PENGURUSAN PERANTI

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 bergerak
• masa 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
7.7 Pengendali 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.