenuhi, tetapi tidak memenuhi kriteria progress. Ilustrasinya seperti di bawah ini.

T0 : Po set flag [0] = true
T1 : Po set flag [1] = true

Dari ilustrasi diatas terlihat bahwa algoritma ini memungkinkan terjadinya nilai true untuk kedua proses, akibatnya tidak ada proses yang akan berhasil memasuki critical section.
Jadi untuk algoritma 2 masih terdapat kelemahan, seperti yang terjadi di atas.

Setiap proses memantau suatu flag yang mengindikasikan ia ingin memasuki critical section. Dia memeriksa flag poses lain dan tidak akan memasuki critical section bila ada proses lain yang sedang masuk.

Contoh :
                            i. Shared variables
                                 • boolean flag[2];
                                              initially flag [0] = flag [1] = false


                                • flag [i] = true , Pi ready to enter its critical section


                           ii. Process Pi


                                          do {
                                               flag[i]:=true;
                                               while(turn!=1);
                                               critical section
                                               turn=j;
                                               remainder section
                                       } while(1);

3. Algoritma III
Idenya berasal dari algoritma 1 dan 2. Algoritma 3 mengatasi kelemahan pada algoritma 1 dan 2 sehingga progres yang diperlukan untuk mengatasi critical section terpenuhi.

Algoritma III ditemukan oleh G.L. Petterson pada tahun 1981 dan dikenal juga sebagai Algoritma Petterson. Petterson menemukan cara yang sederhana untuk mengatur proses agar memenuhi mutual exclusion. Algoritma ini adalah solusi untuk memecahkan masalah critical section pada dua proses. Ide dari algoritma ini adalah menggabungkan variabel yang di- sharing pada Algoritma I dan Algoritma II, yaitu variabel turn dan variabel flag. Sama seperti pada Algoritma I dan II, variabel turn menunjukkan giliran proses mana yang diperbolehkan memasuki critical section dan variabel flag menunjukkan apakah suatu proses membutuhkan akses ke critical section atau tidak.

Awalnya flag untuk kedua proses diinisialisai bernilai false, yang artinya kedua proses tersebut tidak membutuhkan akses ke critical section. Kemudian jika suatu proses ingin memasuki critical section, ia akan mengubah flag-nya menjadi true (memberikan tanda bahwa ia butuh critical section) lalu proses tersebut memberikan turn kepada lawannya. Jika lawannya tidak menginginkan critical section (flag-nya false), maka proses tersebut dapat menggunakan critical section, dan setelah selesai menggunakan critical section ia akan mengubah flag-nya menjadi false. Tetapi apabila proses lawannya juga menginginkan critical section maka proses lawan-lah yang dapat memasuki critical section, dan proses tersebut harus menunggu sampai proses lawan menyelesaikan critical section dan mengubah flag-nya menjadi false.

Misalkan ketika P0 membutuhkan critical section, maka P0 akan mengubah flag[0] = true, lalu P0 mengubah turn= 1. Jika P1 mempunyai flag[1] = false, (berapapun nilai turn) maka P0 yang dapat mengakses critical section. Namun apabila P1 juga membutuhkan critical section, karena flag[1] = true dan turn= 1, maka P1 yang dapat memasuki critical section dan P0 harus menunggu sampai P1 menyelesaikan critical section dan mengubah flag[1] = false, setelah itu barulah P0 dapat mengakses critical section.

Bagaimana bila kedua proses membutuhkan critical section secara bersamaan? Proses mana yang dapat mengakses critical section terlebih dahulu? Apabila kedua proses (P0 dan P1) datang bersamaan, kedua proses akan menset masing-masing flag menjadi true (flag[0] = truedan flag[1] = true), dalam kondisi ini P0 dapat mengubah turn = 1 dan P1 juga dapat mengubah turn = 0. Proses yang dapat mengakses critical section terlebih dahulu adalah proses yang terlebih dahulu mengubah turn menjadi turn lawannya. Misalkan P0 terlebih dahulu mengubah turn= 1, lalu P1 akan mengubah turn= 0, karena turn yang terakhir adalah 0 maka P0-lah yang dapat mengakses critical section terlebih dahulu dan P1 harus menunggu.

Algoritma III memenuhi ketiga syarat yang dibutuhkan. Syarat progress dan bounded waitingyang tidak dipenuhi pada Algoritma I dan II dapat dipenuhi oleh algoritma ini karena ketika ada proses yang ingin mengakses critical section dan tidak ada yang menggunakan critical sectionmaka dapat dipastikan ada proses yang bisa menggunakan critical section, dan proses tidak perlu menunggu selamanya untuk dapat masuk ke critical section.
Contoh :

FLAG untuk meminta izin masuk:
- Setiap proses mengeset sebuah flag untuk meminta izin masuk. Lalu setiap proses mentoggle bit untuk mengizinkan yang lain untuk yang pertama
- Kode ini dijalankan untuk setiap proses i

Contoh :
                       Shared variables
                       F boolean flag[2];
                       initially flag[0] = flag[1] = false
                       F flag[i] = true;




Pi ready to enter its critical section
- Gabungan shared variables dari algorima 1 dan 2
- Process Pi

                        do {
                              flag[i]:=true;
                              turn = j;
                              while(flag[j] and turn = j);
                              critical section
                              flag[i] = false;
                              remainder section
                        } while(1);
-Memenuhi ketiga persyaratan, memecahkan persoalan critical section untuk kedua proses

4. Algoritma Tukang Roti
Algoritma ini didasarkan pada algoritma penjadwalan yang biasanya digunakan oleh tukang roti, dimana urutan pelayanan ditentukan dalam situasi yang sangat sibuk. Algoritma ini dapat digunakan untuk memecahkan masalah critical section untuk n buah proses, yang diilustrasikan dengan n buah pelanggan. Ketika memasuki toko, setiap pelanggan menerima

sebuah nomor. Sayangnya, algoritma tukang roti ini tidak dapat menjamin bahwa dua proses (dua pelanggan) tidak akan menerima nomor yang sama. Dalam kasus di mana dua proses menerima nomor yang sama, maka proses dengan nomor ID terkecil yang akan dilayani dahulu. Jadi, jika Pi dan Pj menerima nomor yang sama dan i < j, maka Pi dilayani dahulu. Karena setiap nama proses adalah unik dan berurut, maka algoritma ini dapat digunakan untuk memecahkan masalah critical section untuk n buah proses.

Struktur data umum algoritma ini adalah : 

boolean choosing[n];
int number [n];

Awalnya, struktur data ini diinisialisasi masing-masing ke false dan 0, dan menggunakan notasi berikut:
– (a, b) < (c, d) jika a < c atau jika a= c dan b < d
– max(a0, …, an-1) adalah sebuah bilangan k, sedemikian sehingga k >= ai untuk setiap i= 0, …,n –1

Dengan demikian, diketahui bahwa Algoritma I dan II terbukti tidak dapat memecahkan masalah critical section untuk dua proses karena tidak memenuhi syarat progress dan bounded waiting. Algoritma yang dapat menyelesaikan masalah critical section pada dua proses adalah Algoritma III. Sedangkan untuk masalah critical section pada n-buah proses dapat diselesaikan dengan menggunakan Algoritma Tukang Roti.

Contoh :

Critical Section untuk n buah proses:

Sebelum memasukkan proses ke critical section, proses menerima sebuah nomor. Pemegang nomor terkecil masuk ke critical section. Jika ada dua proses atau lebih menerima nomor sama, maka proses dengan indeks terkecil yang dilayani terlebih dahulu untuk masuk ke critical section. Skema penomoran selalu naik secara berurut contoh: 1, 2, 3, 3, 3, 3, 4, 5,...

                           boolean choosing [n];
                           long long long int number [n];
                           /* 64 bit maybe okay for about 600 years */
                           Array structure elements are initiallized to false and 0 respectively
                           while (true) {
                                       choosing[i] = true;
                                       number[i] = max(number[0], ... [n-1]) + 1;
                                       choosing[i] = false;
                                       for (j = 0; j < n; j ++) {
                                             while (choosing[j]) {}
                                             while ((number[j] !=0) && ((number[j], j) < (number[i], i))) {}
                                       }
                                        number[i] = 0
                           }
                            Solves the critical-section problem
                            for n process

- Process Control Block

techaccess.in

" Dikutip dari ranggafebriansyah69.blogspot.com " PCB memuat informasi tentang proses, yaitu: sebuah tanda pengenal proses (Process ID) yang unik dan menjadi nomor identitas, status proses, prioritas eksekusi proses dan informasi lokasi proses dalam memori. Prioritas proses merupakan suatu nilai atau besaran yang menunjukkan seberapa sering proses harus dijalankan oleh prosesor. Proses yang memiliki prioritas lebih tinggi, akan dijalankan lebih sering atau dieksekusi lebih dulu dibandingkan dengan proses yang berprioritas lebih rendah.

- Didalam PCB, kita mengenal 3 kelompok, yaitu ;

1. Process identification data; selalu menyertakan sebuah identifier unik untuk prosesnya (hampir selalu bernilai integer) dan, dalam sebuah sistem multiuser-multitasking, data seperti identifier proses induk, identifier pengguna, identifier grup pengguna, dll. Proses ini sangan relevan, karena itu sering digunakan untuk referensi silang tabel OS, misalnya memungkinkan untuk mengidentifikasi proses yang menggunakan device I/O, atau daerah memori.

2. Processor state data; adalah potongan-potongan informasi yang mendefinisikan status dari suatu proses ketika proses itu ditangguhkan, yang memungkinkan OS untuk melakukan restart proses nantinya dan masih dapat mengeksekusinya dengan benar. Hal ini selalu menyertakan isi dari register CPU tujuan.

3. Process control data; digunakan oleh OS untuk mengelola proses itu sendiri.

- Distributed Processing

ahmadnurihsan059.wordpress.com

"Dikutip dari algorit.ma " distributed processing adalah berbagai sistem komputer yang melibatkan lebih dari satu komputer (atau terkadang prosesor) untuk menjalankan suatu aplikasi. Tidak hanya itu, suatu sistem yang melibatkan penggunaan komputer tunggal dengan beberapa CPU sekaligus untuk menjalankan program (sistem paralel), juga masuk dalam distributed processing ini.

Distributed processing merupakan suatu tugas komputasi yang sangat kompleks. Tugas tersebut dibagi ke beberapa jaringan mesin individu, yang kemudian menyelesaikan bagiannya masing-masing. Setelah bagian tugas selesai, akan langsung dikirimkan kembali untuk dikompilasi menjadi satu output yang utuh.

CONTOH

1. Internet

• Jaringan komputer dan aplikasi yang heterogen.
• Mengimplementasikan protokol internet.

2. Intranet

• Jaringan yang teradminitrasi secara lokal.
• Terhubung ke internet melalui firewall.
• Menyediakan layanan internet dan eksternal.

3. Mobile Computing ( Sistem Komunikasi telepon seluler)

• Menggunakan frekuensi radio sebagai media transmisi
• Perangkat dapat bergerak kemanapun asal masih terjangkau dengan frekuensinya
• Dapat menghandle/dihububngkan dengan perangkat lain

4. Sistem Telepon

• ISDN atau yang biasa disebut jaringan telpon tetap (dengan kabel).
• PSTN jaringan telepon/telekomunikasi yang semuanya digital.

5. Network File System (NTFS)

• WWW

- Handheld

en.wikipedia.org

" Dikutip dari muhammadmiftahpratama.blogspot.com " Handheld computer adalah komputer yang cukup kecil sehingga dapat digenggam. Komputer genggam ini dapat bekerja dengan fungsi yang hampir sama dengan komputer biasa. Meskipun sangat mudah untuk dibawa, komputer genggam tidak dapat menggantikan komputer biasa (PC) karena hanya memiliki keyboard dan layar yang kecil. Beberapa produsen mencoba untuk memecahkan masalah keyboard yang terlalu kecil. Keyboard tersebut diganti dengan electronic pen. Bagaimanapun,electronic pen ini masih bergantung pada teknologi pengenalan tulisan tangan yang masih dalam tahap pengembangan.

Kelebihan dari komputer genggam ini adalah pengguna dapat menyimpan serta mengatur data dengan lebih efisien dan akurat. Biasanya komputer genggam dilengkapi dengan teknologi Bluetooth. Bluetooth memang tepat untuk mencetak secara nirkabel, menghubungkan antara komputer genggam dengan mobile printer. Tidak hanya dengan printer tetapi komputer genggam juga dapat dihubungkan dengan alat-alat lain melalui koneksi Bluetooth.

Komputer genggam dapat meningkatkan produktivitas pengguna dan memudahkan mereka untuk bekerja lebih efisien. Komputer genggam yang paling banyak digunakan adalah komputer yang khusus dirancang untuk menyediakan fungsi PIM (Personal Information Manager), seperti kalender, agenda, dan buku alamat.

Contoh system handheld adalah Android, Symbian.

B. Perkembangan System Handheld

Sekitar tahun 1990-an dikembangkan sistem yang lebih kecil dari mikrokompuer yang disebut dengan sistem handheld dalam bentuk personal digital assistants (PDA). Pada beberapa sistem terdapat telepon selular. Sistem ini mempunyai memory yang terbatas, prosessor dengan kecepatan rendah dan display screen yang kecil

C. Sejarah Perkembangan System Handheld

Sistem operasi Handheld juga memiliki sejarah dalam perkembangannya, adapun sejarah perkembangan system operasi Handheld adalah:

a.    1993 Ponsel pintar yang pertama, IBM Simon, memiliki fitur layar sentuh, email, dan fitur PDA dirilis.

b. Palm Pilot 1000 personal digital assistant(PDA) diperkenalkan pertama kali dengan sistem operasi Palm OS.

c.    1996 PC handled pertama dengan sistem Windows CE diperkenalkan.

d.  2000 Symbian menjadi sistem operasi genggam modern pertama pada ponsel pintar dengan munculnya Ericsson R380.

e.    2001 The Kyocera 6035 menjadi ponsel pintar pertama yang menggunakan Palm OS.

f.     2002 Microsoft Windows CE versi Pocket PC untuk ponsel pintar diperkenalkan.

g.    2002 BlackBerry merilis ponsel pintar pertamanya.

h.    2007 Apple iPhone dengan iOS pertama kali diperkenalkan.

i.     2008 OHA merilis Android 1.0 dengan HTC Dream (T-Mobile G1) sebagai ponsel Android yang pertama.

j.      2009 Palm memperkenalkan webOS melalui Palm Pre.

k.    2009 Samsung memperkenalkan Bada OS melalui Samsung S8500.

l.      2010 Windows Phone OS dirilis.

C. Perkembangan Sytem Handheld (PDA)

Personal Digital Assistants disingkat PDA adalah sebuah alat elektronik yang berbasis komputer dan berbentuk kecil serta dapat dibawa kemana-mana. PDA banyak digunakan sebagai pengorganisir pribadi pada awalnya, tetapi karena perkembangannya, kemudian bertambah banyak fungsi kegunaannya, seperti kalkulator, penunjuk jam dan waktu, permainan komputer, pengakses internet, penerima dan pengirim surat elektronik (e-mail), penerima radio, perekam video, dan pencatat memo. Selain dari itu dengan PDA (komputer saku) ini, kita dapat menggunakan buku alamat dan menyimpan alamat, membaca buku-e, menggunakan GPS dan masih banyak lagi fungsi yang lain. Bahkan versi PDA yang lebih canggih dapat digunakan sebagai telepon genggam, akses internet, intranet, atau extranet lewat Wi-Fi atau Jaringan Wireless. Salah satu ciri khas PDA yang paling utama adalah fasilitas layar sentuh.

Bertahun-tahun dunia PDA membeku. Lalu Palm Inc. meluncurkan PDA pertamanya di tahun 1996. Peluncuran inilah yang kemudian mengubah nasib PDA dan sekaligus mendongkrak popularitas PDA di jagad elektronik.

Alat genggam yang disinergikan dengan operating system (OS) Palm ini menuai sukses luar biasa. Kemudahan sinkronisasi dengan PC dan pendekatan pengoperasian berbasis ikon membuat banyak pengguna merasakan kegunaan alat yang satu ini, lebih daripada sekedar sebuah piranti genggam biasa.

Dalam jangka waktu enam tahun, pertumbuhan PDA sendiri boleh dikatakan luar biasa, meskipun tentu saja tak secepat perangkat komputer pada umumnya. Selama kurun waktu tersebut, PDA terus tumbuh, baik dari sisi teknologi maupun bisnis. contoh sistem operasi yang digunakan. Palm OS saat ini masih merupakan pemain yang paling dominan. Merek-merek yang menggunakan OS ini antara lain adalah Palm sendiri, Sony, IBM dan Handspring.

Berikutnya adalah WindowsCE atau sekarang disebut PocketPC. Operating system khusus untuk PDA atau PocketPC ini dibuat oleh Microsoft, karena itu tampilan pada versi PocketPC 2002 hampir mnyerupai tampilan pada Windows XP. Sebagai catatan popularitas PocketPC kini terdongkrak cukup kuat seiring dengan komitmen Microsoft yang besar terhadap perkembangan sistem operasi ini. Merek yang menggunakan OS ini antara lain HP, Compaq, Casio, dan Siemen.

- Thread

socs.binus.ac.id

" Dikutip dari www.fandimedia.com " Thread merupakan sebuah status eksekusi (running, ready, dll.), sering disebut dengan lightweight process. Merupakan unit dasar dari penggunaan CPU, yang terdiri dari thread_id, program counter, register set, dan stack. Sebuah thread berbagi code section, data section, dan sumber daya sistem operasi dengan Thread lain yang dimiliki oleh proses yang sama.

Thread merupakan cara dari komputer untuk menjalankan dua atau lebih task dalam waktu bersamaan, sedangkan multithreading adalah cara komputer untuk membagi-bagi pekerjaan yang dikerjakan sebagian-sebagian dengan cepat sehingga

1. Single-threading : Sebuah proses tradisional atau heavyweight process mempunyai thread tunggal yang berfungsi sebagai pengendali.
2. Multi-threading : Sebuah proses dengan thread yang banyak dan mengerjakan lebih dari satu tugas pada satu satuan waktu.

Proses-proses Thread dalam system operasi

Sistem operasi telah mendukung proses multithreading. Setiap sistem operasi memiliki konsep tersendiri dalam pengimplementasiannya. Sistem operasi dapat mendukung thread pada tingkatan kernel maupun tingkatan pengguna. Adapun tipe dari thread ini adalah :

1. Thread pengguna: Thread yang pengaturannya dilakukan oleh pustaka thread pada tingkatan pengguna. Karena pustaka yang menyediakan fasilitas untuk pembuatan dan penjadwalan thread, thread pengguna cepat dibuat dan dikendalikan.Thread pengguna didukung kernel serta diimplementasikan dengan pustaka (library) thread pada tingkatan pengguna. Pustaka (library) menyediakan fasilitas untuk pembuatan thread, penjadwalan thread, dan manajemen thread tanpa dukungan dari kernel. Semua pembuatan dan penjadwalan thread dilakukan dalam ruang pengguna tanpa campur tangan kernel. Thread pengguna biasanya dapat cepat dibuat dan dikendalikan.
2. Thread Kernel: Thread yang didukung langsung oleh kernel. Pembuatan, penjadwalan dan manajemen thread dilakukan oleh kernel pada kernel space. Karena dilakukan oleh sistem operasi, proses pembuatannya akan lebih lambat jika dibandingkan dengan thread pengguna. Thread kernel didukung langsung oleh sistem operasi. Pembuatan, penjadwalan, dan manajemen thread dilakukan oleh kernel pada kernel space. Pengaturan thread dilakukan oleh sistem operasi, sehingga pembuatan dan pengaturan kernel thread lebih lambat dibandingkan user thread.

Model-model MultiThreading

Model Many-to-One. Model ini memetakan beberapa thread tingkatan pengguna ke sebuah thread. tingkatan kernel. Pengaturan thread dilakukan dalam ruang pengguna sehingga efisien. Hanya satu thread pengguna yang dapat mengakses thread kernel pada satu saat. Jadi Multiple thread tidak dapat berjalan secara paralel pada multiprosesor. Kekurangannya adalah ketika ada satu blocking systemc call, semua akan menjadi terblok juga. Contoh: Solaris

Model One-to-One. Model ini memetakan setiap thread tingkatan pengguna ke setiap thread. Ia menyediakan lebih banyak concurrency dibandingkan model Many-to-One. Keuntungannya sama dengan keuntungan thread kernel. Kelemahan model ini ialah setiap pembuatan thread pengguna memerlukan tambahan thread kernel. Karena itu, jika mengimplementasikan sistem ini maka akan menurunkan kinerja dari sebuah aplikasi sehingga biasanya jumlah thread dibatasi dalam sistem.

Contoh: Windows NT/XP/2000 , Linux, Solaris 9, OS/2.

Model Many-to-Many. Model ini memultipleks banyak thread tingkatan pengguna ke thread kernel yang jumlahnya sedikit atau sama dengan tingkatan pengguna. Model ini mengizinkan developer membuat thread sebanyak yang ia mau tetapi concurrency tidak dapat diperoleh karena hanya satu thread yang dapat dijadwalkan oleh kernel pada suatu waktu. Keuntungan dari sistem ini ialah kernel thread yang bersangkutan dapat berjalan secara paralel pada multiprosessor dan lebih efisien. Contoh : Solaris 2, IRIX, HPUX.

Pustaka Thread

Pustaka Thread atau yang lebih familiar dikenal dengan Thread Library bertugas untuk menyediakan API untuk programmer dalam menciptakan dan memanage thread. Ada dua cara dalam mengimplementasikan pustaka thread:

1. Menyediakan API dalam level pengguna tanpa dukungan dari kernel sehingga pemanggilan fungsi tidak melalui system call. Jadi, jika kita memanggil fungsi yang sudah ada di pustaka, maka akan menghasilkan pemanggilan fungsi call yang sifatnya lokal dan bukan system call.
2. Menyediakan API di level kernel yang didukung secara langsung oleh sistem operasi. Pemanggilan fungsi call akan melibatkan system call ke kernel. Ada tiga pustaka thread yang sering digunakan saat ini, yaitu: POSIX Pthreads, Java, dan Win32. Implementasi POSIX standard dapat dengan cara user level dan kernel level, sedangkan Win32 adalah kernel level. Java API thread dapat diimplementasikan oleh Pthreads atau Win32.

Thread Cancellation

Thread Cancellation ialah pembatalan thread sebelum tugasnya selesai. Misalnya hendak mematikan Java Virtual Machine (JVM) pada program Java. Maka sebelum JVM dimatikan seluruh thread yang berjalan harus dibatalkan terlebih dahulu. Contoh lain adalah pada masalah search. Apabila sebuah thread mencari sesuatu dalam database dan menemukan serta mengembalikan hasilnya, thread sisanya akan dibatalkan. Thread yang akan diberhentikan biasa disebut target thread.

Pemberhentian target Thread dapat dilakukan dengan 2 cara:

1. Asynchronous cancellation. Suatu thread seketika itu juga membatalkan target thread.
2. Deferred cancellation. Suatu thread secara periodik memeriksa apakah ia harus batal, cara ini memperbolehkan target thread untuk membatalkan dirinya secara terurut.

Hal yang sulit dari pembatalan thread ini adalah ketika terjadi situasi dimana sumber daya sudah dialokasikan untuk thread yang akan dibatalkan. Selain itu kesulitan lain adalah ketika thread yang dibatalkan sedang meng-update data yang ia bagi dengan thread lain. Hal ini akan menjadi masalah yang sulit apabila digunakan asynchronous cancellation. Sistem operasi akan mengambil kembali sumber daya dari thread yang dibatalkan tetapi seringkali sistem operasi tidak mengambil kembali semua sumber daya dari thread yang dibatalkan. Alternatifnya adalah dengan menggunakan deffered cancellation. Cara kerja dari deffered cancellation adalah dengan menggunakan satu thread yang berfungsi sebagai pengindikasi bahwa target thread hendak dibatalkan. Tetapi pembatalan hanya akan terjadi jika target thread memeriksa apakah ia harus batal atau tidak. Hal ini memperbolehkan thread untuk memeriksa apakah ia harus batal pada waktu dimana ia dapat dibatalkan secara aman yang aman. Pthread merujuk sebagai cancellation points. Pada umumnya sistem operasi memperbolehkan proses atau thread untuk dibatalkan secara asynchronous. Tetapi Pthread API menyediakan deferred cancellation. Hal ini berarti sistem operasi yang mengimplementasikan Pthread API akan mengizinkan deferred cancellation.

Thread Pools

Pada web server yang menerapkan multithreading ada dua masalah yang timbul:

1. Ukuran waktu yang diperlukan untuk menciptakan thread yang melayani permintaan yang diajukan pada kenyataannya thread dibuang seketika sesudah ia menyelesaikan tugasnya.
2. Pembuatan thread yang tidak terbatas jumlahnya dapat menurunkan performa dari sistem.

Solusinya adalah dengan penggunaan Thread Pools, yaitu sekumpulan thread yang mengantri untuk mengerjakan tugas Cara kerjanya adalah dengan membuat beberapa thread pada proses startup dan menempatkan mereka ke pools, dimana mereka duduk diam dan menunggu untuk bekerja. Jadi, ketika server menerima permintaan, ia akan membangunkan thread dari pool dan jika thread tersedia maka permintaan tersebut akan dilayani. Ketika thread sudah selesai mengerjakan tugasnya maka ia kembali ke pool dan menunggu pekerjaan lainnya. Bila tidak ada thread yang tersedia pada saat dibutuhkan maka server menunggu sampai ada satu thread yang bebas.

Penjadwalan Thread

Begitu dibuat, thread baru dapat dijalankan dengan berbagai macam penjadwalan. Kebijakan penjadwalanlah yang menentukan setiap proses, di mana proses tersebut akan ditaruh dalam daftar proses sesuai proritasnya dan bagaimana ia bergerak dalam daftar proses tersebut. Untuk menjadwalkan thread, sistem dengan model multithreading many to many atau many to one menggunakan:

1. Process Contention Scope (PCS). Pustaka thread menjadwalkan thread pengguna untuk berjalan pada LWP (lightweight process) yang tersedia.
2. System Contention Scope (SCS). SCS berfungsi untuk memilih satu dari banyak thread, kemudian menjadwalkannya ke satu thread tertentu (CPU / Kernel).