Virtual memori adalah teknik pemetaan memori yang melibatkan memori sekunder umumnya disk. Secara sistem logika, ukuran memori lebih besar daripada ukuran memori utama secara fisik. Melibatkan mekanisme swapping.

Keuntungan model virtual memori : Lebih sedikit memori yang diperlukan per proses. System response menjadi lebih cepat, karena tidak semua bagian image proses perlu dialokasikan ke memori utama(proses dapat dieksekusi lebih cepat). Lebih banyak proses yang dapat dijalankan(multiprogramming).

Konsep dasar:

Mekanisme Demand Paging : untuk mengetahui page mana yang masih di swap space dan yang ada di memori utama.

Konsep dasar : Jumlah frame di memori utama tergantung tingkat multiprogramming. Semakin tinggi tingkat multiprogramming semakin sedikit jatah frame untuk tiap proses. Menggunakan bit valid/invalid di page table(missal : bit 1àberada di memori utama, bit 0à berada di swap space). Jika berstatus invalid maka trap page fault akan dibangkitkan agar ditangani lebih lanjut oleh operating system yaitu: page fault handler. Rutin page fault handler akan menangani operasi swap-in terhadap page yang diperlukan.

Langkah-langkah swap-in:

PAGE REPLACEMENT

Secara umum dibagi menjadi 2 algoritma:

Algoritma page replacement:

Penjelasan :

Alokasi Frame : Pengalokasian tiap-tiap proses bervariasi tergantung pada tingkat multiprogramming. Jika tingkat multiprogrammingnya semakin tinggi, maka proses akan kehilangan beberapa frame.Sebaliknya jika tingkat multiprogramming berkurang, maka proses akan mendapat frame melebihi dari yang dibutuhkan.

Sumber : OS andy
Download materi : manajemen memori

Pada Sistem Monoprograming ciri-cirinya :

Pada Sistem Multiprogramming

Berdasarkan pengalokasian memori, manajemen memori pada sistem multiprogramming dibagi menjadi:

Pengalokasian berurut dengan partisi statis berukuran sama : kelemahannya antara lain adalah proses yang lebih besar dari ukuran partisi tidak dapat dialokasikan, sebaliknya jika ukuran proses lebih kecil daripada ukuran partisi, maka akan terjadi pemborosan ruang memori (Fragmentasi Internal : terjadi jika jumlah memori yang diberikan oleh penjadwal CPU untuk tempat proses lebih besar daripada yang diminta proses karena adanya selisih antara permintaan proses dengan alokasi lubang yang sudah ditetapkan)

Pengalokasian berurut dengan partisi statis berukuran tidak sama : untuk mengatasi kelemahan dari pengalokasian berurut dengan partisi statis dengan ukuran sama, yaitu proses ukuran kecil diletakkan ke partisi yang kecil dan sebaliknya. Ada 2 jenis stategi dalam pengalokasian berurut jenis ini, yaitu 1 antrian untuk setiap partisi dan 1 antrian untuk seluruh partisi.

Satu antrian untuk setiap partisi : setiap proses diletakkan pada partisi dengan ukuran terkecil yang dapat dimuatnya. Kelemahan ada partisi yang memiliki antrian panjang dan ada yang kosong.

Satu antrian untuk seluruh partisi : Semua proses dimasukkan pada satu antrian yang sama dan menggunakan algoritma penjadwalan yang melakukan pemilihan partisi. Kelemahan nya adalah jika proses yang berukuran kecil terpaksa masuk ke partisi sisa yang besar, sehingga terjadi pemborosan ruang.

Cara Kerja : Pengalokasian dilakukan dengan mencari hole(suatu ruang memori utama yang kosong, yang cukup besar untuk menampung image proses), hole sisa kadang terlalu kecil untuk dapat dialokasikan ke proses lainnya sehingga tidak bisa digunakan lagi atau terjadi fragmentasi exsternal(Muncul apabila jumlah keseluruhan memori kosong yang tersedia memang mencukupi untuk menampung permintaan tempat dari proses, tetapi letaknya tidak berkesinambungan atau terpecah menjadi beberapa bagian kecil sehingga proses tidak dapat masuk.

Untuk mengatasi masalah fragmentasi external maka dilakukan memory compaction yaitu penggeseran image proses yang ada di memori, sehingga hole terkumpul di satu tempat saja.

Kelemahan dari pengalokasian berurut dengan partisi dinamis adalah proses alokasi dan dealokasi menjadi lebih rumit dan perlu pengelolaan informasi area memori yang masih kosong, ada 2 metode pengelolaan memori kosong :

Algoritma untuk menentukan hole mana yang akan dilokasikan ke suatu proses.

Pengalokasian tak berurut(non contiguous) dengan sistem paging : Pada model pengalokasian tak berurut, bagian-bagian dari image proses dapat diletakkan secara terpisah di memori utama, pada sistem paging memerlukan pengalamatan logika khusus yang membagi menjadi blok-blok dengan ukuran sama yang disebut page. Pada Sistem paging perlu adanya translasi alamat ke memori fisik yang dipartisi secara statis yang disebut frame, yang ukurannya sama dengan page pada ruang alamat logika.

Konsep dasar alokasi memori : memori utama dibagi menjadi frame-frame kecil berukuran sama dan diberi nomor frame sebagai referensi. Ruang alamat logika proses dibagi menjadi page-page seukuran frame. Loading time(page-page image proses diletakkan pada frame-frame kosong dan dicatat pada page table)

Proteksi memori pada sistem paging : berfungsi menghindari pengaksesan memori secara illegal(missal pengaksesan bagian memori yang sudah ditempati proses lain). Proteksi frame dilakukan dengan cara menambahkan bit proteksi untuk tiap entry page table(missal : cek apakah frame tersebut bersifat read atau read-write, cek apakah alamat logika yang dituju suatu proses valid atau invalid)

Memory Sharing pada sistem paging : untuk menghemat penggunaan kapasitas memori. Jika ada 2 atau lebih proses yang memiliki bagian kode instruksi, atau data yang sama maka dapat digunakan bersama dan cukup diletakkan sekali di frame memori. Masing-masing proses mengacu ke frame yang sama pada page tablenya.

Pengalokasian tak berurut dengan sistem segmentation : memakai sistem partisi dinamis. Pada pengalamatan logika, image proses dibagi menjadi bagian-bagian yang disebut segmen. Pembagian segmen biasanya mengikuti struktur program oleh compiler, yang biasanya tiap segmen berupa main program, stack, routine, symbol table. Partisi memori utama terjadi pada saat alokasi yang besarnya sesuai dengan besar segmen program yang dialokasikan.

Konsep Alokasi memori : image proses dibagi menjadi beberapa segmen yang ukurannya tidak harus sama. Segmen-segmen image proses dialokasikan ke tempat-tempat kosong di memori utama, dan informasi alokasi dicatat pada segmen table. Segmen table berisi nilai limit(panjang segmen) dan nilai base(alamat awal bagian memori yang dialokasikan)

Proteksi memori : Membandingkan nilai segmen yang ada di pengalamatan logika dengan nilai limit yang ada di segmen table. Apabila nilai segmen yang ada di pengalamatan logika lebih besar daripada nilai limit yang ada di segmen table, berarti terjadi usaha pengaksesan lokasi diluar area segmen program itu sehingga memicu terjadinya trap(addressing error).

Memori Sharing : Sharing segmen antara 2 atau lebih proses dilakukan dengan mencatat lokasi alokasi segmen tersebut ke table segmen masing-masing proses.

Dari Konsep pengalokasian memori antara sistem paging dan segmentation maka dapat dilihat perbedaannya sebagai berikut:

Sumber : buku OS andi 
Download Materi : Manajemen memori 2