Presentasi sedang didownload. Silahkan tunggu

Presentasi sedang didownload. Silahkan tunggu

Struktur Sistem Komputer Sumber : Universitas Binadarma.

Presentasi serupa


Presentasi berjudul: "Struktur Sistem Komputer Sumber : Universitas Binadarma."— Transcript presentasi:

1 Struktur Sistem Komputer Sumber : Universitas Binadarma

2 Pembahasan Operasi Sistem Komputer Operasi Sistem Komputer Struktur I/O Struktur I/O Struktur Storage Struktur Storage Hirarki Storage Hirarki Storage Proteksi Perangkat Keras Proteksi Perangkat Keras Sistem Arsitektur Umum Sistem Arsitektur Umum

3 Arsitektur Sistem Komputer

4 Booting Bootstrap program Bootstrap program Inisialisasi sistem, seperti : CPU register, device controllers, memory, dsb Inisialisasi sistem, seperti : CPU register, device controllers, memory, dsb Load and run the OS Load and run the OS Operating system: run init untuk inisialisasi sistem proses, seperti : various daemons, login processes, dsb. Operating system: run init untuk inisialisasi sistem proses, seperti : various daemons, login processes, dsb.

5 Operasi Sistem Komputer (1) CPU CPU Memory Memory Disk Disk Printer Printer Tape drive Tape drive Device controller Device controller System bus System bus Memory controller Memory controller

6 Operasi Sistem Komputer (2) CPU dan I/O device dapat dieksekusi secara bersamaan (concurrent) CPU dan I/O device dapat dieksekusi secara bersamaan (concurrent) Masing-masing device controller memiliki spesifikasi yang sesuai dengan tipe device dan memiliki local buffer Masing-masing device controller memiliki spesifikasi yang sesuai dengan tipe device dan memiliki local buffer CPU memindahkan data dari main memory ke local buffer dan sebaliknya CPU memindahkan data dari main memory ke local buffer dan sebaliknya I/O dieksekusi dari device local buffer controller I/O dieksekusi dari device local buffer controller Device controller menginformasikan ke CPU apabila operasi yang dilakukan telah selesai dengan mekanisme interrupt Device controller menginformasikan ke CPU apabila operasi yang dilakukan telah selesai dengan mekanisme interrupt

7 Interrupt Interrupt mentransfer control ke interrupt service routine, melalui interrupt vector (berisi alamat service routine) Interrupt mentransfer control ke interrupt service routine, melalui interrupt vector (berisi alamat service routine) Arsitektur interrupt harus menyimpan address (alamat) dari instruksi interrupt Arsitektur interrupt harus menyimpan address (alamat) dari instruksi interrupt Interrupt yang datang di-disabled jika terdapat interrupt yang sedang diproses (menghindari lost interrupt) Interrupt yang datang di-disabled jika terdapat interrupt yang sedang diproses (menghindari lost interrupt) Trap adalah software yang men-generate interrupt, baik karena error atau karena request dari user Trap adalah software yang men-generate interrupt, baik karena error atau karena request dari user Operating System merupakan interrupt driven Operating System merupakan interrupt driven

8 Penyebab Terjadinya Interrupt Program : akibat eksekusi instruksi (division by zero, invalid memory access, dsb) – trap Program : akibat eksekusi instruksi (division by zero, invalid memory access, dsb) – trap Timer : timer processor Timer : timer processor I/O controller, operasi I/O sudah selesai / terjadi error I/O controller, operasi I/O sudah selesai / terjadi error Hardware malfunction : kesalahan hardware (power failure, memory parity error, dsb) Hardware malfunction : kesalahan hardware (power failure, memory parity error, dsb)

9 Interrupt Handling OS menjaga kondisi (state) dari CPU dengan menyimpan register dan program counter OS menjaga kondisi (state) dari CPU dengan menyimpan register dan program counter Menentukan tipe interrupt : Menentukan tipe interrupt : Polling Polling Vectored interrupt system Vectored interrupt system Segmen-segmen kode yang terpisah menentukan action apa yang dilakukan untuk masing-masing tipe interrupt Segmen-segmen kode yang terpisah menentukan action apa yang dilakukan untuk masing-masing tipe interrupt

10 Contoh Interrupt Vector Table

11 Abstraksi Interrupt I/O Device (a) Tahapan eksekusi I/O device dan generate interrupt (a) Tahapan eksekusi I/O device dan generate interrupt (b) Bagaimana proses CPU di-interrupt (b) Bagaimana proses CPU di-interrupt (a)(b)

12 Interrupt Time Line For a Single Process Doing Output

13 Siklus Interrupt I/O (1)

14 Siklus Interrupt I/O (2)

15 Struktur I/O - Interrupt Synchronous I/O. Ketika I/O dijalankan, control dikembalikan ke user proses setelah proses I/O selesai Synchronous I/O. Ketika I/O dijalankan, control dikembalikan ke user proses setelah proses I/O selesai Menunggu instruksi idle sampai instruksi berikutnya Menunggu instruksi idle sampai instruksi berikutnya Menunggu loop (akses memory) Menunggu loop (akses memory) Hanya satu permintaan I/O dijalankan, tidak ada pemrosesan I/O secara simultan Hanya satu permintaan I/O dijalankan, tidak ada pemrosesan I/O secara simultan Asynchronous I/O. Ketika I/O dijalankan, control dikembalikan ke user proses tanpa menunggu proses I/O selesai Asynchronous I/O. Ketika I/O dijalankan, control dikembalikan ke user proses tanpa menunggu proses I/O selesai System call, permintaan ke OS dari user untuk menjalankan I/O System call, permintaan ke OS dari user untuk menjalankan I/O Device status table, berisi entry I/O device : tipe, address dan status Device status table, berisi entry I/O device : tipe, address dan status OS mengindeks I/O device table untuk menentukan status device dan memodifikasi table untuk interrupt OS mengindeks I/O device table untuk menentukan status device dan memodifikasi table untuk interrupt

16 Dua Metode I/O Synchronous Asynchronous

17 Device-Status Table

18 Struktur I/O - DMA I/O device dengan kecepatan tinggi tanpa memerlukan CPU I/O device dengan kecepatan tinggi tanpa memerlukan CPU Device controller mentransfer block data dari buffer storage langsung ke memory tanpa intervensi CPU Device controller mentransfer block data dari buffer storage langsung ke memory tanpa intervensi CPU Interrupt di-generate per-block, tidak per-byte Interrupt di-generate per-block, tidak per-byte

19 Proses DMA

20 Struktur Storage Main memory : media storage yang dapat diakses langsung oleh CPU, kapasitas kecil (volatile) Main memory : media storage yang dapat diakses langsung oleh CPU, kapasitas kecil (volatile) Volatile : isi data hilang jika power dimatikan Volatile : isi data hilang jika power dimatikan Secondary storage : penyimpanan data dengan kapasitas besar (non-volatile) Secondary storage : penyimpanan data dengan kapasitas besar (non-volatile) Non-volatile : data masih tersimpan walaupun power dimatikan Non-volatile : data masih tersimpan walaupun power dimatikan Magnetic disk : permukaan disk dibagi dalam track dan sector Magnetic disk : permukaan disk dibagi dalam track dan sector Magnetic tape Magnetic tape

21 Hirarkhi Storage (1) Hirarki sistem storage diorganisasikan berdasarkan : Hirarki sistem storage diorganisasikan berdasarkan : Speed Speed Cost Cost Volatility Volatility Caching : copy informasi ke sistem storage yang lebih cepat; main memory dapat dipandang sebagai cache terakhir dari secondary storage Caching : copy informasi ke sistem storage yang lebih cepat; main memory dapat dipandang sebagai cache terakhir dari secondary storage

22 Hirarkhi Storage (2) Trade-off : cost & speed Trade-off : cost & speed

23 Caching Memory dengan kecepatan akses tinggi Memory dengan kecepatan akses tinggi Membutuhkan aturan cache management Membutuhkan aturan cache management Penggunaan caching mengharuskan data yang secara simultan tersimpan dalam lebih dari satu level hirarki storage konsisten Penggunaan caching mengharuskan data yang secara simultan tersimpan dalam lebih dari satu level hirarki storage konsisten

24 Abstraksi Migrasi Data

25 Proteksi Hardware Dual-mode Operation Dual-mode Operation I/O Protection I/O Protection Memory Protection Memory Protection CPU Protection CPU Protection

26 Operasi Dual-Mode (1) Sharing resource sistem membutuhkan OS untuk memastikan bahwa program yang error tidak mengakibatkan program lain dieksekusi juga error Sharing resource sistem membutuhkan OS untuk memastikan bahwa program yang error tidak mengakibatkan program lain dieksekusi juga error Hardware mendukung dua mode operasi : Hardware mendukung dua mode operasi : User mode – eksekusi dilakukan oleh user User mode – eksekusi dilakukan oleh user Monitor mode (kernel mode / system mode) – eksekusi dilakukan oleh OS Monitor mode (kernel mode / system mode) – eksekusi dilakukan oleh OS

27 Operasi Dual-Mode (2) Mode bit digunakan untuk mengindikasikan mode yang sedang dijalankan : monitor (0) atau user (1). Mode bit digunakan untuk mengindikasikan mode yang sedang dijalankan : monitor (0) atau user (1). Ketika interrupt atau kesalahan terjadi hardware di- switch ke monitor mode Ketika interrupt atau kesalahan terjadi hardware di- switch ke monitor modeInterrupt/faultmonitor user set user mode Privileged instructions hanya dapat dilakukan oleh monitor mode

28 Proteksi I/O Semua instruksi I/O menggunakan privileged instructions Semua instruksi I/O menggunakan privileged instructions Harus dipastikan bahwa user program tidak mendapat control komputer dalam kondisi monitor mode (dimana user program, sebagai bagian dari eksekusi, menyimpan alamat baru dalam interrupt vector) Harus dipastikan bahwa user program tidak mendapat control komputer dalam kondisi monitor mode (dimana user program, sebagai bagian dari eksekusi, menyimpan alamat baru dalam interrupt vector)

29 Prosedur Request I/O Instruksi I/O adalah privileged, bagaimana user program menjalankan I/O ? Instruksi I/O adalah privileged, bagaimana user program menjalankan I/O ? System call – Metode yang digunakan oleh proses untuk meminta suatu tindakan (action) oleh OS System call – Metode yang digunakan oleh proses untuk meminta suatu tindakan (action) oleh OS Biasanya memanfaatkan trap pada lokasi spesifik dalam interrupt vector Biasanya memanfaatkan trap pada lokasi spesifik dalam interrupt vector Control dilewatkan melalui interrupt vector ke service routine OS, dan mode bit di-set menjadi monitor mode Control dilewatkan melalui interrupt vector ke service routine OS, dan mode bit di-set menjadi monitor mode Monitor memeriksa apakah parameter benar & legal, kemudian mengeksekusi request, dan mengembalikan control ke instruksi system call berikutnya Monitor memeriksa apakah parameter benar & legal, kemudian mengeksekusi request, dan mengembalikan control ke instruksi system call berikutnya

30 System Call untuk Menjalankan I/O

31 Proteksi Memory Harus menyediakan proteksi memory untuk interrupt vector dan interrupt service routines (ISR) Harus menyediakan proteksi memory untuk interrupt vector dan interrupt service routines (ISR) Prosedur proteksi memory, tambahkan dua register yang menentukan range legal address akses program : Prosedur proteksi memory, tambahkan dua register yang menentukan range legal address akses program : Base register – menyimpan alamat memory fisik terkecil Base register – menyimpan alamat memory fisik terkecil Limit register – berisi ukuran range Limit register – berisi ukuran range Memory diluar range yang didefinisikan diproteksi Memory diluar range yang didefinisikan diproteksi

32 Penggunaan Base and Limit Register

33 Proteksi Hardware Address

34 Proteksi Hardware Ketika eksekusi pada kondisi monitor mode, OS memiliki akses bebas (monitor dan memory user) Ketika eksekusi pada kondisi monitor mode, OS memiliki akses bebas (monitor dan memory user) Instruksi yang di-load pada base & limit register adalah priviliged instruction Instruksi yang di-load pada base & limit register adalah priviliged instruction

35 Proteksi CPU Timer – interrupt komputer setelah periode tertentu untuk memastikan OS me-maintain control Timer – interrupt komputer setelah periode tertentu untuk memastikan OS me-maintain control Timer diturunkan setiap clock tick Timer diturunkan setiap clock tick Ketika nilai timer = 0, interrupt terjadi Ketika nilai timer = 0, interrupt terjadi Timer biasanya digunakan untuk implementasi time sharing Timer biasanya digunakan untuk implementasi time sharing Time juga digunakan untuk menghitung waktu sekarang Time juga digunakan untuk menghitung waktu sekarang Load-timer adalah privileged instruction. Load-timer adalah privileged instruction.


Download ppt "Struktur Sistem Komputer Sumber : Universitas Binadarma."

Presentasi serupa


Iklan oleh Google