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 drive, audio
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.
