Materi Sistem Operasi 1 (Mengenal Sistem Operasi Komputer)
Apa itu sistem operasi komputer?
Secara umum sebuah sistem komputer terdiri atas hardware, software dan brainware dimana ketiganya saling terkait satu sama lain (lihat gambar di bawah ini). Ketiganya merupakan syarat mutlak untuk menjalankan sebuah sistem komputer.
Secara umum sebuah sistem komputer terdiri atas hardware, software dan brainware dimana ketiganya saling terkait satu sama lain (lihat gambar di bawah ini). Ketiganya merupakan syarat mutlak untuk menjalankan sebuah sistem komputer.
Sebuah sistem operasi merupakan program yang bertindak sebagai
perantara antara pengguna (user) komputer dengan hardware (perangkat
keras) komputer. Tujuan dari sistem operasi adalah untuk menyediakan
lingkungan dimana user dapat mengeksekusi program yang diinginkan dengan
efisien.
Sebuah sistem operasi sama halnya dengan sebuah pemerintahan. Komponen-komponen seperti hardware, software, dan data. Sistem operasi menyediakan kemudahan untuk menggunakan berbagai sumberdaya dalam sebuah operasi. Sama halnya dengan sebuah pemerintahan, sistem operasi tidak bekerja sendirian. Sistem operasi harus menyediakan sebuah lingkungan yang didalamnya terdapat berbagai program untuk menyelesaikan berbagai pekerjaan.
Sistem operasi dapat dipandang sebagai pengontrol sumberdaya yang ada. Sebuah sistem komputer memiliki berbagai sumberdaya (hardware dan software) yang dibutuhkan untuk menyelesaikan berbagai masalah: CPU time, ruang memori, ruang penyimpanan file, perangkat I/O (input/output), dan lain sebagainya. Sistem operasi bertindak sebagai manajer bagi semua sumberdaya ini dan mengalokasikannya pada program dan user tertentu untuk melakukan berbagai tugas (task). Dengan demikian ada peluang terjadinya konflik permintaan sumberdaya, sistem operasi harus mengambil keputusan, request (permintaan) sumberdaya mana yang harus dilayani untuk menjaga efisiensi operasi komputer.
Pandangan lain terhadap sebuah sistem operasi terfokus pada kebutuhan pengendalian (control) program. Control program mengendalikan eksekusi program user untuk mencegah error dan penggunaan yang tidak efisien, khususnya pengoperasian dan pengendalian perangkat I/O.
Tujuan utama sebuah sistem operasi adalah untuk kenyamanan user. Sistem operasi ada untuk lebih memudahkan user mengoperasikan komputer dibanding tanpa sistem operasi. Tujuan lainnya adalah untuk mengefisienkan operasi sistem komputer.
Sumber : http://ilmukubaru.blogspot.com/2010/07/mengenal-sistem-operasi-komputer.html
Sebuah sistem operasi sama halnya dengan sebuah pemerintahan. Komponen-komponen seperti hardware, software, dan data. Sistem operasi menyediakan kemudahan untuk menggunakan berbagai sumberdaya dalam sebuah operasi. Sama halnya dengan sebuah pemerintahan, sistem operasi tidak bekerja sendirian. Sistem operasi harus menyediakan sebuah lingkungan yang didalamnya terdapat berbagai program untuk menyelesaikan berbagai pekerjaan.
Sistem operasi dapat dipandang sebagai pengontrol sumberdaya yang ada. Sebuah sistem komputer memiliki berbagai sumberdaya (hardware dan software) yang dibutuhkan untuk menyelesaikan berbagai masalah: CPU time, ruang memori, ruang penyimpanan file, perangkat I/O (input/output), dan lain sebagainya. Sistem operasi bertindak sebagai manajer bagi semua sumberdaya ini dan mengalokasikannya pada program dan user tertentu untuk melakukan berbagai tugas (task). Dengan demikian ada peluang terjadinya konflik permintaan sumberdaya, sistem operasi harus mengambil keputusan, request (permintaan) sumberdaya mana yang harus dilayani untuk menjaga efisiensi operasi komputer.
Pandangan lain terhadap sebuah sistem operasi terfokus pada kebutuhan pengendalian (control) program. Control program mengendalikan eksekusi program user untuk mencegah error dan penggunaan yang tidak efisien, khususnya pengoperasian dan pengendalian perangkat I/O.
Tujuan utama sebuah sistem operasi adalah untuk kenyamanan user. Sistem operasi ada untuk lebih memudahkan user mengoperasikan komputer dibanding tanpa sistem operasi. Tujuan lainnya adalah untuk mengefisienkan operasi sistem komputer.
Sumber : http://ilmukubaru.blogspot.com/2010/07/mengenal-sistem-operasi-komputer.html
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.
0 komentar:
Post a Comment