analisis perbandingan algoritma penjadwalan cpu a new ... · maka eksekusi proses tetap...

Analisis Perbandingan Algoritma Penjadwalan CPU

A New Improved Round Robin dan A Dynamic Time Quantum

Shortest Job Round Robin

Artikel Ilmiah

Peneliti:

Paulus V. Daud Boseren (672010239)

Magdalena A. Ineke Pakereng, M.Kom.

Program Studi Teknik Informatika

Fakultas Teknologi Informasi

Universitas Kristen Satya Wacana

Salatiga

Agustus 2016




Artikel Ilmiah

Diajukan kepada


untuk memperoleh Gelar Sarjana Komputer

Peneliti:

Paulus V. Daud. Boseren (672010239)


Program Studi Teknik Informatika



Salatiga

Agustus 2016

Lembar Persetujuan




Artikel Ilmiah

Peneliti :

Paulus V. Daud Boseren (672010239)

Telah disetujui untuk diuji:

Tanggal : ………………………………….


Pembimbing

Pernyataan

Artikel Ilmiah berikut ini :

Judul : Analisis Perbandingan Algoritma Penjadwalan CPU A New

Improved Round Robin dan A Dynamic Time Quantum Shortest Job

Round Robin

Pembimbing : Magdalena A. Ineke Pakereng, M.Kom.

adalah benar hasil karya saya :

Nama : Paulus V. Daud Boseren

NIM : 672010239

Saya menyatakan tidak mengambil sebagian atau seluruhnya dari hasil karya orang lain

kecuali sebagaimana yang tertulis pada daftar pustaka.

Pernyataan ini dibuat dengan sebenar-benarnya sesuai dengan ketentuan yang berlaku dalam

penulisan karya ilmiah.

Salatiga, Agustus 2016

Paulus V. Daud Boseren




Paulus V. Daud Boseren 1, Magdalena A. Ineke Pakereng

2



Jl. Diponegoro 52-60, Salatiga 50711, Indonesia

E-mail: [email protected], [email protected]

2

Abstract

CPU scheduling and algorithm is important part of an operating system, even the overall

work of system also influence by hardware but position of scheduling algorithm have very big role in

support the work of a system. The writing of this research is purposed to compare two CPU

scheduling algorithm that base on round robin CPU scheduling algorithm, that is A New Improved

Round Robin CPU Scheduling Algorithm (NIRR) and A Dynamic Time Quantum Shortest Job Round

Robin (SJRR) by based on average waiting time (AWT), average turnaround time (ATAT), average

response time (ART) number of context switches (NCS), throughput, fairness, and CPU utilization

criteria. Result of the research indicates that A New Improved Round Robin (NIRR), more excellent

on average waiting time (AWT), average turnaround time (ATAT), and average response time (ART).

Keywords: CPU Scheduling, Round Robin, Improved CPU Scheduling Algorithm, Dynamic Time

Quantum Algorithm, Shortest Job First Algorithm

Abstrak

Penjadwalan CPU dan algoritmanya merupakan bagian terpenting dari sebuah sistem operasi,

sekalipun kinerja keseluruhan sistem juga dipengaruhi oleh perangkat keras sistem namum posisi

algoritma penjadwalan sangat berperan besar dalam menunjang kinerja sebuah sistem. Penulisan

penilitian ini dimaksudkan untuk membandingkan dua algoritma penjadwalan CPU yang berdasarkan

pada algoritma penjadwalan CPU round robin, yaitu A New Improved Round Robin CPU Scheduling

Algorithm (NIRR) dan A Dynamic Time Quantum Shortest Job Round Robin (SJRR) dengan

berdasarkan pada kriteria average waiting time (AWT), average turnaround time (ATAT), average

response time (ART) number of context switches (NCS), throughput, fairness, dan CPU utilization.

Hasil penelitian menunjukan bahwa algoritma A New Improved Round Robin (NIRR) lebih unggul

pada average waiting time (AWT), average turnaround time (ATAT), dan average response time

(ART).

Kata Kunci: CPU Scheduling, Round Robin, Improved CPU Scheduling Algorithm, Dynamic Time

Quantum Algorithm, Shortest Job First Algorithm

1 Mahasiswa Program Studi Teknik Informatika, Fakultas Teknologi Informasi, Universitas Kristen Satya Wacana Salatiga 2 Staf Pengajar Fakultas Teknologi Informasi Universitas Kristen Satya Wacana Salatiga

mailto:[email protected]

1

1. Pendahuluan Penelitian menganai analisa dan perbandingan algoritma penjadwalan telah sering dilakukan

antara algoritma-algoritma tradisional seperti Shortest Job First, First Come First Serve, Round

Robin, Priority Scheduling, dan lainnya. Penelitian yang dibuat untuk mengembangkan algoritma-

algoritma tradisional juga telah sering dilakukan yaitu membandingkan algoritma tradisional dengan

algoritma yang dikembangkan dari algoritma tradisional, terkadang juga suatu algoritma

dikembangkan lagi dari algoritma yang telah dikembangkan dan keduanya saling dibandingakan [1],

sehingga penelitan ini akan membandingkan dua algoritma yang telah dikembangkan dari algoritma

dasar Round Robin yang umumnya diterapkan pada time sharing process dan interactive system [2].

A New Improved Round Robin CPU Scheduling Algorithm oleh Abdulrazaq Abdulrahim dkk

[3] dan A Dynamic Time Quantum Shortest Job Round Robin oleh Shailendra Shukla, Lalit Kishore

[4], merupakan dua dari sekian banyak algoritma penjadwalan CPU yang telah diusulkan, kedua

algoritma ini didasarkan pada algoritma RR (Round Robin), yang mana sangat bergantung pada

quantum time, bersifat preemptive dalam pengalokasian processor, namun apabila terlalu banyak

switch processes dapat menimbulkan overhead [5] [6] sedangkan pada A Dynamic Time Quantum

Shortest Job Round Robin merupakan kombinasi antara algoritma shortest job first dan round robin

[4].

Penelitian ini dimaksudkan untuk membandingan kedua algoritma diatas, yaitu A New

Improved Round Robin CPU Scheduling Algorithm [3], A Dynamic Time Quantum Shortest Job

Round Robin [4].

Berdasarkan latar belakang tersebut, maka dilakukan penelitian yang membahas tentang

Analisis Perbandingan Algoritma Penjadwalan CPU A New Improved Round Robin [3] dan A

Dinamic Time Quantum Shortest Job Round Robin [4].

2. Tinjauan Pustaka

Penelitian terdahulu mengenai perbandingan beberapa algoritma penjadwalan CPU, A

Comparative Study of CPU Scheduling Algorithms (R.B. Garg, 2012) [7], pada penelitian ini

membandingkan dan me-review beberapa algoritma penjadwalan CPU, yaitu: (1) First Come First

Serve, (2) Non preempted Shortest Job First, (3) Round Robin, (4) Priority Scheduling menyatakan

bahwa First Come First Serve (FCFS) & Shortest Job First (SJF) biasanya lebih sesuai bagi batch

operating system, sedangkan Round Robin (RR) dan Priority Scheduling (PS) lebih sesuai bagi

resource sharing operating system.

Analysis and Comparison of CPU Scheduling Algorithms (Pushpraj Singh, Vinod Singh,

Anjani Pandey, 2014) [8] menyatakan bahwa First Come First Serve (FCFS) & Shortest Job First

(SJF) biasanya lebih sesuai bagi batch system, sedangkan Round Robin (RR) dan Priority Scheduling

(PS) lebih sesuai bagi resource sharing system. Shortest Job Fisrst (SJF) lebih optimal untuk semua

tipe algoritma penjadwalan, sehingga Shortest Job First (SJF) ialah algoritma dengan optimal kriteria

untuk semua skenario.

Berdasarkan penelitian-penelitian terdahulu terkait algoritma penjadwalan maka dilakukan

penelitian tentang Analisis Perbandingan Algoritma Penjadwalan CPU A New Improved Round Robin

dan A Dinamic Time Quantum Shortest Job Round Robin.

Algoritma penjadwalan CPU merupakan hal penting dalam merancang sistem operasi.

Algoritma penjadwalan sebagai penyeleksi proses-proses yang akan dieksekusi oleh processor,

kinerja algoritma penjadwalan sangat berpengaruh terhadap kinerja keseluruhan sistem, baik

processor tunggal maupun multiprocessor sistem. Berdasarkan pada bebera kriteria yang dianggap

sebagai acuan dalam menentukan nilai maksimal suatu algoritma penjadwalan dengan algoritma

penjadwalan yang lain terhadap kinerja sistem. Kriteria yang dimaksud yaitu [7]:

1) Utilization/Efficiency: membuat sibuk CPU 100%. 2) Throughput: memaksimalkan jumlah pekerjaan per satu satuan waktu . 3) Turnaround time: dari waktu proses diterima hingga waktu selesai, meminimalkan time batch

harus ditunggunya output oleh pengguna.

4) Waiting time: meminimalkan jumlah waktu tunggu proses dalam ready queue.

2

5) Response Time: dari waktu proses diterima hingga respon pertama dibuat – diminimalkan untuk pengguna interaktif.

6) Fairness: memastikan setiap proses mendapat pembagian penggunaan CPU yang adil.

A New Improved Round Robin CPU Scheduling Algorithm mempunyai dua queue, arrive

queue menampung proses-proses yang diurutkan sesuai dengan waktu kedatangan kemudian

dipindahkan ke request queue dan diurutkan secara ascending berdasarkan burst time setiap proses,

untuk quantum time ialah nilai rata-rata burst time tertinggi. Setiap proses dieksekusi selama quantum

time yang ditentukan, ketika quantum time telah kadaluarsa maka scheduler memeriksa apakah proses

berjalan membutuhkan waktu kurang dari setengah atau sama dengan setengah quantum time maka

eksekusi proses tetap dilanjutkan, dan jika waktu yang dibutuhkan lebih dari setengah quantum time

maka proses diinterupsi dan ditambahkan pada bagiah akhir arrive queue [3].

A Dynamic Time Quantum Shortest Job Round Robin, quantum time ditentukan dengan

beberapa tahapan, yaitu: (1) proses-proses pada ready queue, diurutkan secara ascending berdasarkan

F = arrival time + CPU burst time, (2) F/job burst time diurutkan secara ascending, quantum time

ialah mean dari job burst time, namun jika urutan job ganjil maka mean adalah nilai posisi tengah job

burst time, jika genap maka nilai posisi tengah job burst time + (middle job + 1 jobs position burst

time) [4].

3. Tahapan Penelitian dan Analisis Perbandingan Algoritma

Penelitian dilaksanakan melalui beberapa tahapan, yaitu: (1) Identifikasi Masalah dan Studi

Literatur, (2) Simulasi Algoritma NIRR dan Dynamic Time Quantum SJRR, (3) Analisis

Perbandingan Algoritma NIRR dan A Dynamic Time Quantum SJRR.

Gambar 1 Tahapan Penelitian

Tahapan penelitian pada Gambar 1 dapat dijelaskan sebagai berikut. Tahap pertama:

identifikasi masalah, ke-optimalan algoritma. Tahap kedua: simulasi algoritma NIRR dan Dynamic

Time Quantum SJRR, meliputi processes arrival time, processes burst time. Tahap ketiga: analisis

perbandingan hasil simulasi algoritma NIRR dan A Dynamic Time Quantum SJRR, meliputi average

waiting time, average turnaround time, average response time, number of context switches,

throughput, fairness, dan CPU utilization.

A New Improved Round Robin CPU Scheduling Algorithm merupakan algoritma yang

dimodifikasi dari An Improved Round Robin CPU Scheduling Algorithm [3], yang mana mengambil

proses dari ready queue dan mengalokasikan CPU selama interval hingga satu quantum time

kemudian membandingkan burst time proses yang tersisa dengan satu quantum time apabila burst

time tersisa kurang dari quantum time maka CPU dialokasikan kembali pada proses berjalan untuk

burst time yang masih ada, jika burst time tersisa lebih dari satu quantum time maka proses

dipindahkan pada akhir ready queue. Pada A New Improved Round Robin CPU Scheduling Algorithm

mempunyai dua queue, arrive queue menampung proses-proses yang diurutkan sesuai dengan waktu

Identifikasi Masalah dan Studi Literatur

Simulasi Algoritma NIRR dan Dynamic Time Quantum

SJRR

Analisis Perbandingan Algoritma NIRR dan A Dynamic

Time Quantum SJRR

3

kedatangan kemudian dipindahkan ke request queue dan diurutkan secara ascending berdasarkan

burst time setiap proses, untuk quantum time ialah nilai rata-rata burst time tertinggi. Setiap proses

dieksekusi selama quantum time yang ditentukan, ketika quantum time telah kadaluarsa maka

scheduler memeriksa apakah proses berjalan membutuhkan waktu kurang dari setengah atau sama

dengan setengah quantum time maka eksekusi proses tetap dilanjutkan, dan jika waktu yang

dibutuhkan lebih dari setengah quantum time maka proses diinterupsi dan ditambahkan pada bagian

akhir arrive queue, proses ini berulang hingga tidak ada antrian proses dalam request queue. Pseudo-

code A New Improved Round Robin CPU Scheduling Algorithm [3]:

Step 1: Start.

Step 2: Membuat sebuah queue, ARRIVE, untuk menampung proses yang tiba, sebelum di

pindahkan ke ready queue.

Step 3: Membuat ready queue, REQUEST.

Step 4: Do

Step 5: If (proses_Index =1)

{

time_quantum = burst time

Pindahkan proses pertama (pr1) ke REQUEST queue

}Else{

Pindahkan semua proses dalam ARRIVE queue ke REQUEST queue dalam

urutan ascending burst time

}

Step 6: Do

Step 7: Alokasikan CPU untuk proses pertama pada REQUEST queue untuk 1 quantum time.

Step 8: Jike burst time tersisa proses berjalan kurang atau sama dengan setengah quantum

time maka CPU dialokasikan kembali ke proses berjalan. Setelah selesai hapus proses

dari ready queue dan kembali ke step 7.

Step 9: Jika sisa burst time proses berjalan lebih dari setengan quantum time, pindahkan

proses dari REQUEST queue ke ARRIVE queue dan kembali ke step 7.

Step 10: Jika proses baru tiba ke sistem dimasukkan ke ARRIVE queue.

Step 11: WHILE queue REQUEST tidak kosong.

Step 12: WHILE queue ARRIVE tidak kosong.

Step 13: Hitung Average Waiting Time, Average Turnaround Time, Average Response Time

and Number of Context Switches.

Step 14: END.

Tabel 1 Proses dan Burst Time

Proses

ID

Burst Time (ms) Arrival Time (ms)

P1 10 0

P2 3 0

P3 2 0

P4 5 0

P5 30 0

4

Gant Chart. A New Improved Round Robin

P3 P2 P4 P1 P5 P5 P5

Quantum time = 10+3+2+5+30=50/5 = 10

Average waiting time

Turnaround time - burst time = 0+2+5+10+20 = 37/5 = 7.4

Average turnaround time

Completion time - arrival time = 2+5+10+20+50 = 87/5 = 17.4

Average response time

Arrival time + waiting time = 0+2+5+10+20 = 37/5 = 7.4

Number of context switches = 6

A Dynamic Time Quantum Shortest Job Round Robin, quantum time -nya ditentukan dengan

dua tahapan, yaitu: (1) proses-proses pada arrive queue, diurutkan secara ascending berdasarkan F =

arrival time + burst time, (2) quantum time ialah mean dari job burst time, namun jika urutan job

ganjil maka mean adalah nilai posisi tengah job burst time, jika genap maka nilai posisi tengah job

burst time + (middle job + 1 jobs position burst time). Pseudo-code A Dynamic Time Quantum

Shortest Job Round Robin [4]:

Step 1: Start

Step 2: Membuat ARRIVE queue

Step 3: Do

Step 4: If (job_Index = 1)

{

Quantum_time = ½ burst time

}Else if(job_Index % 2 ! = 0){

Urutkan antrian secara ascending

F = arrival time + burst time

Quantum_time = mean_job burst time

}Else{

Urutkan antrian secara ascending

F = arrival time + burst time

mean_job = ½ job_Index + (½ job_Index + 1 job_Index)

Quantum_time = mean_job burst time

}

Step 5: WHILE ARRIVE queue tidak kosong.

Step 6: Hitung Average Waiting Time, Average Turnaround Time, Average Response Time

and Number of Context Switches.

Step 7: END.

Tabel 2 Proses dan Burst Time

Proses ID Burst Time (ms) Arrival Time (ms)

P1 10 1

P2 3 5

P3 2 3

P4 5 20

P5 30 25

20 10

0 2 5 10 20 30 40 50

5

Gant Chart Pengurutan proses secara F = arrival time + burst_time

P3 P2 P1 P4 P5

Gant Chart A Dynamic Time Quantum Shortest Job Round Robin

P3 P2 P1 P4 P5 P5 P5

Quantum_time cycle 1 = mean_job burst time = 11

Quantum_time cycle 2 = ½ burst time = 9.5

Average waiting time

Turnaround time - burst time = 0+2+5+15+30= 52/2 = 10.4

Average turnaround time

Completion time - arrival time = 2+5+15+20+50 = 92/5 = 18.4

Average response time

Arrival time + waiting time = 3+7+6+35+55= 106/5 = 21.2

Number of context switches = 6

,quantum_time cycle 1 bernilai 11 = mean_job burst time sedangkan quantum_time cycle 2

bernilai 9.5 = ½ burst time proses, karena hanya 1 proses tersisa dalam queue, arrival time proses-

proses digunakan untuk perhitungan pengurutan secara F = arrival time + burst time, pengurutan ini

mengakibatkan arrival time setiap proses bernilai nol bagi perhitungan average turnaround time.

4. Hasil dan Pembahasan

Berdasarkan analisis yang dilakukan maka dapat dibuat perbandingan antara NIRR dan A

Dynamic Time Quantum SJRR seperti ditunjuk pada Tabel 3.

Tabel 3 Hasil Perbandingan

Algoritma AWT

(ms)

ATAT

(ms)

ART

(ms)

NCS Utilization

CPU

Throughput

25 ms

Fairness

A New Improved Round

Robin

7.4 17.4 7.4 6 100 % 4 Yes

A Dynamic Time

Quantum Shortest Job

Round Robin

10.4 18.4 21.2 6 100 % 4 Yes

Hasil perbandingan pada Tabel 3 menunjukkan bahwa rata-rata waktu waiting time,

turnaround time, response time, dalam milisekon secara berurutan, number of context switches,

utilization, throughput dan Fairness, kedua algoritma penjadwalan yang diteliti yaitu, NIRR dan A

Dynamic Time Quantum SJRR secara berurutan. Penelitian dilakukan dengan memberikan burst time

proses secara acak, proses id, quantum time dan arrival time ditentukan sesuai dengan policy kedua

algoritma. Utilization kedua algoritma mencapai 100 % karena processor tidak mengalami kondisi

busy waiting, throughput kedua algoritma bernilai 4, atau 4 proses selesai dikerjakan dalam 25 ms, 25

ms ialah nilai tengah dari total burst time proses. Fairness bernilai yes sesuai dengan policy algoritma

menetapkan quantum time.

11 qt 9.5 qt

5 8 11 25 55

19 9.5

0 2 5 15 20 31 40.5 50

6

Nilai-nilai average waiting time (AWT), average turnaround time (ATAT), average response

time (ART) didapatkan dengan menjumlahkan nilai waiting time, turnaround time, dan response time

setiap proses diolah hingga selesai dijumlahkan dan dibagi dengan banyaknya proses, sedangkan

number of context switches merupakan jumlah perpindahan pengolahan CPU terhadap proses sesuai

dengan penghitungan quantum time masing-masing algoritma, menghasilkan selisih waktu average

waiting time 3 ms, average turnaround time 1 ms, average response time 13.8 ms, bagi keunggulan

NIRR sedangkan number of context switches, utilization, throughput, dan fairness bernilai sama yaitu

100%, 6, 4 dan yes. Berdasarkan analisis perbandingan yang dilakukan algoritma penjadwalan NIRR

lebih optimal jika dibandingkan dengan A Dynamic Time Quantum SJRR.

5. Simpulan

Berdasarkan penelitian yang dilakukan disimpulkan bahwa algoritma penjadwalan A New

Improved Round Robin Scheduling Algorithm lebih unggul pada average waiting time (AWT),

average turnaround time (ATAT), dan average response time (ART) sedangkan number of context

switches (NCS), utilization, throughput, dan fairness bernilai sama. Saran yang diberikan untuk

penelitian dan pengembangan lebih lanjut ialah, meminimalkan turnaround time, dapat dicapai

dengan memberikan 2 queue, yaitu menampung datangnya proses, dan menampung proses yang telah

diurutkan untuk dieksekusi CPU. Lebih banyak pengujian perbandingan pada burst time proses

dengan beberapa bentuk pola burst time yang berbeda, dan analisis perbandingan algoritma NIRR

dengan algoritma berbeda berbasis round robin.

6. Daftar Pustaka

[1]. Christopher McGuire and Jeonghwa Lee, “Comparisons of Improved Round Robin”, International Journal of Graphics & Image Processing, Proceedings of the World Congress on

Engineering and Computer Science 2014 Vol I

WCECS 2014, 22-24 October, 2014, San Francisco, USA.

[2]. Rachhpal Singh, Gaurav,” Comparative Study of Scheduling Algorithms in Operating System”, ISSN: 2278-5183 International Journal of Computers and Distributed Systems

www.ijcdsonline.com Vol. No.3, Issue I, April-May 2013.

[3]. Abdulrazaq Abdulrahim, Saleh E Abdullahi, Junaidu B. Sahalu, “A New Improved Round Robin Scheduling Algorithm”, International Journal of Computer Applications (0975 – 8887),

Volume 90 – No 4, March 2014.

[4]. Shailendra Shukla, Lalit Kishore, A Dynamic Time Quantum SJRR CPU Scheduling Algorithm, International Journal of Engineering, Management & Sciences (IJEMS), ISSN:

2348 –3733, Volume-1, Issue-8, August 2014.

[5]. Mahmoud. Naghibzadeh, “Operating System Concepts and Techniques”. [6]. Abraham. Silberschatz, P. B. Galvin, G. Gagne, “Operating System Concepts Ninth Edition”. [7]. Neetu Goel, R.B. Garg, “A Comparative Study of CPU Scheduling Algorithms”, International

Journal of Graphics & Image Processing ,Vol 2|issue 4|November 2012.

[8]. Pushpraj Singh, Vinod Singh, Anjani Pandey, “Analysis and Comparison of CPU Scheduling Algorithms”, International Journal of Emerging Technology and Advanced Engineering

Website: www.ijetae.com (ISSN 2250-2459, ISO 9001:2008 Certified Journal, Volume 4,

Issue 1, January 2014).

analisis perbandingan algoritma penjadwalan cpu a new ... · maka eksekusi proses tetap...

Documents