Konsep Dasar Sistem Operasi

Konsep Dasar Sistem Operasi

Komponen Sistem Operasi 

Layanan Sistem Operasi

System Calls

Pemrograman Sistem

Struktur Sistem

Mesin Virtual

System Generation

Rancangan Sistem

Komponen Sistem

Managemen Proses

Managemen Memori Utama

Managemen Berkas

Managemen I/O 

Managemen Penyimpanan Sekunder

Jaringan

Sistem Proteksi

Command-Interpreter System

Managemen Proses (1)

Proses adalah sebuah program yang sedang dijalankan (eksekusi). 

Suatu proses memerlukan sumber daya pada saat ekesekusi : CPU time, memori, berkas dan peranti I/O

Managemen Proses (2)

Sistem Operasi bertanggung jawab terhadap aktifitas yang berhubungan dengan manajemen proses :

· Pembuatan dan penghapusan proses

· Penundaan dan pelanjutan proses

· Penyedia mekanisme untuk :

Ø Sinkronisasi antar proses

Ø Komunikasi antar proses

Ø Penanganan Deadlock

Managemen Memori Utama (1)

Memori sebagai tempat penyimpanan instruksi/data dari program.

Penyimpanan yang cepat sehingga dapat mengimbangi kecepatan eksekusi instruksi CPU.

 Terdiri dari “array words/bytes” yang besar.

Alamat digunakan untuk mengakses data (shared oleh CPU dan I/O devices).

Managemen Memori Utama (2)

Umumnya main memory bersifat “volatile” – tidak permanent.

Isinya akan hilang jika komputer di matikan.

Sistem Operasi bertanggung jawab untuk aktivitas berikut yang berhubungan dengan manajemen memori:

· melacak pemakaian memori (siapa dan berapa besar?).

· memilh program mana yang akan di load ke memori ketika bisa digunakan.

· alokasi dan dealokasi memori sesuai yang dibutuhkan

Managemen File (1)

Berkas adalah kumpulan informasi yang berhubungan (sesuai dengan tujuan pembuat berkas tersebut). Biasanya berkas merepresentasikan program dan data.

Sistem Operasi bertanggung jawab untuk aktivitas berikut yang berhubungan dengan manajemen berkas:

· pembuatan dan penghapusan berkas

· pembuatan dan penghapusan direktori

· Mendukung primitif untuk manipulasi berkas dan direktori

· memetakan berkas pada sistem sekunder

· Backup berkas pada media penyimpanan yang stabil (nonvolatile) 

Managemen Sistem I/O

Sistem I/O terdiri dari :

Sistem buffer : menampung sementara data dari/ke peranti I/O 

Spooling : melakukan penjadwalan pemakaian I/O sistem supaya lebih efisien (antrian dsb)

Antarmuka devices-driver yang umum : menyediakan device driver yang umum sehingga sistem operasi dapat seragam (buka, baca, tulis, tutup)

Drivers untuk spesifik perangkat keras : menyediakan driver untuk melakukan operasi rinci/detail untuk perangkat keras tertentu. 

Manajemen Penyimpanan Sekunder

Penyimpanan sekunder : Penyimpanan Permanen Karena memori utama bersifat sementara dan kapasitasnya terlalu kecil, maka untuk menyimpan semua data dan program secara permanen, Sistem computer harus menyediakan penyimpanan sekunder untuk dijadikan back-up memori utama. 

Sistem operasi bertanggung jawab dalam aktivitas yang berhubungan dengan manajemen penyimpanan sekunder :

· manajemen ruang kosong

· alokasi penyimpanan

· penjadwalan disk

Jaringan (Sistem Terdistribusi)

Sistem Terdistribusi adalah kumpulan prosesor yang tidak berbagi memori atau clock. Setiap prosesor memiliki memori lokal masing-masing.

Prosesor-prosesor dalam sistem terhubung dalam jaringan komunikasi.

Sistem terdistribusi menyediakan akses pengguna ke bermacam-macam sumber daya. Akses tersebut menyebabkan :

· Peningkatan kecepatan kompuatsi

· peningkatan penyediaan data

· peningkatan keandalan

Sistem Proteksi

Proteksi berkenaan dengan mekanisme untuk mengontrol akses yang dilakukan oleh program, prosesor, pengguna sistem maupun pengguna sumber daya.

Mekanisme Proteksi harus :

· membedakan antara penggunaan yang sah dan yang tidak sah.

· spesifikasi kontrol untuk di terima

· menyediakan alat untuk pemberlakuan sistem

Command-Interpreter System (1)

Sistem Operasi  menunggu instruksi dari pengguna (command driven). 

Program yang membaca instruksi dan mengartikan control statements (keinginan pengguna) umumnya disebut: 

control-card interpreter

command-line interpreter

UNIX shell. 

Command-Interpreter System (2)

Command-Interpreter System sangat bervariasi dari satu Sistem Operasi ke Sistem Operasi yang lain dan disesuaikan dengan tujuan dan teknologi I/O peranti yang ada. 

Contohnya: CLI, Windows, Pen-based (touch), dan lain-lain.

Pelayanan Sistem Operasi  (1)

Eksekusi program : meload program ke memory dan menjalankannya (run)

Operasi  I/O : pengguna tidak bisa mengontrol I/O secara langsung ( untuk efisiensi dan keamanan), sistem harus bisa menyediakan mekanisme utk melakukan Operasi I/O

Manipulasi sistem berkas: membaca, menulis, membuat, dan menghapus file

Pelayanan Sistem Operasi  (2)

Komunikasi : pertukaran informasi, dapat dilaksanakan melalui shared memory atau message passing

Deteksi error : mempertahankan kestabilan dengan mendeteksi error (pada CPU, perangkat keras memori, I/O, program pengguna) dan jika bisa, memperbaikinya

Pelayanan Tambahan

Lebih diarahkan kepada upaya untuk menjaga efisiensi sistem,bukan untuk membantu pengguna

Alokasi sumber daya : mengalokasikan sumber daya kepada beberapa pengguna atau tugas yang dijalankan pada saat yang bersamaan

Accounting : menentukan berapa banyak dan berapa lama users menggunakan sumber daya sistem

Proteksi : menjaga semua akses ke sumber daya system terkontrol

System calls (1)

System calls menyediakan antarmuka antara proses (program yang sedang dijalankan) dan sistem operasi .

Biasanya tersedia sebagai instruksi bahasa rakitan.

Beberapa sistem mengizinkan system calls dibuat langsung dari bahasa pemrograman tingkat tinggi

System Calls (2)

Beberapa bahasa pemrograman tingkat tinggi (contoh : C,C++) telah didefenisikan untuk menggantikan bahasa rakitan untuk sistem pemrograman

System Calls (3)

Tiga metode umum yang digunakan dalam memberikan parameter kepada system operasi 

· Melalui register

· Menyimpan parameter dalam blok atau tabel pada memori dan alamat blok tersebut diberikan sebagai parameter dalam register

· Menyimpan parameter (push) ke dalam stack (oleh program), dan melakukan pop off pada stack (oleh sistim operasi)

Jenis System Calls

Pengendalian proses

Manajemen berkas

Manajemen Peranti

Mempertahankan informasi

Komunikasi

Process Control

selesai, abort

Load, eksekusi

Membuat dan mengakhiri proses

Mengambil dan mengeset atribut proses 

Menunggu waktu

Wait event, signal event

Alokasi dan pengosongan memori

Manajemen Berkas

Membuat dan menghapus berkas

Membuka dan menutup berkas

Read, write, reposition

Mengambil dan mengeset atribut berkas

Manajemen Peranti

Meminta peranti, melepaskan peranti

Read, write, reposition

Mengambil dan mengeset atribut peranti

Information Maintenance

Mengambil dan mengeset waktu dan tanggal

Mengambil dan mengeset sistem data

Mengambil proses, berkas atau atribut peranti

Mengeset proses, berkas atau atribut peranti

Komunikasi

Menciptakan, menghapus hubungan komunikasi

Mengirim dan menerima pesan

Mentransfer status informasi

Attach atau detach remote device

Komunikasi dapat dilakukan melalui message passing atau shared memory

Pemrograman Sistem (1)

Pemrograman sistem menyediakan lingkungan yang memungkinkan pengembangan program dan eksekusi berjalan dengan baik

Dapat dikategorikan :

Manajemen/manipulasi berkas : membuat, menghapus, copy, rename, print, memanipulasi berkas dan direktori

Pemrograman Sistem (2)

Informasi Status : tanggal, jam, jumlah memori dan disk yang tersedia, jumlah pengguna, dan informasi tentang status lainnya 

Modifikasi Berkas : modifikasi isi berkas

Mendukung bahasa pemrograman : Kompilator, perakit, interpreter

Pemrograman Sistem (3)

Loading dan eksekusi program : absolute loaders, relocatable loaders, linkage editors, overlay loaders

Komunikasi : menyediakan mekanisme komunikasi antara proses, pengguna, dan sistem komputer yang berbeda 

System program yang paling penting adalah command interpreter (mengambil dan menerjemahkan user- specified command selanjutnya)

Struktur Sistem

Struktur Sederhana

Metode pendekatan Terlapis

Mikrokernel

Struktur Sederhana

Dimulai dengan sistem yang kecil, sederhana dan terbatas kemudian berkembang dengan cakupan original

Struktur sistem MS-DOS:

disusun untuk mendukung fungsi yang banyak pada ruang yang kecil 

Struktur Sistem UNIX

Terdiri dari 2 bagian:

· Kernel : 

Ø antarmuka

Ø device drivers

· Program Sistem

Pendekatan Terlapis

Lapisan adalah implementasi dari objek abstrak yang merupakan enkapsulasi dari data dan operasi yang bias memanipulasi data tersebut

Lapisan paling bawah : perangkat keras

Lapisan paling atas : antarmuka pengguna

Tingkatan Desain Sistem Operasi

Pendekatan Terlapis

Keuntungan : modularitas

mempermudah debug dan verifikasi sistem lapisan pertama bisa didebug tanpa mengganggu sistem yang lain

Kesulitan :

hanya bisa menggunakan lapisan dibawahnya

tidak efisien dibandingkan tipe yang lain

Mikrokernel (1)

Menyusun sistem operasi dengan menghapus semua komponen yang tidak esensial dari kernel, dan mengimplementasikannya sebagai sistemprogram dan level pengguna

Fungsi utama : mendukung fasilitas komunikasi antara program klien dan bermacam-macam layanan yang juga berjalan di user-space

Mikrokernel (2)

Keuntungan :

ketika layanan baru akan ditambahkan 

ke user-space, kernel tidak perlu di modif

OS lebih mudah ditempatkan pada suatu desain 

perangkat keras ke desain lainnya

mendukung keamanan reliabilitas lebih

Contoh Sistem Operasi :

Tru64 UNIX, MacOSX, QNX

Mesin Virtual (1)

Mesin virtual mengambil pendekatan terlapis sebagai kesimpulan logis. Mesin virtual memperlakukan hardware dan sistem operasi seolah-olah berada pada level yang sama sebagai perangkat keras. 

Pendekatan Mesin virtual menyediakan sebuah antarmuka yang identik dengan underlying bare hardware.

Sistem Operasi membuat ilusi dari banyak proses, masing-masing dieksekusi pada prosesornya sendiri dengan virtual memorinya sendiri. 

VM dibuat dengan pembagian sumber daya oleh komputer fisik

Mesin virtual (2)

Sumber daya dari komputer fisik dibagi untuk membuat VM

Penjadwalan CPU bisa menciptakan penampilan seakan – akan pengguna mempunyai prosesor sendiri 

Spooling dan sistem data bisa menyediakan virtual card readers dan virtual line printers

Sebuah time-sharing terminal user yang normal melayani sebagaimana operator konsulat 

VM software membutuhkan ruang di dalam disk untuk menyediakan memori virtual dan spooling, yaitu sebuah disk virtual

Keuntungan Penggunaan Mesin virtual

Keamanan bukanlah masalah

VM mempunyai pelindungan lengkap pada berbagai sistem sumber daya 

Tidak ada pembagian sumber daya secara langsung. Pembagian disk mini dan jaringan diimplementasikan pada perangkat lunak

VM sistem adalah kendaraan yang “sempurna” untuk

penelitian dan pengembangan system operasi

Dengan VM perubahan suatu bagian tidak akan mempengaruhi komponen yang lain 

Kerugian Penggunaan VM

VM sulit diimplementasikan karena banyak syarat yang dibutuhkan untuk menyediakan duplikat yang tepat dari underlying machine

Harus punya virtual-user mode dan virtual-monitor mode yang keduanya berjalan di pysical mode. Akibatnya, saat instruksi yang hanya membutuhkan virtual monitor mode dijalankan, register berubah dan bisa berefek pada virtual user mode, bahkan bisa me-restart VM 

Waktu yang dibutuhkan I/O bisa lebih cepat(karena ada spooling), tapi bisa lebih lambat  ( karena diinterpreted) 

Java Virtual Machine (1)

Program Java yang telah dicompile adalah platform-neutral bytecodes yang dieksekusi oleh Java Virtual Machine(JVM). JVM terdiri dari:

pengeload kelas

pemverifikasi kelas

runtime interpreter

Just In-Time(JIT) kompilator meningkatkan kinerja

Java Virtual Machine (2)

Java Development Environment(JDE) terdiri dari sebuah compile time environment yang mengubah java sourcescode menjadi bytecode, dan sebuah run time environment yang menyediakan Java platform system untuk tuan rumah 

Perancangan Sistem

Masalah : menentukan tujuan dan spesifikasi sistem.

Perancangan sistem dipengaruhi oleh perangkat keras dan jenis sistem sehingga kebutuhan-nya akan lebih sulit untuk dispesifikasikan.

Kebutuhan terdiri dari tujuan pengguna dan tujuan sistem.

Pengguna ingin sistem yang enak digunakan, mudah dipelajari, terpercaya, aman, dan cepat. Tapi itu semua sebenarnya tidak dibutuhkan oleh sebuah sistem 

Sistem ingin mudah dirancang dan diimplmentasikan, fleksibel, terpercaya, error yang minimal, dan efisien. 

Mekanisme dan Kebijakan

Mekanisme menjelaskan bagaimana melakukan sesuatu, kebijakan menentuakan apa yang akan dilakukan.

Pemisahan kebijakan dari mekanisme adalah hal yang sangat penting, ini ,mengijinkan fleksibilitas yang tinggi jika kebijakan akan diubah suatu saat.

Kebijakan penting untuk semua alokasi sumber daya dan menjadwalkan masalah, menentukan perlu atau tidaknya mengalokasikan sumber daya.

Mekanisme yang menentukan apa dan bagaimana

Implementasi Sistem (1)

Secara tradisional, sistem operasi ditulis dalam bahasa rakitan, tapi sekarang sering dibuat dalam bahasa tingkat tinggi. 

Keuntungan ditulis dalam bahasa tingkat tinggi adalah 

kodenya bisa ditulis dengan lebih cepat

lebih padat

mudah dimengerti dan didebug

Implementasi Sistem (2)

Sistem operasi yang ditulis dengan bahasa tingkat tinggi akan mudah dipindahkan ke perangkat keras lain, tapi bisa mengurangi kecepatan dan membutuhkan penyimpanan

yang lebih banyak.

System Generation

Sistem operasi dirancang untuk dapat dijalankan pada berbagai jenis mesin, sistemnya harus dikonfigurasikan untuk setiap komputer.

Program Sysgen mendapatkan informasi mengenai konfigurasi khusus tentang sistem perangkat keras dari sebuah data, antara lain sebagai berikut:

CPU apa yang digunakan, pilihan yang diinstal

Berapa banyak memori yang tersedia

Peralatan yang tersedia

Sistem operasi pilihan apa yang diinginkan atau parameter apa yang digunakan

Satu kali info diperoleh, bisa digunakan dengan berbagai cara.