BAB I
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.
8
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.
8
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.
8
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.
8
Sejarah Sistem Operasi
Menurut Tanenbaum, sistem operasi mengalami perkembangan
yang sangat pesat, yang dapat dibagi kedalam empat generasi:
1. 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.
2. 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.
3. 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 sekaligus) dan
multi-programming (melayani banyak program sekaligus).
4.
Generasi Keempat (Pasca 1980 - an)
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.
8
Layanan Sistem Operasi
Sebuah sistem operasi yang baik menurut Tanenbaum harus
memiliki layanan sebagai berikut :
1. Pembuatan
program, yaitu sistem operasi menyediakan fasilitas dan layanan
untuk membantu para pemrogram untuk menulis program
2. 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.
3. 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
4. Pengaksesan
terkendali terhadap berkas pengaksesan sistem, deteksi dan pemberian tanggapan
pada kesalahan, serta akunting, yang artinya disediakannya
mekanisme proteksi terhadap berkas untuk mengendalikan pengaksesan terhadap
berkas.
5. 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.
6. 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.
7. Akunting,
yang artinya Sistem Operasi yang bagus mengumpulkan data statistik penggunaan
beragam sumber-daya dan memonitor parameter kinerja.
BAB II
STRUKTUR KOMPUTER
Struktur
sebuah sistem komputer dapat dibagi menjadi :
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.
2.
Struktur I/O
Bagian ini akan membahas Interupsi I/O, dan Struktur DMA, serta
perbedaan dalam penanganan interupsi.
8 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.
8 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).
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.
8
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.
8
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.
8
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.
8
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.
8
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:
1. Mode
Monitor.
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).
8 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.
8 Proteksi
Memori
Salah satu proteksi perangkat keras ialah dengan proteksi
memori yaitu dengan pembatasan penggunaan memori. Disini diperlukan beberapa
istilah yaitu:
1. Base
Register, yaitu alamat memori fisik awal yang dialokasikan/ boleh
digunakan oleh pengguna.
2. Limit
Register, yaitu nilai batas dari alamat memori fisik awal yang
dialokasikan/boleh digunakan oleh pengguna
8
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.
BAB III
STRUKTUR SISTEM OPERASI
8
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:
1. 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.
2. 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.
-
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.
3. 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.
8
Komponen Sistem Operasi untuk sistem
I/O:
1. Buffer:
menampung sementara data dari/ ke perangkat I/O.
2. 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.
4.
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:
1
Pembuatan dan penghapusan berkas.
2
Pembuatan dan penghapusan direktori.
3
Mendukung manipulasi berkas dan
direktori.
4
Memetakan berkas ke secondary
storage.
5
Mem-backup berkas ke media
penyimpanan yang permanen (non-volatile).
5.
Sistem Proteksi
Proteksi mengacu pada mekanisme untuk mengontrol akses
yang dilakukan oleh program, prosesor, atau pengguna ke sistem sumber daya.
Mekanisme proteksi harus:
1.
membedakan antara penggunaan yang
sudah diberi izin dan yang belum.
2.
specify the controls to be imposed.
3.
provide a means of enforcement.
6.
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:
1.
Computation speed-up.
2.
Increased data availability.
3.
Enhanced reliability.
Sistem Operasi menunggu instruksi dari pengguna (command
driven). Program yang membaca instruksi dan mengartikan control statements
umumnya disebut:
1. Control-card
interpreter
2. Command-line
interpreter dan
3. UNIX
shell.
4.
Command-Interpreter System
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.
8
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 adalah 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.
8
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).
8
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:
1.
Melalui registers (sumber daya di
CPU).
2.
Menyimpan parameter pada data
struktur (table) di memori, dan alamat table tsb ditunjuk oleh pointer yang
disimpan di register.
3.
Push (store) melalui "stack" pada memori dan OS mengambilnya melalui
pop pada stack tsb.
8
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.
8
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.
8
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.
8
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.
8
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.
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 comments:
Post a Comment