Pengenalan umum sistem operasi

sejarah komputer generasi ketiga
BAB I
PEMBAHASAN
PENGENALAN UMUM SISTEM OPERASI DAN STRUKTUR SISTEM KOMPUTER

1.   Sejarah dan Perkembangan Sistem Operasi

2.   Sistem Operasi

A.    Definisi Sistem Komputer
                  Sistem operasi merupakan salah satu komponen utama dari sebuah "sistem komputer". Komponen komputer lainnya ialah "perangkat keras", "perangkat lunak aplikasi", dan "para pengguna"
                  1.            Perangkat keras merupakan penyedia sumber daya untuk komputasi. Perangkat keras merupakan benda konkret yang dapat dilihat dan disentuh.
                  2.            Perangkat lunak merupakan sarana yang memberitahukan perangkat keras apa yang harus dikerjakannya, yang merupakan benda abstrak yang hanya dapat dilihat dari sudut apa yang dilakukannya terhadap perangkat keras.
                  3.            Pengguna komputer yang dimaksud di sini dapat berupa manusia, program aplikasi lain, atau pun komputer lain.

B.     Peran Sistem Operasi
Ø  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.
Ø  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.

C.    Tujuan Mempelajari Sistem Operasi
Tujuan mempelajari sistem operasi
                       1.     Diharapkan dapat merancang sendiri serta dapat memodifikasi sistem yang telah ada sesuai dengan kebutuhan kita.
                       2.     Dapat memilih alternatif sistem operasi.
                       3.     Memaksimalkan penggunaan sistem operasi.
                       4.     Konsep dan teknik sistem operasi dapat diterapkan pada aplikasi-aplikasi lain.

D.    Sasaran Sistem Operasi
Sasaran utama Sistem operasi yaitu
1.              kenyamanan -- membuat penggunaan
a.       komputer menjadi lebih nyaman.
                              2.            efisien -- penggunaan sumber-daya
a.       sistem komputer secara efisien.
                              3.            Serta mampu berevolusi -- sistem
a.       operasi harus dibangun sehingga
b.      memungkinkan dan memudahkan
c.       pengembangan, pengujian serta
d.      pengajuan sistem-sistem yang baru.






3.   Struktur Sistem Komputer
       1.            Sistem Operasi Komputer.
       2.            Struktur I/O.
       3.            Struktur Penyimpanan.
       4.            Storage Hierarchy.
       5.            Proteksi Perangkat Keras.

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 driveaudio device, dan video display). CPU dan device controller dapat dijalankan secara bersamaan, namun demikian diperlukan mekanisme sinkronisasi untuk mengatur akses ke memori.
1.1.    Siklus Instruksi

Ø  Dilakukan melalui 2 tahap:
1. Mengambil instruksi (instruction fetch) dari memori.
2. Instruction execution.
Ø  Program counter (PC) menyimpan alamat instruksi yg akan diambil.
Ø  Nilai PC akan berubah ke instruksi berikutnya yg akan diambil.

1.2.    Interrupt
·         Merupakan sinyal dari peralatan luar atau permintaan dari program untuk melaksanakan suatu tugas khusus.
·         Jika interrupt terjadi, maka program dihentikan terlebih dahulu untuk menjalankan rutin interrupt.
·         Ketika program yg sedang berjalan dihentikan, prosesor menyimpan nilai register yg berisi alamat program (CS dan IP) ke stack, dan mulai menjalankan rutin interrupt.
·         Alamat setiap rutin disimpan dalam tabel (Interrupt Services Table).
·         Sesudah rutin selesai dijalankan, program akan mengambil kembali nilai register dari stack dan program dijalankan kembali.

Bagian ini akan membahas interupsi I/O, dan DMA, serta perbedaan dalam penanganan interupsi.

2.1.    I/O Interrupt

·         Pada saat operasi I/O dijalankan ada dua kemungkinan, yaitu :

o   Synchronous – menunggu sampai proses I/O selesai

         Sebuah thread memulai operasi I/O kemudian akan masuk ke state wait (tunggu) sampai operasi I/O selesai 

         Ketika dalam state wait, CPU idle 

o   Asynchronous – proses lain dapat berjalan walaupun operasi I/O belum selesai

         Sebuah thread mengirim permintaan I/O ke kernel dengan memanggil fungsi yang cocok, jika diterima oleh kernel, thread akan melanjutkan proses yang lain sampai kernel memberitahu bahwa operasi I/O sudah selesai. Kemudian thread tersebut akan melakukan interupsi terhadap proses yang sedang dikerjakannya dan memproses data operasi I/O Proteksi I/O


2.2.    Struktur DMA (Direct Memory Access)
*   Perangkat pengendali memindahkan data dalam blok-blok dari buffer langsung ke memory utama atau sebaliknya tanpa campur tangan prosesor.
*   Interupsi hanya terjadi tiap blok bukan tiap word atau byte data. 
*   Seluruh proses DMA dikendalikan oleh sebuah controller bernama DMA Controller (DMAC). 
*   DMA Controller mengirimkan atau menerima signal dari memori dan I/O device. 
*   Prosesor hanya mengirimkan alamat awal data, tujuan data, panjang data ke pengendali DMA. 
*   Interupsi pada prosesor hanya terjadi saat proses transfer selesai. 

3.      Struktur Penyimpanan

                       1.        Main memory : media storage yang dapat diakses langsung oleh CPU, kapasitas kecil, volatile

-       Volatile : isi data hilang jika power dimatikan

                       2.        Secondary storage : penyimpanan data dengan kapasitas besar, non-volatile

-       Non-volatile : data masih tersimpan walaupun power dimatikan

3.1.    Cache Memory
• Proses transfer data dari/ke memori utama ke/dari register CPU dilakukan per karakter.
• Cache sebagai perantara CPU dg memori.
• Pengiriman data dari/ke cache ke/dari CPU dilakukan per karakter.
• Pengiriman dari dari/ke cache ke/dari memori dilakukan per blok.

3.2.    Memori Utama

§  Berisi juataan sel penyimpanan, masing2 dapat menyimpan binary digit.
§  Satu bit diatur secara individu karena satu bit hanya menyimpan sejumlah kecil informasi saja.
§  Terdiri dari:
         Static memory: terbuat dari rangkaian yg mampu bertahan selama ada daya listrik, kecepatan tinggi, harga mahal.
         Dynamic memory: informasi disimpan dalam bentuk isian kapasitor, hanya mampu menyimpan informasi untuk beberapa milidetik saja.

3.3.    Magnetic Disk
o   Metal keras atau piringan yang terbungkus material magnetik
o   Permukaan disk terbagi secara logikal dalam track, yang masing-masing terbagi lagi dalam sector.
o   Disk controller menentukan interaksi
logikal antara device dan computer


3.4.    RAM Disk
Merupakan suatu blok penyimpanan dengan 2 perintah (membaca dan menulis blok).
 Keadaan normal, blok2 disimpan pada memori sekunder (floopy disk/ hard disk).
 Metode sederhana
 “preallocated” memori utama untuk menyimpan blok2 data.
 (+) kecepatan pengaksesan data

4.      Clock

Timer sangat penting untuk sistem yg menggunakan timesharing. Clock akan memelihara waktu setiap harinya dan akan melindungi suatu proses dari proses yg lainnya dalam ha monopoli penggunaan CPU. Dibagi 2:
o   Clock hardware
o   Clock software
Clock Hardware
         Dibangun dari 3 komponen: oscilator kristal, counter, dan holding register(mengambil counter).
         Jika ada tekanan pada kuarsa kristal, maka akan menyebabkan adanya sinyal secara periodis dg ketelitian yg sangat tinggi (5-100Hz).
         Sinyal akan menyebabkan counter berkurang terus-menerus hingga nilai nol. Jika nilai counter nol, maka akan menyebabkan CPU interrupt.
         (+) frekuensi interrupt dapat dikontrol oleh software.  
Clock Software
         Kegunaan:
         Memelihara “Time of day”(real time)
         Mencegah proses supaya tidak berjalan lebih lama dari yg diperbolehkan
         Menghitung penggunaan CPU
         Mengendalikan ALARM system call yg dibuat oleh user proses
         Sebagai ‘anjing penjaga’ untuk bagian2 sistem itu sendiri
         Mengerjakan profiling, monitoring, dan pengumpulan statistik.

5.      Proteksi Perangkat Keras

1.      Dual-Mode Operation
2.      Proteksi I/O
3.      Proteksi Memory
4.      Proteksi CPU

1.    Dual-Mode Operation
§  Penggunaan resource sharing membutuhkan sistem operasi yang menjamin suatu program yang salah tidak  menyebabkan program lain tidak terpengaruh.
§  Menyediakan dukungan hardware yang dibedakan ke dalam dua mode operasi :
     1.  User mode – eksekusi dilakukan untuk kepentingan user.
     2. Monitor mode (disebut juga kernel mode atau system mode) – eksekusi dilakukan   untuk kepentingan sistem operasi.

2.    Proteksi I/O

                 a.       Semua instruksi I/O adalah instruksi privileged:
      Hanya dapat dilakukan melalui OS
      OS dapat mencegah “request” ke I/O dengan melihat mode saat ini.
                b.       OS menjaga supaya program user tidak dapat menjadi “monitor mode” untuk mencegah user program melakukan:
      Menangani interrupt: dengan mengubah alamat interrupt vector.
      Mengubah status dan data pada “device table”



3.        Proteksi Memory
a.    Melindungi memori terutama untuk isi:
      interrupt vector dan interrupt service routines.
b.    Cara umum adalah setiap user program hanya dapat mengakses lokasi memori yang telah dibatasi (disediakan untuk program tsb).
      Range address – alamat yang valid
      Base register – menyimpan alamat terkecil
c.    memori secara fisik
      Limit register – besarnya jangkauan memori yang diijinkan
       Memori diluar range tersebut tidak dapat diakses oleh user program tsb.

4.        Proteksi CPU
a.    Timer
 Interupsi secara berkala oleh hardware: => transfer control ke OS.
 Nilai timer akan berkurang sesuai “clock tick” dari hardware komputer.
 Saat nilai timer menjadi 0, interrupt terjadi.
 Housekeeping: melakukan CPU scheduling (jatah CPU), status device table dll.

b.    Timer digunakan untuk system time.

  • Digg
  • Del.icio.us
  • StumbleUpon
  • Reddit
  • RSS

0 comments:

Post a Comment