1

PENGURUSAN PERANTI

BAB 7

2

7.1 Pengenalan Pengurusan Peranti merupakan tugas

yang perlu dijalankan dengan kemas untuk membolehkan sistem pengendalian beroperasi dengan teratur dan effektif.

Oleh itu pengurusan peranti hendaklah dirancang dengan baik berdasarkan matlamat sesuatu sistem itu.

3

Secara asasnya apa yang dilakukan oleh pengurus peranti adalah: menjejaki status setiap peranti menentukan peruntukan proses kepada

peranti memperuntukkan peranti menyahperuntukkan peranti selepas

penggunaannya tamat ataupun arahan I/O dilaksanakan (dilepaskan buat sementara)

4

7.2 Kategori-kategori Sistem Peranti Terdapat 3 kategori dalam sistem

peranti yang mana ianya diuruskan oleh pengurus peranti.

Kategori-kategori ini berdasarkan kepada ciri-ciri berikut : Kelajuan dan darjah kebolehkongsian Perbezaan dalam pengendalian

capaian Bilangan kepada baca tulis

5

Kategori-kategori yang wujud adalah seperti berikut: Sistem Dedikasi Sistem Bolehkongsi Sistem Maya

6

7.2.1 Sistem Dedikasi Dalam sistem ini, peranti akan

diumpukan satu kerja pada suatu masa sehingga kerja itu selesai.

Kekurangan sistem ini adalah ianya akan kurang berkesan jika peranti tidak digunakan sewaktu masa peruntukan tersebut.

Contoh : pemacu cakera dan pencetak.

7

7.2.2 Bolehkongsi Manakala dalam sistem bolehkongsi

pula, sesuatu peranti itu akan diumpukkan kepada beberapa proses pada suatu masa.

Contoh: Sekumpulan cakera boleh dikongsi oleh beberapa proses dengan melakukan pertindihan permintaan tetapi pertindihan ini perlu diuruskan oleh pengurus peranti.

8

Sebagai contoh katakan Proses A dan proses B meminta penggunaan cakera, maka di sini satu cara pemilihan akan dibuat iaitu samada proses A diberikan ataupun proses B.

9

7.2.3 Maya Dalam sistem maya pula, ianya adalah

sistem peranti dedikasi yang telah ditukarkan kepada sistem bolehkongsi.

Contoh: Pencetak adalah peranti dedikasi ditukarkan kepada sistem bolehkongsi dengan adanya kaedah spooling yang mana melalui kaedah ini data yang dipindahkan akan disalurkan ke dalam storan lain.

10

Dan apabila storan sudah dipenuhi ataupun semua data sudah dipindahkan maka dari situ barulah pencetak melakukan tugasnya dan spoolling boleh dilaksanakan sekali lagi.

11

7.3 Media-media Storan 2 jenis media storan

media storan capaian berjujukan dan media storan capaian terus.

12

7.3.1 Media Storan Capaian Berjujukan Dalam media jenis ini, capaian

adalah secara berjujukan iaitu secara satu demi satu. Contoh : kad tebuk.

Dalam kad tebuk, kemasukan data adalah secara berjujukan.

Salah satu media jenis ini ialah pita magnetik.

13

Dalam pita magnetik rekod dengan sebarang panjang (panjang ditentukan oleh aplikasi) disimpan secara bersiri.

Setiap rekod dikenalpasti dengan mengenalpasti kedudukannya dalam pita.

Untuk itu, capaian hendaklah bermula daripada lokasi pertama sehinggalah kedudukannya dijumpai.

Rekod boleh disimpan secara individu dan secara berkumpulan.

14

Rekod yang disimpan secara individu akan dipisahkan dengan ruang kosong pada permulaan dan akhiran rekod.

Ruang kosong ini dikenali sebagai RAR (Ruang Antara Rekod).

Manakala untuk rekod yang disimpan secara berkumpulan pula, blok-blok diasingkan dengan ruang kosong yang dipanggil RAB (Ruang Antara Blok).

15

Kebaikan rekod disimpan secara individu adalah ianya memberi ruang kepada kepala baca tulis untuk berhenti jika tidak digunakan.

Untuk rekod secara berkumpulan pula, ianya dapaat meminima operasi I/O kerana rekod dibaca dalam satu blok dan ianya dapat menjimatkan pita kerana mempunyai ruang kosong yang minima.

16

7.3.2 Media Storan Capaian Terus Ianya juga dikenali sebagai media

storan capaian rawak. Ianya boleh membaca dan menulis

terus kepada lokasi yang dispesifikkan dan terbahagi kepada 2 jenis mengikut jenis kepala baca tulisnya iaitu: Kepala baca tulis yang tetap

ianya adalah pantas tetapi mahal kepala baca tulis diletakkan pada setiap runut

17

Kepada baca tulis bergerak kepala baca tulis akan bergerak kepada

semua runut sehinggalah semua permukaan boleh dicapai

biasa terdiri daripada storan cakera optikal

18

Masa Capaian Keseluruhan masa capaian dipengaruhi

oleh 3 masa dalam situasi yang berlainan iaitu: Masa Tinjau – masa untuk meletakkan kepala

baca tulis ke runut yang betul. Maca Cari - masa yang diambil untuk

memusingkan drum/cakera sehingga rekod ynag diminta terletak di bawah kepala baca tulis.

Masa Pindah – masa yang diambil bila data dipindah dari storan sekunder masuk ke dalam ingatan utama.

19

Pengiraan untuk masa capaian adalah seperti berikut: kepala baca tulis tetap

masa capaian = masa cari + masa pindah

kepala baca tulis bergerakmasa capaian = masa tinjau + masa cari + masa pindah

20

7.4 Komponen-komponen Sistem I/O Untuk memastikan sistem I/O

berfungsi dengan baik, komponen-komponen sistem I/O hendaklah bekerjasama di antara satu sama lain.

21

Saluran ianya merupakan penyambung antara

CPU dan Unit Kawalan meyerentakan kelajuan pemprosesan mengendalikan permintaan I/O dari

CPU dan menyalurkan permintaan tersebut ke Unit Kawalan yang sesuai

22

Unit kawalan menerima isyarat yang dihantar oleh

saluran mengawal operasi peranti

Peranti merujuk kepada perkakasan yang

melaksanakan aktiviti I/O

23

7.5 Komunikasi Antara Peranti Untuk pengurus peranti beroperasi

dengan kemas dan cepat, mesti wujud komunikasi di antara peranti-peranti yang berkenaan.

Jika terdapat peranti yang sudah menamatkan tugas, pengurus peranti hendaklah diberitahu supaya peranti tersebut boleh digunakan untuk melayan terhadap permintaan lain.

Ini dapat dilakukan dengan menggunakan bendera perkakasan yang diuji oleh CPU.

24

Bendera perkakasan ini dibentuk oleh kombinasi 3 bit dan ianya diletakkan dalam Saluran Status Perkataan (Channel Status Word).

Setiap satu bit mewakili komponen-komponen I/O iaitu saluran, unit kawalan dan peranti.

Pengujian oleh CPU boleh dilakukan dengan menggunakan cara polling dan pengujian yang tidak melibatkan CPU boleh dilakukan dengan menggunakan cara sampukan.

25

Manakala komunikasi terus daipada unit kawalan kepada ingatan dilakukan dengan menggunakan teknik DMA dan untuk komunikasi kepada peranti yang berkelajuan rendah, penimbal akan digunakan.

26

7.5.1 Pengundian (Polling) Ianya menggunakan arahan mesin khas

untuk menguji status bendera yang melibatkan CPU.

Kelemahan : masa CPU akan terbazir disebabkan CPU akan kerap memeriksa samada saluran sibuk ataupun tidak.

Jika jarang diperiksa kemungkinan saluran akan terbiar dan tidak digunakan.

27

7.5.2 Sampukan Cara ini merupakan teknik pengujian

yang efektif kerana ianya menggunakan mekanisme perkakasan itu sendiri untuk melakukan pengujian iaitu mengunakan Pengendali Sampukan.

Pengendali Sampukan akan menentukan tindakan yang patut diambil untuk sesuatu situasi tertentu.

28

7.5.3 DMA (Capaian Terus ke Ingatan) Unit kawalan boleh terus mencapai

ingatan utama tanpa melalui saluran. Iaitu : proses baca dan tulis aktif, ianya

tidak memerlukan apa-apa tindakan susulan daripada CPU.

Untuk menjayakan ini, CPU akan menghantar semua maklumat yang relevan kepada unit kawalan untuk mengaktifkan penghantaran dan ini membolehkan CPU melayan permintaan lain.

29

7.5.4 Penimbal Teknik ini digunakan untuk

menyerentakan kelajuan peranti yang rendah dengan kelajuan CPU yang tinggi.

Pengunaan penimbal berganda mampu mengurangkan masa terbiar peranti I/O.

30

7.6 Pengurusan Permintaan I/O Untuk melakukan tugas yang berat

ini, pengurus peranti akan memecahkan tugas berkenaan kepada 3 tugas utama iaitu kawalan traffik I/O, penjadualan I/O dan pengendali peranti.

31

7.6.1 Kawalan Traffik I/O Kawalan traffik I/O adalah bermaksud

memeriksa status untuk setiap peranti, unit kawalan dan saluran.

3 peranan utamanya adalah: ianya mesti menentukan sekurang-

kurangnya satu saluran tersedia pada sesuatu masa

jika terdapat lebih daripada satu saluran tersedia, ianya mesti tentukan saluran mana yang dipilih

32

Jika semua saluran sibuk, ianya mesti menentukan saluran mana harus dipilih untuk ditukar ke status boleh sedia

33

Untuk melakukan peranan ini, pengawal traffik I/O menyimpan pangkalan data yang menyimpan semua status, perhubungan di antara unit-unit dalam sistem I/O yang mana ianya dikategorikan mengikut blok kawalan saluran, blok kawalan unit, block kawalan peranti.

34

7.6.2 Penjadualan I/O Penjadualan I/O perlu untuk

memastikan semua proses mendapat penggunaan I/O yang setimpal dengan permintaannya dan keutamaannya.

Tugas-tugas yang dilakukan oleh penjadual I/O adalah memperuntukkan peranti, unit-unit kawalan dan saluran-saluran untuk sesuatu permintaan I/O mengikut keutamaannya.

35

7.6.3 Pengendalian Peranti Bagi pengendalian peranti pula

ianya memproses sampukan I/O, mengendalikan keadaan silap dan membekalkan algoritma penjadualan secara tak bersandar iaitu semua peranti mempunyai algoritmanya yang tersendiri.

36

7.7Pengendali Peranti Tugas utama pengendali peranti seperti

yang telah diterangkan adalah memastikan ataupun memperuntukkan capaian untuk sesuatu peranti-peranti tertentu kepada proses-proses yang menghantar permintaan.

Ini dilakukan dengan adanya algoritma penjadual yang telah dikatakan di atas.

Setiap algoritma penjadualan haruslah memiliki ciri-ciri berikut :

37

meminimakan pergerakan lengan bagi kepala baca tulis

meminimakan masa tindakbalas meminimakan ketidakkonsisten

dalam masa tindakbalas Algortima yang akan diterangkan

akan menggunakan strategi jangkau.

38

7.7.1 Strategi Jangkau Strategi jangkau adalah strategi

yang biasa digunakan dalam proses pengendalian I/O.

Ianya adalah polisi yang telah ditetapkan untuk menentukan peruntukan peranti-peranti yang ada.

39

Antara kaedah-kaedah dalam strategi jangkau yang wujud adalah : First Come First Serve (FCFS), Shortest Seek Time First (SSTF), SCAN dan LOOK.

40

7.7.1.1 FCFS Dalam algoritma ini, ianya

menggunakan kaedah memenuhi permintaan yang datang dahulu.

Untuk pengiraan masa yang diperlukan bagi memenuhi permintaan, anggap masa yang diperlukan untuk mengerakkan kepala dari satu runut ke runut yang bersebelahan memerlukan masa 1 ns.

41

7.7.1.2 SSTF Bagi SSTF pula ianya akan

memenuhi permintaan yang mempunyai masa tinjauan yang pendek.

Gambarajah masa di bawah menunjukkan bagaimana ianya memproses permintaan.

Rentetan permintaan adalah sama dengan FCFS.

42

7.7.1.3 SCAN Dalam algoritma SCAN pula ianya

menggunakan bit berarah untuk memeriksa samada lengan kepala bergerak menuju ke tengah cakera ataupun menjauhinya.

Ianya mengerakkan kepala daripada runut terluar ke runut terdalam sambil memenuhi permintaan data pada runut dalam laluan tersebut.

43

7.7.1.4 LOOK LOOK merupakan jelmaan kepada

algoritma SCAN, yang mana dalam algoritma ini tidak mewajibkan lengan bergerak ke mana-mana hujung kecuali terdapat permintaan untuk ke sana.

Dalam lain perkataan ianya melihat sebelum memenuhi permintaan.

Dalam gambarajah masa berikut, anggapan yang dibuat adalah lengan bergerak ke arah dalam dahulu.