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.
