Sistem operasi Teknik informatika Stt wastukancana purwakarta

Presentasi berjudul: "Sistem operasi Teknik informatika Stt wastukancana purwakarta"— Transcript presentasi:

1 Sistem operasi Teknik informatika Stt wastukancana purwakarta
Manajemen Device Sistem operasi Teknik informatika Stt wastukancana purwakarta

2 Mengontrol operasi-operasi peranti I/O atau device pada sistem komputer
Mengirimkan instruksi atau memeriksa status peranti I/O yang bersangkutan Menyediakan antar muka yang mudah dan seragam untuk operasi-operasi I/O

3 Organisasi Sistem I/O – secara fisik
Peranti I/O (device) Memiliki karakteristik yang khas sesuai dengan fungsi dan teknologi yang digunakan. Contoh : monitor, keyboard, mouse, printer, scanner Device controller (adapter) Antarmuka antara peranti I/O dengan sistem internal komputer. Bus I/O Terdiri dari bus data, alamat, dan kontrol yang berfungsi menghubungkan device controller dengan elemen internal komputer seperti prosesor dan memori. Terdapat bus ekpansi yang digunakan untuk dengan peranti I/O yang bersifat movable dan umumnya terletak di luar kotak komputer.

4

5 Organisasi Sistem I/O – perangkat lunak
Lapisan interupt handler Menangani terjadinya interupsi dan pengalihan eksekusi ke interupt handler yang bersesuaian Lapisan device driver Abstraksi peranti I/O yang sangat beragam dan menyediakan antarmuka yang seragam untuk peranti I/O yang sejenis Lapisan subsistem I/O atau kernel I/O Menyediakan antarmuka atau fungsi I/O yang generik bagi komponen lain sistem operasi maupun aplikasi Lapisan pustaka I/O aplikasi Mengimplementasi pustaka pengaksesan I/O atau API (Application Programming Interface) bagi aplikasi untuk melakukan operasi I/O

6 Organisasi Sistem I/O – perangkat lunak
Lapisan interupt handler Menangani terjadinya interupsi dan pengalihan eksekusi ke interupt handler yang bersesuaian Lapisan device driver Abstraksi peranti I/O yang sangat beragam dan menyediakan antarmuka yang seragam untuk peranti I/O yang sejenis Lapisan subsistem I/O atau kernel I/O Menyediakan antarmuka atau fungsi I/O yang generik bagi komponen lain sistem operasi maupun aplikasi Lapisan pustaka I/O aplikasi Mengimplementasi pustaka pengaksesan I/O atau API (Application Programming Interface) bagi aplikasi untuk melakukan operasi I/O

7 Perangkat Keras I/O ~Peranti I/O Berdasarkan karateristik
Aspect Variation Example Data-transfer mode Character Block Terminal Disk Access Method Squential Random Modem CD-ROM Transfer Schedule Synchronous Asynchrinous Tape Keyboard Sharing Dedicated Sharable Device Speed Latency Seek Time Transfer Rate Delay Between Operations I/O Direction Read Only Write Only Read Write Graphic Controller

8

9 ~Perangkat I/O Berdasarkan Fungsionalitas
Peranti antar muka pengguna, yaitu peranti yang menjembatani interaksi langsung antara pengguna dengan sistem komputer Peranti input : keyboard, mouse, scanner Peranti output : monitor, printer Peranti transmisi, yaitu peranti yang mentransmisikan data secara internal maupun eksternal. Contoh : NIC, modem Peranti penyimpanan data, yaitu peranti yang berfungsi untuk penyimpanan data. Contoh : harddisk, flash memory, CDROM, DVDROM, floppy disk

10 ~ Device Controller ~ Bus I/O
Pengendali digital terhadap peranti I/O dan juga bertanggung jawab atas komunikasi data antara peranti I/O dengan sistem internal komputer Port Controller  device controller khusus yang mengatur pengiriman data antara bus I/O internal dengan bus I/O eksternal ~ Bus I/O Terdiri atas bus data, alamat, dan kontrol yang menghubungkan device controller dengan elemen internal komputer seperti prosesor dan memori. Contoh : bus PCI yang menghubungkan device controller ke memori dan prosesor. Bus ekspansi  menghubungkan sistem internal komputer dengan peranti I/O. Contoh : bus IDE, SCSI, bus serial, paralel, dan usb. Komunikasinya diatur oleh port controller Secara fisik bus ekspansi berupa kabel, sedangkan port controller berupa kepingan chipset pada mainboard

11 ~ Pengalamatan Peranti I/O
Untuk dapat mengakses peranti I/O, register-register pada device controller harus diberi alamat. Metode pengalamatan: Direct-mapped I/O addressing Peranti I/O memiliki ruang alamat yang terpisah dari alamat memori. Ruang alamat peranti I/O berdiri sendiri Memory-mapped I/O addressing Peranti I/O memiliki alamat yang merupakan bagian dari ruang alamat memori secara global. Bagian tertentu dari ruang alamat memori dialokasikan khusus sebagai alamat dari peranti-peranti I/O

12 I/O Address Range (Hexa)
Contoh pengalamatan peranti I/O : I/O Address Range (Hexa) Device 000-00F DMA controller Interupt controller Timer 200-20F Game controller 2F8-2FF Serial port (secondary) 320-32F Hard-disk controller 378-37F Parallel port 3D0-3DF Graphics controller 3F0-3F7 Diskette-drive controller 3F8-3FF Serial port (primary)

13 ~ Metode Transfer Data Programmed I/O atau Pooling
Prosesor bertanggung jawab atas pemeriksaan selesainya operasi transfer data yang dilakukan oleh device controller, serta bertanggung jawab atas pemindahan data dari atau ke memori utama. Prosesor memberikan instruksi transfer data ke device controller dan memeriksa secara terus menerus status device controller untuk mengetahui kesiapan transfer data ke memori utama. Jika sudah siap, maka prosesor akan memindahkan data ke memori Pemindahan data perlu dikendalikan oleh prosesor karena device controller tidak punya kendali dan hak akses langsung terhadap jalur ke memori utama Tidak efisien untuk transfer blok data yang besar

14 ~ Metode Transfer Data Interrupt-Driven I/O
Prosesor hanya bertanggung jawab atas permintaan data ke atau dari memori utama. Prosesor memberikan instruksi transfer data ke device controller dan melanjutkan instruksi proses lainnya. Device controller akan memberikan sinyal interupsi ketika data sudah tersedia untuk disalinkan ke memori utama. Prosesormenunda eksekusi proses yang sedang berlangsung dan mengalihkan eksekusi ke rutin penanganan interupsi yang selanjutnya akan memindahkan data ke memori.

15 ~ Metode Transfer Data DMA (Dirrect Memory Access)
Prosesor tidak bertugas untuk melakukan kontrol transfer data I/O Membutuhkan perangkat keras DMA controller yang memiliki kendali atas bus internal dan jalur ke memori utama Jika data sudah ditransfer ke memori utama, DMA controller akan menginterupsi prosesor sebagai informasi bahwa data I/O yang diminta oleh proses sebelumnya telah tersedia di memori utama

16 ~ Metode Transfer Data Langkah-langkah transfer dengan DMA:
Proses yang sedang berjalan melakukan operasi I/O dengan memanggil salah satu fungsi device driver untuk melakukan transfer data dari disk ke buffer X di memori utama Device driver menginstrusikan disk controller untuk transfer data sebesar C bytes dari disk ke buffer X di memori utama Disk controller akan menginisiasi transfer DMA  DMA controller mengirimkan DMA request ke prosesor. Prosesor mengisi DMA controller dengan informasi transfer data. DMA akan mengirimkan sinyal DMA acknowledge sebagai izin untuk memakai bus sistem (prosesor-memory bus) DMA controller akan mengatur pemindahan setiap word data dari disk controller ke lokasi buffer X di memori utama. Dalam aktivitas ini terjadi kompetisi pemakaian bus sistem dengan proses yang sedang menggunakan prosesor Jika sudah selesai, DMS mengeluarkan sinyal interupt kepada prosesor dan mengembalikan hak pemakaian bus sistem ke prosesor

17

18 Perangkat Lunak I/O ~Tujuan Perancangan Perangkat Lunak I/O
Device independence Membangun lapisan bawah perangkat lunak sistem I/O,yaitu interupt handler dan device handler sedemikian rupa sehingga lapisan perangkat lunak I/O di atasnya tidak membutuhkan pengetahuan tentang rincian operasi peranti I/O yang sangat beragam Contoh : ketika menulis program yang terletak pada lapisan atas, tidak diperlukan untuk membuat berbagai versi program atau fungsi untuk setiap peranti penyimpanan yang berbeda Uniform naming Penamaan yang seragam untuk berkas yang disimpan di berbagai jenis media penyimpanan yang berbeda Error handling Bagaimana menangani kesalahan, terutama kesalahan baca, yang ditemui dalam operasi I/O Kesalahan ditangani pada semua lapisan perangkat lunak sistem I/O

19 Perangkat Lunak I/O ~Tujuan Perancangan Perangkat Lunak I/O
Transfer sinkron vs asinkron Suatu operasi dikatakan sinkron apabila operasi tersebut dapat melanjutkan eksekusinya hanya setelah permintaannya terpenuhi Suatu operasi dikatakan asinkron apabila operasi tersebut dapat terus berjalan sekalipun permintaannya belum terpenuhi atau masih sedang diproses Pada transfer data asinkron, prosesor mulai mentransfer data dan menjalankan proses lainnya sampai mendapat sinyal bahwa operasi transfer data sudah selesai. Begitu sinyal diterima, prosesor baru memproses atau menyelesaikan penanganan transfer data tersebut Kebanyakan peranti I/O menggunakan transfer data asinkron

20 Perangkat Lunak I/O ~Tujuan Perancangan Perangkat Lunak I/O
Sharable vs dedicated device Suatu peranti dikatakan sharable jika dapat digunakan oleh beberapa pengguna pada saat bersamaan. Contoh : pembacaan berkas-berkas yang terdapat pada suatu disk oleh sejumlah pengguna komputer secara bersamaan Suatu peranti dikatakan dedicated jika hanya satu pengguna yang dapat menggunakannya pada suatu waktu sampai tugasnya selesai. Contoh : printer.

21 Perangkat Lunak I/O ~Komponen Perangkat Lunak Sistem I/O
Lapisan interupt handler Lapisan ini menangani terjadinya interupsi dan pengalihan eksekusi ke rutin penanganan interupsi yaitu interupt handler, yang bersesuaian Fasilitas interupsi memungkinkan transfer data peranti I/O dilakukan secara asinkron sehingga prosesor tidak harus idle selama operasi I/O terjadi Lapisan device handler Lapisan ini mengimplementasi secara khusus rincian operasi dari masing- masing jenis pengendali peranti I/O atau device controller Lapisan ini merupakan abstaksi terhadap operasi peranti I/O yang sangat beragam dan menyediakan antarmuka yang seragam untuk peranti I/O yang sejenis Misal ada 2 jenis graphic card dari vendor yang berbeda akan memiliki device driver yang menyediakan set fungsional minimal untuk pengaksesan graphic card. Hal tsb memungkinkan perangkat lunak I/O di atas lapisan device driver tidak perlu menangani perbedaan antar graphic card dari vendor yang berbeda sehingga device independency dapat tercapai

22 Perangkat Lunak I/O ~Komponen Perangkat Lunak Sistem I/O
Lapisan subsistem I/O atau kernel I/O Lapisan ini mengimplementasi fungsi-fungsi manajemen sistem I/O yang bersifat umum dan tidak tergantung spesifikasi dan arsitektur dari sistem komputernya Lapisan ini menyediakan antarmuka atau fungsi I/O yang generik bagi komponen lain sistem operasi maupun aplikasi Fungsi yang diimplementasi antara lain: fungsi penamaan peranti I/O, proteksi, dan pelaporan kesalahan Lapisan pustaka I/O aplikasi Lapisan ini mengimplementasi pustaka pengaksesan I/O atau API bagi aplikasi untuk melakukan operasi I/O Lapisan ini memudahkan pemrogram aplikasi karena pengaksesan keberbagai macam peranti yang berbeda menggunakan operasi yang sama Contoh : pustaka WIN32 sub system yang menyediakan API untuk operasi I/O dan juga operasi grafis pada sistem oeprasi keluarga windows

23 Manajemen Device Scheduling
Melakukan penjadwalan penggunakan suatu peranti I/O Jika suatu proses akan menggunakan suatu peranti I/O maka proses tersebut akan melakukan system call kepada sistem operasi System call yang berhubungan dengan layanan I/O kemudian membuat I/O request Jika peranti I/O yang diminta sedang sibuk, maka request tersebut dimasukkan ke dalam antrian peranti I/O yang bersangkutan Kernel I/O bertugas untuk melakukan penjadwalan I/O request jika peranti I/O sudah menyelesaikan I/O request sebelumnya

24 Manajemen Device Buffering
Menampung sementara data operasi I/O, baik operasi baca ataupun tulis di memori utama Data yang hendak dibaca atau ditulis ke peranti I/O disalin terlebih dahulu ke memori utama sebelum dipindahkan ke tujuan akhir Keuntungan mekanisme buffering: Mengatasi perbedan kecepatan antar peranti I/O Mengatasi perbedaan bandwidth transfer antar peranti I/O Mempertahankan semantik penyalinan data

25 Manajemen Device Caching
Pengaksesan peranti I/O lebih lamban dibandungkan dengan pengaksesan memori utama. Pengaksesan yang terlalu sering ke peranti I/O akan memperlambat eksekusi proses secara keseluruhan  diatasi dengan caching Konsep caching  memakai memori kecepatan tinggi untuk menampung salinan data dari suatu peranti I/O Mekanisme caching  data yang diakses dari peranti I/O akan disalin ke memori utama (cache memory) sebelum data tersebut digunakan oleh sebuah proses. Pada saat operasi baca terhadap peranti I/O maka kernel I/O akan memeriksa apakah data yang hendak dibaca sudah ada di cache atau belum. Jika sudah, maka data akan diambil dari cache. Jika belum, barulah dilakukan akses ke peranti I/O

26 Manajemen Device Spooling
Kebanyakan peranti I/O hanya dapat melayani satu tugas pada suatu waktu  diatasi dengan mekanisme spooling Proses akan tetap mengirimkan data ke peranti I/O bersangkutan sehingga status prosesnya tidak blocked. Namun karena kernel I/O sedang sibuk, maka kernel I/O akan menampung dulu data yang hendak dikirimkan ke peranti I/O dan menempatkannya dalam suatu antrian Spooling dilakukan untuk alat seperti printer, plotte, dan alat cetak lainnya

27 Manajemen Device Device reservation Error Handling
Kernel I/O harus memastikan selama pengaksesan peranti I/O oleh suatu proses, tidak ada intervensi dari proses lainnya Kernel I/O bertanggung jawab memelihara dan mengaudit status serta pemakaian suatu peranti I/O sehingga tidak terjadi pemakaian yang tumpang tindih Kernel I/O memastikan pemakaian dan reservasi suatu peranti I/O tidak membuat kondisi deadlock terhadap sistem komputer Error Handling Pada operasi I/O, data dapat rusal di peranti I/O ataupun selama proses pengiriman Kernel I/O bertugas menangani kerusakan-kerusakan data yang masih dapat diperbaiki Kernel I/O juga bertugas untuk memulihkan keadaan yang bermasalah dan mencatat atau melaporkan kesalahan kepada pengguna