Postingan kali ini saya akan
membahas tuntas mengenai Sistem Operasi.
Pembahasan lengkap Sistem
Operasi berisi tiga pokok pembahasan. Pertama, membahas hal-hal umum seputar
sistem operasi.Selanjutnya, menerangkan konsep perangkat keras sebuah komputer.
Sebagai penutup akan diungkapkan, pokok konsep dari sebuah sistem operasi.
1.1.
Sistem Operasi
Sistem operasi merupakan
sebuah penghubung antara pengguna dari komputer dengan perangkat keras
komputer. Sebelum ada sistem operasi, orang hanya mengunakan komputer dengan
menggunakan sinyal analog dan sinyal digital. Seiring dengan berkembangnya
pengetahuan dan teknologi, pada saat ini terdapat berbagai sistem operasi
dengan keunggulan masing-masing. Untuk lebih memahami sistem operasi maka
sebaiknya perlu diketahui terlebih dahulu beberapa konsep dasar mengenai sistem
operasi itu sendiri.
Pengertian sistem operasi
secara umum ialah pengelola seluruh sumber-daya yang terdapat pada sistem
komputer dan menyediakan sekumpulan layanan (system calls) ke pemakai sehingga
memudahkan dan menyamankan penggunaan serta pemanfaatan sumber-daya sistem
komputer.
1.1.1.
Fungsi Dasar
Sistem komputer pada dasarnya
terdiri dari empat komponen utama, yaitu perangkat-keras, program aplikasi,
sistem-operasi, dan para pengguna. Sistem operasi berfungsi untuk mengatur dan
mengawasi penggunaan perangkat keras oleh berbagai program aplikasi serta para
pengguna.
Sistem operasi berfungsi
ibarat pemerintah dalam suatu negara, dalam arti membuat kondisi komputer agar
dapat menjalankan program secara benar. Untuk menghindari konflik yang terjadi
pada saat pengguna menggunakan sumber-daya yang sama, sistem operasi mengatur
pengguna mana yang dapat mengakses suatu sumber-daya. Sistem operasi juga
sering disebut resource allocator. Satu lagi fungsi penting sistem operasi
ialah sebagai program pengendali yang bertujuan untuk menghindari kekeliruan
(error) dan penggunaan komputer yang tidak perlu.
1.1.2.
Tujuan Mempelajari Sistem Operasi
Tujuan mempelajari sistem
operasi agar dapat merancang sendiri serta dapat memodifikasi sistem yang telah
ada sesuai dengan kebutuhan kita, agar dapat memilih alternatif sistem operasi,
memaksimalkan penggunaan sistem operasi dan agar konsep dan teknik sistem
operasi dapat diterapkan pada aplikasi-aplikasi lain.
1.1.3.
Sasaran Sistem Operasi
Sistem operasi mempunyai tiga
sasaran utama yaitu kenyamanan --membuat penggunaan komputer
menjadi lebih nyaman, efisien
--penggunaan sumber-daya sistem komputer secara efisien, serta mampu berevolusi
--sistem operasi harus dibangun sehingga memungkinkan dan memudahkan
pengembangan, pengujian serta pengajuan sistem-sistem yang baru.
1.1.4.
Sejarah Sistem Operasi
Menurut Tanenbaum, sistem
operasi mengalami perkembangan yang sangat pesat, yang dapat dibagi kedalam
empat generasi:
• Generasi Pertama
(1945-1955)
Generasi pertama merupakan
awal perkembangan sistem komputasi elektronik sebagai pengganti
sistem komputasi mekanik, hal
itu disebabkan kecepatan manusia untuk menghitung terbatas dan
manusia sangat mudah untuk
membuat kecerobohan, kekeliruan bahkan kesalahan. Pada generasi ini belum ada
sistem operasi, maka sistem komputer diberi instruksi yang harus dikerjakan
secara
langsung.
• Generasi Kedua (1955-1965)
Generasi kedua memperkenalkan
Batch Processing System, yaitu Job yang dikerjakan dalam satu
rangkaian, lalu dieksekusi
secara berurutan.Pada generasi ini sistem komputer belum dilengkapi
sistem operasi, tetapi
beberapa fungsi sistem operasi telah ada, contohnya fungsi sistem operasi ialah
FMS dan IBSYS.
• Generasi Ketiga (1965-1980)
Pada generasi ini
perkembangan sistem operasi dikembangkan untuk melayani banyak pemakai
sekaligus, dimana para
pemakai interaktif berkomunikasi lewat terminal secara on-line ke komputer,
maka sistem operasi menjadi
multi-user (di gunakan banyak pengguna sekali gus) dan
multi-programming (melayani
banyak program sekali gus).
• Generasi Keempat (Pasca
1980an)
Dewasa ini, sistem operasi
dipergunakan untuk jaringan komputer dimana pemakai menyadari
keberadaan komputer-komputer
yang saling terhubung satu sama lainnya. Pada masa ini para
pengguna juga telah
dinyamankan dengan Graphical User Interface yaitu antar-muka komputer yang
berbasis grafis yang sangat
nyaman, pada masa ini juga dimulai era komputasi tersebar dimana
komputasi-komputasi tidak
lagi berpusat di satu titik, tetapi dipecah dibanyak komputer sehingga
tercapai kinerja yang lebih
baik.
1.1.5.
Layanan Sistem Operasi
Sebuah sistem operasi yang
baik menurut Tanenbaum harus memiliki layanan sebagai berikut:
pembuatan program, eksekusi
program, pengaksesan I/O Device, pengaksesan terkendali terhadap berkas pengaksesan
sistem, deteksi dan pemberian tanggapan pada kesalahan, serta akunting.
Pembuatan program yaitu
sistem operasi menyediakan fasilitas dan layanan untuk membantu para
pemrogram untuk menulis
program; Eksekusi Program yang berarti Instruksi-instruksi dan data-data
harus dimuat ke memori utama,
perangkat-parangkat masukan/ keluaran dan berkas harus di-inisialisasi, serta
sumber-daya yang ada harus disiapkan, semua itu harus di tangani oleh sistem
operasi; Pengaksesan I/O Device, artinya Sistem Operasi harus mengambil alih
sejumlah instruksi yang rumit dan sinyal kendali menjengkelkan agar pemrogram
dapat berfikir sederhana dan perangkat pun dapat beroperasi; Pengaksesan
terkendali terhadap berkas yang artinya disediakannya mekanisme proteksi
terhadap berkas untuk mengendalikan pengaksesan terhadap berkas; Pengaksesan
sistem artinya pada pengaksesan digunakan bersama (shared system); Fungsi
pengaksesan harus menyediakan proteksi terhadap sejumlah sumber-daya dan data
dari pemakai tak terdistorsi serta menyelesaikan konflik-konflik dalam
perebutan sumber-daya; Deteksi dan Pemberian tanggapan pada kesalahan, yaitu
jika muncul
permasalahan muncul pada
sistem komputer maka sistem operasi harus memberikan tanggapan yang menjelaskan
kesalahan yang terjadi serta dampaknya terhadap aplikasi yang sedang berjalan;
dan Akunting yang artinya Sistem Operasi yang bagus mengumpulkan data statistik
penggunaan beragam sumber-daya dan memonitor parameter kinerja.
1.2.
Struktur Komputer
Struktur sebuah sistem
komputer dapat dibagi menjadi:
• Sistem Operasi Komputer.
• Struktur I/O.
• Struktur Penyimpanan.
• Storage Hierarchy.
• Proteksi Perangkat Keras.
1.2.1.
Sistem Operasi Komputer
Dewasa ini sistem komputer
multiguna terdiri dari CPU (Central Processing Unit); serta sejumlah device
controller yang dihubungkan melalui bus yang menyediakan akses ke memori.
Setiap device controller bertugas mengatur perangkat yang tertentu (contohnya disk
drive, audio device, dan video display). CPU dan device controller dapat
dijalankan secara bersamaan, namun demikian diperlukan mekanisme sinkronisasi
untuk mengatur akses ke memori.
Pada saat pertama kali
dijalankan atau pada saat boot, terdapat sebuah program awal yang mesti
dijalankan. Program awal ini
disebut program bootstrap. Program ini berisi semua aspek dari sistem
komputer, mulai dari register
CPU, device controller, sampai isi memori.
Interupsi merupakan bagian
penting dari sistem arsitektur komputer. Setiap sistem komputer memiliki
mekanisme yang berbeda. Interupsi bisa terjadi apabila perangkat keras
(hardware) atau perangkat lunak (software) minta "dilayani" oleh
prosesor. Apabila terjadi interupsi maka prosesor menghentikan proses yang
sedang dikerjakannya, kemudian beralih mengerjakan service routine untuk
melayani interupsi tersebut. Setelah selesai mengerjakan service routine maka
prosesor kembali melanjutkan proses yang tertunda.
1.2.2.
Struktur I/O
Bagian ini akan membahas struktur
I/O, interupsi I/O, dan DMA, serta perbedaan dalam penanganan
interupsi.
1.2.2.1.
Interupsi I/O
Untuk memulai operasi I/O,
CPU me-load register yang bersesuaian ke device controller. Sebaliknya
device controller memeriksa
isi register untuk kemudian menentukan operasi apa yang harus dilakukan. Pada
saat operasi I/O dijalankan ada dua kemungkinan, yaitu synchronous I/O dan
asynchronous I/O. Pada synchronous I/O, kendali dikembalikan ke proses pengguna
setelah proses I/O selesai dikerjakan. Sedangkan pada asynchronous I/O, kendali
dikembalikan ke proses pengguna tanpa menunggu proses I/O selesai. Sehingga
proses I/O dan proses pengguna dapat dijalankan secara bersamaan.
1.2.2.2.
Struktur DMA
Direct Memory Access (DMA)
suatu metoda penanganan I/O dimana device controller langsung
berhubungan dengan memori
tanpa campur tangan CPU. Setelah men-set buffers, pointers, dan counters untuk
perangkat I/O, device controller mentransfer blok data langsung ke penyimpanan
tanpa campur tangan CPU. DMA digunakan untuk perangkat I/O dengan kecepatan
tinggi. Hanya terdapat satu interupsi setiap blok, berbeda dengan perangkat
yang mempunyai kecepatan rendah dimana interupsi terjadi untuk setiap byte
(word).
1.2.3.
Struktur Penyimpanan
Program komputer harus berada
di memori utama (biasanya RAM) untuk dapat dijalankan. Memori
utama adalah satu-satunya
tempat penyimpanan yang dapat diakses secara langsung oleh prosesor.
Idealnya program dan data
secara keseluruhan dapat disimpan dalam memori utama secara permanen.
Namun demikian hal ini tidak
mungkin karena:
• Ukuran memori utama relatif
kecil untuk dapat menyimpan data dan program secara keseluruhan.
• Memori utama bersifat
volatile, tidak bisa menyimpan secara permanen, apabila komputer dimatikan
maka data yang tersimpan di
memori utama akan hilang.
1.2.3.1.
Memori Utama
Hanya memori utama dan
register merupakan tempat penyimpanan yang dapat diakses secara langsung oleh
prosesor. Oleh karena itu instruksi dan data yang akan dieksekusi harus disimpan
di memori utama atau register.
Untuk mempermudah akses
perangkat I/O ke memori, pada arsitektur komputer menyediakan fasilitas
pemetaan memori ke I/O. Dalam hal ini sejumlah alamat di memori dipetakan
dengan device register. Membaca dan menulis pada alamat memori ini menyebabkan
data ditransfer dari dan ke device register. Metode ini cocok untuk perangkat
dengan waktu respon yang cepat seperti video controller.
Register yang terdapat dalam
prosesor dapat diakses dalam waktu 1 clock cycle. Hal ini menyebabkan register
merupakan media penyimpanan dengan akses paling cepat bandingkan dengan memori
utama yang membutuhkan waktu relatif lama. Untuk mengatasi perbedaan kecepatan,
dibuatlah suatu penyangga (buffer) penyimpanan yang disebut cache.
1.2.3.2.
Magnetic Disk
Magnetic Disk berperan
sebagai secondary storage pada sistem komputer modern. Magnetic Disk
disusun dari
piringan-piringan seperti CD. Kedua permukaan piringan diselimuti oleh
bahan-bahan
magnetik. Permukaan dari
piringan dibagi-bagi menjadi track yang memutar, yang kemudian dibagi lagi
menjadi beberapa sektor.
1.2.4.
Storage Hierarchy
Dalam storage hierarchy
structure, data yang sama bisa tampil dalam level berbeda dari sistem
penyimpanan. Sebagai contoh
integer A berlokasi pada bekas B yang ditambahkan 1, dengan asumsi
bekas B terletak pada
magnetic disk. Operasi penambahan diproses dengan pertama kali mengeluarkan
operasi I/O untuk menduplikat disk block pada A yang terletak pada memori utama
Operasi ini diikuti dengan kemungkinan penduplikatan A ke dalam cache dan
penduplikatan A ke dalam internal register. Sehingga penduplikatan A terjadi di
beberapa tempat. Pertama terjadi di internal register dimana nilai A berbeda
dengan yang di sistem penyimpanan. Dan nilai di A akan kembali sama ketika
nilai baru ditulis ulang ke magnetic disk.
Pada kondisi multi prosesor,
situasi akan menjadi lebih rumit. Hal ini disebabkan masing-masing
prosesor mempunyai local
cache. Dalam kondisi seperti ini hasil duplikat dari A mungkin hanya ada di beberapa
cache. Karena CPU (register-register) dapat dijalankan secara bersamaan maka
kita harus memastikan perubahan nilai A pada satu cache akan mengubah nilai A
pada semua cache yang ada. Hal ini disebut sebagai Cache Coherency.
1.2.5.
Proteksi Perangkat Keras
Sistem komputer terdahulu
berjenis programmer-operated systems. Ketika komputer dioperasikan dalam konsul
mereka (pengguna) harus melengkapi sistem terlebih dahulu. Akan tetapi setelah
sistem operasi lahir maka hal tersebut diambil alih oleh sistem operasi.
Sebagai contoh pada monitor yang proses I/O sudah diambil alih oleh sistem
operasi, padahal dahulu hal ini dilakukan oleh pengguna.
Untuk meningkatkan utilisasi
sistem, sistem operasi akan membagi sistem sumber daya sepanjang
program secara simultan.
Pengertian spooling adalah suatu program dapat dikerjakan walau pun I/O
masih mengerjakan proses
lainnya dan disk secara bersamaan menggunakan data untuk banyak proses.
Pengertian multi programming adalah kegiatan menjalankan beberapa program pada
memori pada satu waktu.
Pembagian ini memang
menguntungkan sebab banyak proses dapat berjalan pada satu waktu akan tetapi
mengakibatkan masalah-masalah baru. Ketika tidak di sharing maka jika terjadi
kesalahan hanyalah akan membuat kesalahan program. Tapi jika di-sharing jika
terjadi kesalahan pada satu proses/ program akan berpengaruh pada proses
lainnya.
Sehingga diperlukan pelindung
(proteksi). Tanpa proteksi jika terjadi kesalahan maka hanya satu saja
program yang dapat dijalankan
atau seluruh output pasti diragukan.
Banyak kesalahan pemprograman
dideteksi oleh perangkat keras. Kesalahan ini biasanya ditangani oleh sistem
operasi. Jika terjadi kesalahan program, perangkat keras akan meneruskan kepada
sistem operasi dan sistem operasi akan menginterupsi dan mengakhirinya. Pesan
kesalahan disampaikan, dan memori dari program akan dibuang. Tapi memori yang
terbuang biasanya tersimpan pada disk agar programmer bisa membetulkan
kesalahan dan menjalankan program ulang.
1.2.5.1.
Operasi Dual Mode
Untuk memastikan operasi
berjalan baik kita harus melindungi sistem operasi, program, dan data dari
program-program yang salah. Proteksi ini memerlukan share resources. Hal ini
bisa dilakukan sistem operasi dengan cara menyediakan pendukung perangkat keras
yang mengizinkan kita membedakan mode pengeksekusian program.
Mode yang kita butuhkan ada
dua mode operasi yaitu:
• Mode Monitor.
• Mode Pengguna.
Pada perangkat keras akan ada
bit atau Bit Mode yang berguna untuk membedakan mode apa yang
sedang digunakan dan apa yang
sedang dikerjakan. Jika Mode Monitor maka akan benilai 0, dan jika
Mode Pengguna maka akan
bernilai 1.
Pada saat boot time,
perangkat keras bekerja pada mode monitor dan setelah sistem operasi di-load
maka akan mulai masuk ke mode pengguna. Ketika terjadi trap atau interupsi,
perangkat keras akan
men-switch lagi keadaan dari
mode pengguna menjadi mode monitor (terjadi perubahan state menjadi bit 0). Dan
akan kembali menjadi mode pengguna jikalau sistem operasi mengambil alih proses
dan kontrol komputer (state akan berubah menjadi bit 1).
1.2.5.2.
Proteksi I/O
Pengguna bisa mengacaukan
sistem operasi dengan melakukan instruksi I/O ilegal dengan mengakses lokasi
memori untuk sistem operasi atau dengan cara hendak melepaskan diri dari
prosesor. Untuk mencegahnya kita menganggap semua instruksi I/O sebagai
privilidge instruction sehingga mereka tidak bisa mengerjakan instruksi I/O
secara langsung ke memori tapi harus lewat sistem operasi terlebih dahulu.
Proteksi I/O dikatakan selesai jika pengguna dapat dipastikan tidak akan
menyentuh mode monitor. Jika hal ini terjadi proteksi I/O dapat dikompromikan.
1.2.5.3.
Proteksi Memori
Salah satu proteksi perangkat
keras ialah dengan proteksi memori yaitu dengan pembatasan penggunaan memori.
Disini diperlukan beberapa istilah yaitu:
• Base Register yaitu alamat
memori fisik awal yang dialokasikan/ boleh digunakan oleh pengguna.
• Limit Register yaitu nilai
batas dari alamat memori fisik awal yang dialokasikan/boleh digunakan oleh
pengguna.
• Proteksi Perangkat Keras.
Sebagai contoh sebuah
pengguna dibatasi mempunyai base register 300040 dan mempunyai limit
register 120900 maka pengguna
hanya diperbolehkan menggunakan alamat memori fisik antara 300040 hingga 420940
saja.
1.3.
Struktur Sistem Operasi
1.3.1.
Komponen-komponen Sistem
Pada kenyataannya tidak semua
sistem operasi mempunyai struktur yang sama. Namun menurut Avi
Silberschatz, Peter Galvin,
dan Greg Gagne, umumnya sebuah sistem operasi modern mempunyai
komponen sebagai berikut:
• Managemen Proses.
• Managemen Memori Utama.
• Managemen
Secondary-Storage.
• Managemen Sistem I/O.
• Managemen Berkas.
• Sistem Proteksi.
• Jaringan.
• Command-Interpreter system.
1.3.2.
Managemen Proses
Proses adalah keadaan ketika
sebuah program sedang di eksekusi. Sebuah proses membutuhkan beberapa sumber
daya untuk menyelesaikan tugasnya. sumber daya tersebut dapat berupa CPU time,
memori, berkas-berkas, dan perangkat-perangkat I/O.
Sistem operasi bertanggung
jawab atas aktivitas-aktivitas yang berkaitan dengan managemen proses
seperti:
• Pembuatan dan penghapusan
proses pengguna dan sistem proses.
• Menunda atau melanjutkan
proses.
• Menyediakan mekanisme untuk
proses sinkronisasi.
• Menyediakan mekanisme untuk
proses komunikasi.
• Menyediakan mekanisme untuk
penanganan deadlock.
1.3.3.
Managemen Memori Utama
Memori utama atau lebih
dikenal sebagai memori adalah sebuah array yang besar dari word atau byte, yang
ukurannya mencapai ratusan, ribuan, atau bahkan jutaan. Setiap word atau byte
mempunyai alamat tersendiri. Memori Utama berfungsi sebagai tempat penyimpanan
yang akses datanya digunakan oleh CPU atau perangkat I/O. Memori utama termasuk
tempat penyimpanan data yang sementara (volatile), artinya data dapat hilang
begitu sistem dimatikan.
Sistem operasi bertanggung
jawab atas aktivitas-aktivitas yang berkaitan dengan managemen memori seperti:
• Menjaga track dari memori
yang sedang digunakan dan siapa yang menggunakannya.
• Memilih program yang akan
di-load ke memori.
• Mengalokasikan dan
meng-dealokasikan ruang memori sesuai kebutuhan.
1.3.4.
Managemen Secondary-Storage
Data yang disimpan dalam
memori utama bersifat sementara dan jumlahnya sangat kecil. Oleh karena itu,
untuk meyimpan keseluruhan data dan program komputer dibutuhkan
secondary-storage yang bersifat permanen dan mampu menampung banyak data.
Contoh dari secondary-storage adalah harddisk, disket, dll.
Sistem operasi
bertanggung-jawab atas aktivitas-aktivitas yang berkaitan dengan
disk-management
seperti: free-space
management, alokasi penyimpanan, penjadualan disk.
1.3.5.
Managemen Sistem I/O
Sering disebut device manager.
Menyediakan "device driver" yang umum sehingga operasi I/O dapat
seragam (membuka, membaca,
menulis, menutup). Contoh: pengguna menggunakan operasi yang sama untuk membaca
berkas pada hard-disk, CD-ROM dan floppy disk.
Komponen Sistem Operasi untuk
sistem I/O:
• Buffer: menampung sementara
data dari/ ke perangkat I/O.
• Spooling: melakukan
penjadualan pemakaian I/O sistem supaya lebih efisien (antrian dsb.).
• Menyediakan driver untuk
dapat melakukan operasi "rinci" untuk perangkat keras I/O tertentu.
1.3.6.
Managemen Berkas
Berkas adalah kumpulan
informasi yang berhubungan sesuai dengan tujuan pembuat berkas tersebut. Berkas
dapat mempunyai struktur yang bersifat hirarkis (direktori, volume, dll.).
Sistem operasi bertanggung-jawab:
• Pembuatan dan penghapusan
berkas.
• Pembuatan dan penghapusan
direktori.
• Mendukung manipulasi berkas
dan direktori.
• Memetakan berkas ke
secondary storage.
• Mem-backup berkas ke media
penyimpanan yang permanen (non-volatile).
1.3.7.
Sistem Proteksi
Proteksi mengacu pada
mekanisme untuk mengontrol akses yang dilakukan oleh program, prosesor,atau
pengguna ke sistem sumber daya. Mekanisme proteksi harus:
• membedakan antara
penggunaan yang sudah diberi izin dan yang belum.
• specify the controls to be
imposed.
• provide a means of
enforcement.
1.3.8.
Jaringan
Sistem terdistribusi adalah
sekumpulan prosesor yang tidak berbagi memori atau clock. Tiap prosesor mempunyai
memori sendiri. Prosesor-prosesor tersebut terhubung melalui jaringan
komunikasi Sistem terdistribusi menyediakan akses pengguna ke bermacam
sumber-daya sistem. Akses tersebut menyebabkan:
• Computation speed-up.
• Increased data
availability.
• Enhanced reliability.
1.3.9.
Command-Interpreter System
Sistem Operasi menunggu
instruksi dari pengguna (command driven). Program yang membaca instruksi dan
mengartikan control statements umumnya disebut: control-card interpreter,
command-line interpreter, dan UNIX shell. Command-Interpreter System sangat
bervariasi dari satu sistem operasi ke sistem operasi yang lain dan disesuaikan
dengan tujuan dan teknologi I/O devices yang ada. Contohnya: CLI, Windows,
Pen-based (touch), dan lain-lain.
1.3.10.
Layanan Sistem Operasi
Eksekusi program adalah
kemampuan sistem untuk "load" program ke memori dan menjalankan
program. Operasi I/O:
pengguna tidak dapat secara langsung mengakses sumber daya perangkat keras,
sistem operasi harus menyediakan mekanisme untuk melakukan operasi I/O atas
nama pengguna. Sistem manipulasi berkas dalah kemampuan program untuk operasi
pada berkas (membaca, menulis, membuat, and menghapus berkas). Komunikasi
adalah pertukaran data/ informasi antar dua atau lebih proses yang berada pada
satu komputer (atau lebih). Deteksi error adalah menjaga kestabilan sistem
dengan mendeteksi "error", perangkat keras mau pun operasi.
Efesisensi penggunaan sistem:
• Resource allocator adalah
mengalokasikan sumber-daya ke beberapa pengguna atau job yang jalan
pada saat yang bersamaan.
• Proteksi menjamin akses ke
sistem sumber daya dikendalikan (pengguna dikontrol aksesnya ke
sistem).
• Accounting adalah merekam
kegiatan pengguna, jatah pemakaian sumber daya (keadilan atau
kebijaksanaan).
1.3.11.
System Calls
System call menyediakan
interface antara program (program pengguna yang berjalan) dan bagian OS.
System call menjadi jembatan
antara proses dan sistem operasi. System call ditulis dalam bahasa
assembly atau bahasa tingkat
tinggi yang dapat mengendalikan mesin (C). Contoh: UNIX menyediakan
system call: read, write
=> operasi I/O untuk berkas.
Sering pengguna program harus
memberikan data (parameter) ke OS yang akan dipanggil. Contoh pada UNIX:
read(buffer, max_size, file_id);
Tiga cara memberikan
parameter dari program ke sistem operasi:
• Melalui registers (sumber
daya di CPU).
• Menyimpan parameter pada
data struktur (table) di memori, dan alamat table tsb ditunjuk oleh pointer
yang disimpan di register.
• Push (store) melalui
"stack" pada memori dan OS mengambilnya melalui pop pada stack tsb.
1.3.12.
Mesin Virtual
Sebuah mesin virtual (Virtual
Machine) menggunakan misalkan terdapat sistem program => control
program yang mengatur
pemakaian sumber daya perangkat keras. Control program = trap System call +
akses ke perangkat keras. Control program memberikan fasilitas ke proses
pengguna. Mendapatkan jatah CPU dan memori. Menyediakan interface "identik"
dengan apa yang disediakan oleh perangkat keras => sharing devices untuk
berbagai proses.
Mesin Virtual (MV) (MV) =>
control program yang minimal MV memberikan ilusi multitasking:
seolah-olah terdapat prosesor
dan memori ekslusif digunakan MV. MV memilah fungsi multitasking dan
implementasi extended machine (tergantung proses pengguna) => flexible dan
lebih mudah untuk pengaturan. Jika setiap pengguna diberikan satu MV =>
bebas untuk menjalankan OS (kernel) yang
diinginkan pada MV tersebut. Potensi lebih dari satu OS dalam satu
komputer. Contoh: IBM VM370: menyediakan MV untuk berbagai OS: CMS
(interaktif), MVS, CICS, dll. Masalah: Sharing disk => OS mempunyai sistem
berkas yang mungkin berbeda. IBM: virtual disk (minidisk) yang dialokasikan
untuk pengguna melalui MV.
Konsep MV menyediakan
proteksi yang lengkap untuk sumberdaya sistem, dikarenakan tiap MV
terpisah dari MV yang lain.
Namun, hal tersebut menyebabkan tidak adanya sharing sumberdaya secara
langsung. MV merupakan alat yang tepat untuk penelitian dan pengembangan sistem
operasi. Konsep MV susah untuk diimplementasi sehubungan dengan usaha yang
diperlukan untuk menyediakan duplikasi dari mesin utama.
1.3.13.
Perancangan Sistem dan Implementasi
Target untuk pengguna: sistem
operasi harus nyaman digunakan, mudah dipelajari, dapat diandalkan, aman dan
cepat. Target untuk sistem: sistem operasi harus gampang dirancang,
diimplementasi, dan dipelihara, sebagaimana fleksibel, error, dan efisien.
Mekanisme dan Kebijaksanaan:
• Mekanisme menjelaskan bagaimana
melakukan sesuatu kebijaksanaan memutuskan apa yang akan dilakukan. Pemisahan
kebijaksanaan dari mekanisme merupakan hal yang sangat penting; ini
mengizinkan fleksibilitas
yang tinggi bila kebijaksanaan akan diubah nanti.
• Kebijaksanaan memutuskan apa
yang akan dilakukan.
Pemisahan kebijaksanaan dari
mekanisme merupakan hal yang sangat penting; ini mengizinkan
fleksibilitas yang tinggi
bila kebijaksanaan akan diubah nanti.
Implementasi Sistem biasanya
menggunakan bahas assembly, sistem operasi sekarang dapat ditulis
dengan menggunakan bahasa
tingkat tinggi. Kode yang ditulis dalam bahasa tingkat tinggi: dapat dibuat
dengan cepat, lebih ringkas, lebih mudah dimengerti dan didebug. Sistem operasi
lebih mudah dipindahkan ke perangkat keras yang lain bila ditulis dengan bahasa
tingkat tinggi.
1.3.14.
System Generation (SYSGEN)
Sistem operasi dirancang
untuk dapat dijalankan di berbagai jenis mesin; sistemnya harus di konfigurasi
untuk tiap komputer. Program SYSGEN mendapatkan informasi mengenai konfigurasi
khusus dari sistem perangkat keras.
• Booting: memulai komputer
dengan me-load kernel.
• Bootstrap program: kode
yang disimpan di code ROM yang dapat menempatkan kernel,
memasukkannya kedalam memori,
dan memulai eksekusinya.
1.4.
Rangkuman
Sistem operasi telah
berkembang selama lebih dari 40 tahun dengan dua tujuan utama. Pertama, sistem
operasi mencoba mengatur aktivitas-aktivitas komputasi untuk memastikan
pendayagunaan yang baik dari sistem komputasi tersebut. Kedua, menyediakan
lingkungan yang nyaman untuk pengembangan dan jalankan dari program.
Pada awalnya, sistem komputer
digunakan dari depan konsul. Perangkat lunak seperti assembler, loader,
linkerdan compiler meningkatkan kenyamanan dari sistem pemrograman, tapi juga
memerlukan waktu set-up yang banyak. Untuk mengurangi waktu set-up tersebut,
digunakan jasa operator dan menggabungkan tugas-tugas yang sama (sistem batch).
Sistem batch mengizinkan pengurutan tugas secara otomatis dengan menggunakan
sistem operasi yang resident dan memberikan peningkatan yang cukup besar dalam
utilisasi komputer. Komputer tidak perlu lagi menunggu operasi oleh pengguna.
Tapi utilisasi CPU tetap saja rendah. Hal ini dikarenakan lambatnya kecepatan
alat-alat untuk I/O relatif terhadap kecepatan CPU. Operasi off-line dari
alat-alat yang lambat bertujuan untuk menggunakan beberapa sistem
reader-to-tape dan tape-to-printer untuk satu CPU.
Untuk meningkatkan
keseluruhan kemampuan dari sistem komputer, para developer memperkenalkan
konsep multiprogramming. Dengan multiprogramming, beberapa tugas disimpan dalam
memori dalam satu waktu; CPU digunakan secara bergantian sehingga menambah
utilisasi CPU dan mengurangi total waktu yang dibutuhkan untuk menyelesaikan
tugas-tugas tersebut. Multiprogramming, yang dibuat untuk meningkatkan
kemampuan, juga mengizinkan time sharing. Sistem operasi yang bersifat
time-shared memperbolehkan banyak pengguna untuk menggunakan komputer secara
interaktif pada saat yang bersamaan. Komputer Personal adalah mikrokomputer
yang dianggap lebih kecil dan lebih murah dibandingkan komputer mainframe.
Sistem operasi untuk komputer-komputer seperti ini diuntungkan oleh
pengembangan sistem operasi untuk komputer mainframe dalam beberapa hal. Namun,
semenjak penggunaan komputer untuk keperluan pribadi, maka utilisasi CPU tidak
lagi menjadi perhatian utama. Karena itu, beberapa desain untuk komputer
mainframe tidak cocok untuk sistem yang lebih kecil.
Sistem parallel mempunyai
lebih dari satu CPU yang mempunyai hubungan yang erat; CPU-CPU
tersebut berbagi bus
komputer, dan kadang-kadang berbagi memori dan perangkat yang lainnya. Sistem
seperti itu dapat meningkatkan throughput dan reliabilititas. Sistem hard
real-time sering kali digunakan sebagai alat pengontrol untuk applikasi yang
dedicated. Sistem operasi yang hard real-time mempunyai batasan waktu yang
tetap yang sudah didefinisikan dengan baik.Pemrosesan harus selesai dalam
batasan-batasan yang sudah didefinisikan, atau sistem akan gagal. Sistem soft
real-time mempunyai lebih sedikit batasan waktu yang keras, dan tidak mendukung
penjadwalan dengan
menggunakan batas akhir.
Pengaruh dari internet dan World Wide Webbaru-baru ini telah mendorong
pengembangan sistem operasi modern yang menyertakan web browser serta perangkat
lunak jaringan dan komunikasi sebagai satu kesatuan.
Multiprogramming dan sistem
time-sharing meningkatkan kemampuan komputer dengan melampaui batas operasi
(overlap) CPU dan I/O dalam satu mesin. Hal seperti itu memerlukan perpindahan
data antara CPU dan alat I/O, ditangani baik dengan polling atau
interrupt-driven akses ke I/O port, atau dengan perpindahan DMA. Agar komputer
dapat menjalankan suatu program, maka program tersebut harus berada di memori
utama (memori utama). Memori utama adalah satu-satunya tempat penyimpanan yang
besar yang dapat diakses secara langsung oleh prosessor, merupakan suatu array
dari word atau byte, yang mempunyai ukuran ratusan sampai jutaan ribu. Setiap
word memiliki alamatnya sendiri. Memori utama adalah tempat penyimpanan yang
volatile, dimana isinya hilang bila sumber energinya (energi listrik)
dimatikan. Kebanyakan sistem komputer menyediakan secondary storage sebagai
perluasan dari memori utama. Syarat utama dari secondary storage adalah dapat
menyimpan data dalam jumlah besar secara permanen. Secondary storage yang
paling umum adalah disk magnetik, yang meyediakan penyimpanan untuk program mau
pun data. Disk magnetik adalah alat penyimpanan data yang nonvolatile yang juga
menyediakan akses secara random. Tape magnetik digunakan terutama untuk backup,
penyimpanan informasi yang jarang digunakan, dan sebagai media pemindahan
informasi dari satu sistem ke sistem yang lain.
Beragam sistem penyimpanan
dalam sistem komputer dapat disusun dalam hirarki berdasarkan
kecepatan dan biayanya. Tingkat
yang paling atas adalah yang paling mahal, tapi cepat. Semakin
kebawah, biaya perbit
menurun, sedangkan waktu aksesnya semakin bertambah (semakin lambat).
Sistem operasi harus
memastikan operasi yang benar dari sistem komputer. Untuk mencegah pengguna
program mengganggu operasi yang berjalan dalam sistem, perangkat keras
mempunyai dua mode: mode pengguna dan mode monitor. Beberapa perintah (seperti
perintah I/O dan perintah halt) adalah perintah khusus, dan hanya dapat
dijalankan dalam mode monitor. Memori juga harus dilindungi dari modifikasi
oleh pengguna. Timer mencegah terjadinya pengulangan secara terus menerus
(infinite loop). Hal-hal tersebut (dual mode, perintah khusus, pengaman memori,
timer interrupt) adalah blok bangunan dasar yang digunakan oleh sistem operasi
untuk mencapai operasi yang sesuai.
Sistem operasi menyediakan
banyak pelayanan. Di tingkat terrendah, sistem calls mengizinkan program yang
sedang berjalan untuk membuat permintaan secara langsung dari sistem operasi.
Di tingkat tertinggi, command interpreter atau shell menyediakan mekanisme agar
pengguna dapat membuat permintaan tanpa menulis program. Command dapat muncul
dari bekas sewaktu jalankan batch-mode, atau secara langsung dari terminal
ketika dalam mode interaktive atau time-shared. Program sistem disediakan untuk
memenuhi kebanyakan dari permintaan pengguna. Tipe dari permintaan beragam
sesuai dengan levelnya. Level sistem call harus menyediakan fungsi dasar,
seperti kontrol proses serta manipulasi alat dan bekas. Permintaan dengan level
yang lebih tinggi (command interpreter atau program sistem) diterjemahkan
kedalam urutan sistem call.
Pelayanan sistem dapat
dikelompokkan kedalam beberapa kategori: kontrol program, status permintaan dan
permintaan I/O. Program error dapat dipertimbangkan sebagai permintaan yang
implisit untuk pelayanan. Bila sistem pelayanan sudah terdefinisi, maka
struktur dari sistem operasi dapat dikembangkan. Berbagai macam tabel
diperlukan untuk menyimpan informasi yang mendefinisikan status dari sistem
komputer dan status dari sistem tugas. Perancangan dari suatu sistem operasi
yang baru merupakan tugas yang utama. Sangat penting bahwa tujuan dari sistem
sudah terdefinisi dengan baik sebelum memulai perancangan. Tipe dari sistem
yang diinginkan adalah landasan dalam memilih beragam algoritma dan strategi
yang akan digunakan. Karena besarnya sistem operasi, maka modularitas adalah
hal yang penting. Merancang sistem sebagai suatu urutan dari layer atau dengan
menggunakan mikrokernel merupakan salah satu teknik yang baik. Konsep virtual
machine mengambil pendekatan layer dan memperlakukan baik itu kernel dari
sistem operasi dan perangkat kerasnya sebagai suatu perangkat keras. Bahkan
sistem operasi yang lain dapat dimasukkan diatas virtual machine tersebut.
Setiap sistem operasi yang mengimplemen JVM dapat menjalankan semua program
java, karena JVM
mendasari dari sistem ke
program java, menyediakan arsitektur tampilan yang netral.
Didalam daur perancangan
sistem operasi, kita harus berhati-hati untuk memisahkan pembagian
kebijakan (policy decision)
dengan detail dari implementasi (mechanism). Pemisahan ini membuat
fleksibilitas yang maksimal
apabila policy decision akan diubah kemudian. Sistem operasi sekarang ini
hampir selalu ditulis dengan menggunakan bahasa tingkat tinggi. Hal ini
meningkatkan implementasi, perawatan portabilitas. Untuk membuat sistem operasi
untuk suatu konfigurasi mesin tertentu, kita harus melakukan system generation.
Sampai di sini dulu ya
pembahasannya, udah pegel ngetiknya nih.......Nantikan untuk pembahasan
selanjutnya yaitu mengenai Proses dan Thread. Happy Blogging.....Salam Sukses
Sumber:klik disini
bagus dex lanjutkan (y)
BalasHapus