Bab
2
Struktur
Sistem Operasi
POKOK BAHASAN:
·
Komponen Sistem Operasi
·
Layanan Sistem Operasi
·
Sistem Call
·
Sistem Program
·
Struktur Sistem Operasi
·
Mesin Virtual
TUJUAN BELAJAR:
Setelah mempelajari materi dalam bab ini, mahasiswa
diharapkan mampu:
•
Memahami komponen pada sistem
operasi, manajemen yang diatur system
operasi
dan layanan pada sistem operasi
•
Mengetahui beberapa struktur system
operasi
2.1 KOMPONEN
SISTEM
Sistem operasi terdiri dari beberapa komponen,
antara lain manajemen
proses, manajemen memori utama, manajemen file,
manajemen sistem I/O,
manajemen penyimpan sekunder, system jaringan,
system proteksi dan system
command interpreter.
2.1.1
Manajemen Proses
Proses adalah program yang sedang dieksekusi. Sebuah proses memerlukan
sumber daya (resource) tertentu seperti waktu CPU,
memori, file dan perangkat I/O
untuk menyelesaikan tugasnya.
Untuk mengatur proses yang ada, sistem operasi
bertanggung jawab pada
aktrifitas-aktifitas yang berhubungan denagn
manajemen proses berikut :
a. Pembuatan
dan penghapusan proses yang dibuat oleh user atau sistem.
b.
Menghentikan proses sementara dan melanjutkan proses.
c.
Menyediakan kelengkapan mekanisme untuk sinkronisasi proses dan
komunikasi
proses.
2.1.2
Manajemen Memori Utama
Memori utama atau biasanya disebut dengan memori
adalah sebuah array besar
berukuran word atau byte, dimana setiap array
tersebut mempunyai alamat tertentu.
Memori adalah penyimpan yang dapat mengakses data
dengan cepat yang digunakan
oleh CPU dan perangkat I/O. Memori adalah perangkat penyimpan
volatile. Isi memori
akan hilang apabila terjadi kegagalan system.
Untuk mengatur memori, sistem operasi bertanggung
jawab pada aktifitas-
aktifitas manajemen memori sebagai berikut :
a. Menjaga dan memelihara bagian-bagian memori yang
sedang digunakan dan dari
yang menggunakan.
b. Memutuskan proses-proses mana saja yang harus
dipanggil ke memori jika
tersedia ruang di memori.
c. Mengalokasikan
dan mendealokasikan ruang memori jika diperlukan.
2.1.3
Manajemen File
File adalah kumpulan informasi yang saling
berhubungan yang sudah
didefinisikan oleh pembuatnya (user). Biasanya, file berupa program (baik dalam
bentu
source maupun object) dan data.
Untuk mengatur file, sistem operasi bertanggung
jawab pada aktifitas-aktifitas
yang berhubungan dengan manajemen file sebagai
berikut:
a. Pembuatan dan penghapusan file.
b. Pembuatan dan penghapusan direktori.
c. Primitif-primitif yang mendukung untuk manipulasi
file dan direktori.
d. Pemetaan file ke memori sekunder.
e. Backup file ke media penyimpanan yang stabil
(nonvolatile).
2.1.4
Manajemen I/O
Sistem operasi bertanggung-jawab pada
aktifitas-aktifitas sistem I/O sebagai
berikut:
a. Sistem buffer-caching.
b. Antarmuka device-driver secara umum.
c. Driver untuk device hardware-hardware tertentu.
2.1.5
Manajemen Penyimpan Sekunder
Karena memori utama (primary storage) bersifat
volatile dan terlalu kecil untuk
mengakomodase semua data dan program secara
permanen, sistem komputer harus
menyediakan penyimpan sekunder (secondary storage)
untuk back up memori utama.
Beberapa sistem komputer modern menggunakan disk
untuk media penyimpan on-lin,
baik program maupun data.
Sistem operasi bertanggung jawab pada
aktifitas-aktifitas manajemen penyimpan
sekunder sebagai berikut:
a. Pengaturan ruang bebas.
b. Alokasi penyimpanan.
c. Penjadwalan disk.
2.1.6 Sistem
Jaringan (Sistem Terdistribusi)
Sistem terdistribusi adalah kumpulan prosessor yang
tidak menggunakan
memori atau clock bersama-sama. Setiap prosessor mempunyai local memori
sendiri.
Prosessor-prosessor pada sistem
dihubungkan melalui jaringan
komunikasi.
Komunikasi dilakukan dengan menggunakan protocol.
Sistem terdistribusi memungkinkan user untuk mengakses sumber daya
(resource) yang beragam. Dengan mengakses sumber
daya yang dapat digunakan
bersama-sama tersebut akan memberikan keuntungan
dalam :
•
Meningkatkan kecepatan komputasi
•
Meningkatkan ketersediaan data
•
Meningkatkan kehandalan sistem
2.1.7 Sistem
Proteksi
Proteksi adalah suatu mekanisme untuk mengontrol
akses oleh program,
proses atau user pada sistem maupun resource dari
user.
Mekanisme sistem proteksi yang harus disediakan
sistem meliputi :
• Membedakan
antara penggunaan yang sah dan yang tidak sah.
• Menentukan
kontrol yang terganggu.
• Menetapkan
cara pelaksanaan proteksi.
2.1.8 Sistem
Command Intepreter
Beberapa perintah yang dimasukkan ke sistem operasi menggunakan
pernyataan kontrol yang digunakan untuk
• Manajemen
dan pembuatan proses
•
Penangananan I/O
• Manajemen
penyimpan sekunder
• Manajemen
memori utama
• Akses
sistem file
• Proteksi
• Jaringan
Program yang membaca dan menterjemakan pernyataan
kontrol disebut
dengan command-line intepreter atau shell pada
UNIX. Fungsinya adalah untuk
mengambil dan mengeksekusi pernyataan perintah
berikutnya.
2.2 LAYANAN
SISTEM OPERASI
Sistem operasi menyediakan layanan untuk programmer
sehingga dapat
melakukan pemrograman dengan mudah.
a. Eksekusi
Program. Sistem harus dapat memanggil program ke memori dan
menjalankannya. Program tersebut harus dapat
mengakhiri eksekusinya dalam
bentuk normal atau abnormal (indikasi error).
b.
Operasi-operasi I/O. Pada saat running program kemungkinan dibutuhkan
I/O,
mungkin berupa file atau peralatan I/O. Agar efisien
dan aman, maka user tidak
boleh mengontrol I/O secara langsung, pengontrolan
dilakukan oleh sistem operasi.
c. Manipulasi
sistem file. Kapabilitas program untuk
membaca, menulis, membuat
dan menghapus file.
d.
Komunikasi. Komunikasi dibutuhkan jika beberapa proses yang sedang
dieksekusi
saling tukar-menukar informasi. Penukaran informasi
dapat dilakukan oleh beberapa
proses dalam satu komputer atau dalam komputer yang
berbeda melalui sistem
jaringan. Komunikasi dilakukan dengan cara berbagi
memori (shared memory) atau
dengan cara pengiriman pesan (message passing).
e. Mendeteksi
kesalahan. Sistem harus menjamin kebenaran dalam komputasi dengan
melakukan pendeteksian error pada CPU dan memori,
perangkat I/O atau pada user
program.
Beberapa fungsi tambahan yang ada tidak digunakan
untuk membantu user,
tetapi lebih digunakan untuk menjamin operasi sistem
yang efisien, yaitu :
•
Mengalokasikan sumber daya (resource).
Sistem harus dapat mengalokasikan
resource untuk banyak user atau banyak job yang
dijalanan dalam waktu yang sama.
•
Akutansi. Sistem membuat catatan
daftar berapa resource yang digunakan user dan
resource apa
saja yang digunakan untuk menghitung secara statistik akumulasi
penggunaan resource.
•
Proteksi. Sistem operasi harus
menjamin bahwa semua akses ke
resource
terkontrol dengan baik.
2.3 SISTEM
CALL
System call
menyediakan antar muka antara program yang sedang berjalan
dengan sistem operasi. System call
biasanya tersedia dalam bentuk instruksi bahasa
assembly.
Pada saat ini banyak bahasa pemrograman yang digunakan untuk
menggantikan bahasa assembly sebagai bahasa
pemrograman sehingga sistem call dapat
langsung dibuat pada bahasa tinggat tinggi seperti
bahasa C dan C++.
Terdapat 3 (tiga) metode yang umum digunakan untuk
melewatkan parameter
antara program yang sedang berjalan dengan sistem
opeasi yaitu :
• Melewatkan
parameter melalui register.
• Menyimpan
parameter pada tabel yang disimpan di memori dan alamat tabel
tersebut dilewatkan sebagai parameter di register
seperti Gambar 2-1.
• Push
(menyimpan) parameter ke stack oleh program dan pop (mengambil) isi
stack yang dilakukan oleh system operasi.
Pada dasarnya System call dapat dikelompokkan dalam
5 kategori seperti yang
dijelaskan pada sub bab di bawah ini.
2.3.1.
Kontrol Proses
Hal-hal yang dilakukan:
Gambar 2-1 : Melewatkan parameter melalui tabel
• Mengakhiri
(end) dan membatalkan (abort);
• Mengambil
(load) dan eksekusi (execute);
• Membuat dan
mengakhiri proses;
• Menentukan
dan mengeset atribut proses;
• Wait for
time;
• Wait event,
signal event;
•
Mengalokasikan dan membebaskan memori.
Contoh: Sistem operasi pada MS-DOS menggunakan
sistem singletasking yang
memeiliki
command interpreter yang akan bekerja pada saat start
(Gambar 2-2).
Karena
singletasking, maka akan menggunakan metode yang sederhana untuk
menjalankan program dan tidak akan membuat proses
baru. Sistem operasi UNIX dapat
menjalankan banyak program (Gambar 2-3).
Gambar 2-2 : Sistem MSDOS : (a) pada saat startup
(b) pada saat running
2.3.2.
Manipulasi File
Hal-hal yang dilakukan:
• Membuat dan
menghapus file;
• Membuka dan
menutup file;
• Membaca,
menulis, dan mereposisi file;
• Menentukan
dan mengeset atribut file;
2.3.3.
Manipulasi Device
Hal-hal yang dilakukan:
• Meminta dan
mmebebaskan device;
• Membaca,
menulis, dan mereposisi file;
• Menentukan
dan mengeset atribut device;
2.3.4.
Informasi Lingkungan
Hal-hal yang dilakukan:
• Mengambil
atau mengeset waktu atau tanggal;
• Mengambil
atau mengeset sistem data;
Gambar 2-3 : UNIX menjalankan lebih dari satu proses
• Mengambil
atau mengeset proses, file atau atribut-atribut device;
2.3.5.
Komunikasi
Hal-hal yang dilakukan:
• Membuat dan
menghapus sambungan komunikasi;
• Mengirim
dan menerima pesan;
• Mentransfer
satus informasi;
Ada 2 model komunikasi:
a
Message-passing model. Informasi saling ditukarkan melalui fasilitas
yang telah
ditentukan oleh sistem operasi (Gambar 2-4a).
b.
Shared-memory Model. Proses-proses menggunakan map memory untuk
mengakses
daerah-daerah di memori dengan proses-proses yang
lain (Gambar 2-4b).
2.4 SISTEM
PROGRAM
System program menyediakan lingkungan yang nyaman
untuk pengembangan
dan eksekusi program. Kebanyakan user melihat system operasi yang
didefinisikan oleh
system program dan bukan system call sebenarnya. System program adalah masalah
yang relatif kompleks, namun dapat dibagi menajdi
beberapa kategori, antara lain:
Gambar 2-4 : Model komunikasi : (a) Message Passing;
(b) Shared Memory
a. Manipulasi
File. Meliputi: membuat, menghapus, mengcopy, rename, print, dump,
list pada file dan direktori.
b. Status
Informasi. Meliputi: tanggal, waktu (jam, menit, detik), penggunaan memori
atau disk space, banyaknya user.
c. Modifikasi
File. Ada beberapa editor yang sanggup digunakan sebagai sarana untuk
menulis atau memodifikasi file yang tersimpan dalam
disk atau tape.
d. Bahasa
Pemrograman yang mendukung. Meliputi: Compiler, assambler, dan
interpreter untuk beberapa bahasa pemrograman
(seperti: Fortran, Cobol, Pascal,
Basic, C, dan LISP).
e.
Pemanggilan dan Eksekusi Program. Pada saat program dicompile, maka
harus
dipanggil ke memori untuk dieksekusi. Suatu sistem
biasanya memiliki absolute
loader, melokasikan
loader, linkage editor, dan
overlay loader. Juga dibutuhkan
debugging sistem untuk bahasa tingkat tinggi.
f.
Komunikasi. Sebagai mekanisme untuk membuat hubungan virtual antar
proses,
user, dan sistem komputer yang berbeda.
g.
Program-program aplikasi. Sistem operasi harus menyokong program-program
yang berguna untuk menyelesaikan permasalahan secara
umum, atau membentuk
operasi-operasi secara umum, seperti kompiler,
pemformat teks, paket plot, sistem
basis data, spreadsheet, paket analisis statistik,
dan games.
2.5 STRUKTUR
SISTEM OPERASI
Sistem komputer modern yang semakin komplek dan
rumit memerlukan sistem
operasi yang dirancang dengan sangat hati-hati agar
dapat berfungsi secara optimum dan
mudah untuk dimodifikasi.
2.5.1 Struktur
Sistem MS-DOS
Ada sejumlah sistem komersial yang tidak memiliki
struktur yang cukup baik.
Sistem operasi tersebut sangat kecil, sederhana dan
memiliki banyak keterbatasan. Salah
satu contoh sistem tersebut adalah MS-DOS. MS-DOS
dirancang oleh orang-orang yang
tidak memikirkan akan kepopuleran software tersebut. Sistem operasi
tersebut terbatas
pada perangkat keras sehingga tidak terbagi menjadi
modul-modul. Meskipun MS-DOS
mempunyai beberapa struktur, antar muka dan
tingkatan fungsionalitas tidak terpisah
secara baik seperti pada Gambar 2-5. Karena Intel
8088 tidak menggunakan dual-mode
sehingga tidak ada proteksi hardware. Oleh karena
itu orang mulai enggan
menggunakannya.
2.5.2
Struktur Sistem UNIX
Sistem operasi UNIX (Original UNIX) juga terbatas
pada fungsi perangkat
keras dan struktur yang terbatas. UNIX hanya terdiri atas 2 bagian, yaitu
Kernel dan
program sistem. Kernel berada di bawah tingkat
antarmuka system call dan diatas
perangkat lunak secara fisik. Kernel ini berisi sistem file, penjadwalan
CPU,
menejemen memori, dan fungsi sistem operasi lainnya
yang ada pada sistem call berupa
sejumlah fungsi yang besar pada satu level. Program
sistem meminta bantuan kernel
untuk memanggil fungsi-fungsi dalam kompilasi dan
manipulasi file. Struktur system
UNIX dapat dilihat pada Gambar 2-6.
Gambar 2-5 : Struktur Layer pada MS-DOS
2.5.3
Pendekatan Terlapis (Layered Approach)
Teknik pendekatan terlapis pada dasarnya dibuat
dengan menggunakan
pendekatan
top-down, semua fungsi ditentukan dan dibagi menjadi komponen-
komponen. Modularisasi sistem dilakukan dengan cara
memecah sistem operasi menajdi
beberapa lapis (tingkat). Lapisan terendah (layer 0)
adalah perangkat keras dan lapisan
teratas (layer N) adalah user interface. Dengan system modularisasi,
setiap lapisan
mempunyai fungsi (operasi) tertentu dan melayani
lapisan yang lebih rendah. Gambar
2-7 menunjukkan system pendekatan terlapis
tersebut.
Contoh sistem operasi yang menggunakan sistem ini
adalah: UNIX
termodifikasi, THE, Venus dan OS/2 (Gambar
2-8). Lapisan pada struktur THE adalah:
Lapis-5 : user program
Lapis-4 : buffering untuk I/O device
Lapis-3 : operator-console device driver
Lapis-2 : menejemen memori
Lapis-1 : penjadwalan CPU
Lapis-0 :
hardware
Sedangkan lapisan pada struktur Venus adalah :
Lapis-6 : user program
Lapis-5 :
device driver dan sceduler
Gambar 2-6 : Struktur sistem UNIX
Lapis-4 : virtual memory
Lapis-3 : I/O channel
Lapis-2 : penjadwalan CPU
Lapis-1 : instruksi interpreter
Lapis-0 : hardware
Gambar 2-7 : Struktur sistem terlapis
Gambar 2-8 : Struktur sistem OS/2
2.6 MESIN
VIRTUAL
Konsep dasar dari mesin virtual ini tidak jauh
berbeda dengan pendekatan
terlapis, hanya saja konsep ini memberikan sedikit
tambahan berupa antarmuka yang
menghubungkan perangkat keras dengan kernel untuk
tiap-tiap proses, Gambar 2-9
menunjukkan konsep tersebut. Mesin virtual menyediakan antar muka yang
identik
untuk perangkat keras yang ada. Sistem operasi membuat ilusi untuk beberapa
proses,
masing-masing mengeksekusi prosessor masing-masing
untuk memori (virtual) masing-
masing.
Meskipun
konsep ini cukup baik, namun sulit untuk diimplementasikan, ingat
bahwa sistem menggunakan metode dual-mode. Mesin
virtual hanya dapat berjalan pada
monitor-mode jika berupa sistem operasi, sedangkan
mesin virtual itu sendiri berjalan
dalam bentuk
user-mode. Konsekuensinya, baik virtual monitor-mode maupun virtual
user-mode harus dijalankan melalaui physical user
mode. Hal ini menyebabkan adanya
transfer dari
user-mode ke monitor-mode pada
mesin nyata, yang juga akan
Gambar 2-9: Struktur mesin virtual
menyebabkan adanya transfer dari virtual user-mode ke virtual monitor-mode pada
mesin virtual.
Sumber daya (resource) dari computer fisik dibagi
untuk membuat mesin
virtual.
Penjadwalan CPU dapat membuat penampilan bahwa user mempunyai
prosessor sendiri.
Spooling dan system file dapat menyediakan card reader virtual dan
line printer virtual. Terminal time sharing pada user melayani
sebagai console operator
mesin virtual.
Contoh sistem operasi yang memakai mesin virtual adalah IBM VM
system.
Keuntungan dan kerugian konsep mesin virtual adalah
sebagai berikut :
• Konsep
mesin virtual menyediakan proteksi yang lengkap untuk sumber daya
system sehingga masing-masing mesin virtual
dipisahkan mesin virtual yang lain.
Isolasi ini tidak memperbolehkan pembagian sumber
daya secara langsung
• Sistem
mesin virtual adalah mesin yang sempurna untuk riset dan pengembangan
system operasi.
Pengembangan system dikerjakan pada mesin virtual, termasuk di
dalamnya mesin fisik dan tidak mengganggu operasi
system yang normal.
• Konsep
mesin virtual sangat sulit untuk mengimplementasikan kebutuhan dan
duplikasi yang tepat pada mesin yang sebenarnya.
Gambar 2-10 : Java Virtual Machine
Java merupakan system yang menggunakan implementasi
mesin virtual. Untuk
mengkompilasi program Java maka digunakan kode bit
yang disebut platform-neutral
bytecode yang
dieksekusi oleh Java Virtual Machine
(JVM). JVM terdiri dari class
loader, class verifier dan runtime interpreter
seperti pada Gambar 2-10.
LATIHAN SOAL :
1. Aktifitas
apa yang dilakukan sistem operasi berhubungan dengan :
a. Manajemen
proses
b. Manajemen
memory utama
c. Manajemen
file
2. Apa
kegunaan sistem command interpreter ?
3. Apa yang
dimaksud dengan system calls ? Sebutkan contohnya.
4. Apa yang
dimaksud sistem program ?
5. Apa
keuntungan dan kelemahan sistem layer ?
6. Apa
keuntungan dan kerugian sistem virtual memory ?
0 comments:
Posting Komentar