Penukaran (Swap)

Sebuah proses membutuhkan memori untuk dieksekusi. Sebuah proses dapat ditukar sementara keluar memori ke backingstore(disk), dan kemudian dibawa masuk lagi ke memori untuk dieksekusi. Sebagai contoh,asumsi multiprogramming,dengan penjadualan algoritma CPU Round-Robin.Ketika kuantum habis,manager memori akan mulai menukar keluar proses yang selesai ,danmemasukkan ke memori proses yang bebas. Sementara penjadualan CPU akan mangalokasikan waktu untuk proses lain di memori. Ketika tiap proses menghabiskan waktu kuantumnya, proses akan ditukar dengan proses lain. Idealnya memori manager, dapat menukar proses-proses cukup cepat,sehingga selalu ada proses dimemori, siap dieksekusi, ketika penjadual CPU ingin menjadual ulang CPU. Besar kuantum juga harus cukup besar, sehingga jumlah perhitungan yang dilakukan antar pertukaran masuk akal. Variasi dari kebijakan swapping ini,digunakan untuk algoritma penjadualan berdasarkan prioritas.Jika proses yang lebih tinggi tiba, dan minta dilayani, memori manager dapat menukar keluar proses dengan prioritas yang lebih rendah, sehingga dapat memasukkan dan mengeksekusi proses dengan prioritas yang lebih tinggi. Ketika proses dengan prioritas lebih tinggi selesai, proses dengan prioritas yang lebih rendah, dapat ditukar masuk kembali, dan melanjutkan. Macam-macam pertukaran ini kadang disebut rollout, dan rollin. Normalnya, sebuah proses yang ditukar keluar, akan dimasukkan kembali ke tempat memori yang sama dengan yang digunakan sebelumnya.



Batasan ini dibuat oleh method pengikat alamat. Jika pengikatan dilakukan saat assemble atau loadtime, maka proses tidak bisa dipindahkan ke lokasi yang berbeda. Jika menggunakan pengikatan waktu eksekusi, maka akan mungkin menukar proses ke dalam tempat memori yang berbeda. Karena alamat fisik dihitung selama proses eksekusi. Pertukaran membutuhkan sebuah backingstore. Backingstore biasanya adalah sebuah disk yang cepat. Cukup besar untuk mengakomodasi semua kopi tampilan memori. Sistem memelihara readyqueue terdiri dari semua proses yang mempunyai tampilan memori yang ada di backingstore, atau dimemori dan siap dijalankan.Ketika penjadual CPU memutuskan untuk mengeksekusi sebuah proses, dia akan memanggil dispatcher,yangmengecek dan melihata pakah proses berikutnya ada di antrian memori.Jika Proses tidak ada, dan tidak ada ruang memori yang kosong, dispatcher menukar keluar sebuah proses dan memaasukan proses yang diinginkan. Kemudian memasukkan ulang register dengan normal, dan mentransfer pengendali ke proses yang diinginkan. Konteks waktu pergantian pada system swapping, lumayan tinggi. Untuk efisiensi kegunaan CPU, kita ingin waktu eksekusi untuk tiap proses lebih lama dari waktu pertukaran. Karenanya digunakan CPU penjadualan roun-robin, dimana kuantumnya harus lebih besar dari waktu pertukaran. Perhatikan bahwa bagian terbesar dari waktu pertukaran, adalah waktu pengiriman. Total waktu pengiriman langsung didapat dari jumlah pertukaran memori. Proses dengan kebutuhan memori dinamis, akan membutuhkan system call (meminta dan melepaskan memori), untuk memberitahu system operasi tentang perubahan kebutuhan memori.Ada beberapa keterbatasan swapping. Jika kita ingin menukar sebuah proses kita harus yakin bahwa proses sepenuhnya diam. Konsentrasi lebih jauh, jika ada penundaan I/O. Sebuah proses mungkin menunggu I/O, ketika kita ingin menukar proses itu untuk mengosongkan memori. Jika I/O secara asinkronus, mengakses memori dari I/O buffer, maka proses tidak bias ditukar. Misalkan I/O operation berada diantrian, karena device sedang sibuk. Maka bila kita menukar keluar proses P1 dan memasukkan P2, mungkin saja operasi I/O akan berusaha masuk ke memori yang sekarang milik P2. Dua solusi utama masalah ini adalah 101.