Struktur Sistem Operasi

Presentasi berjudul: "Struktur Sistem Operasi"— Transcript presentasi:

1 Struktur Sistem Operasi
Pertemuan III

2

3

4 Struktur Sistem Operasi
Komponen-komponen Sistem Layanan-layanan SO System Calls Program-program Sistem (System Programs) Struktur Sistem (System Structure) Mesin Virtual (Virtual Machines) Rancangan dan Implementasi Sistem (System Design and Implementation) System Generation

5 Fungsi-fungsi SO Manajemen proses Manajemen memori utama (RAM)
Manajemen memori sekunder (media penyimpan) Manajemen berkas (file) Manajemen sistem I/O Menangani jaringan Menjalankan sistem proteksi Command-Interpreter System (Sistem Penerjemah Perintah)

6 Manajemen Proses Process adalah program yang sedang dieksekusi. Proses memerlukan sumber daya komputer, seperti CPU time, memori, berkas, dan perangkat I/O, untuk menyelesaikan tugasnya. Tugas SO berkaitan dengan manajemen proses menyangkut kegiatan: Membuat dan menghapus proses. Men-suspend dan me-resume proses. Menyediakan/mengatur mekanisme: sinkronisasi proses komunikasi proses

7 Manajemen Memori Utama
Memori dapat digambarkan sebagai deretan ruang berukuran word atau byte, yang masing-masing memiliki alamat sendiri. Memori merupakan ruang penyimpanan data yang dapat diakses dengan cepat – dan digunakan secara bersama – oleh CPU dan I/O. Memori utama hanya dapat menyimpan data/isi ketika mendapatkan arus listrik yang cukup (bersifat volatil), dan akan kehilangan data bila arus listrik hilang (padam). SO menangani aktivitas2 yang berhubungan dengan memori utama seperti: Menentukan proses mana yang harus dimuat (load) ke memori bila terdapat ruang yang kosong Mengalokasikan dan mendealokasikan ruang memori bila diperlukan Menandai lokasi memori mana yang sedang digunakan oleh proses beserta ID proses tersebut

8 Manajemen Berkas Berkas merupakan kumpulan sejumlah informasi yang berhubungan, yang ditentukan oleh pembuatnya. Kebanyakan berkas masuk dalam kelompok program (dalam bentuk sumber maupun obyek) dan data. Tugas SO berkaitan dgn manajemen berkas a.l.: Membuat dan menghapus berkas Membuat dan menghapus direktori/folder Mendukung operasi2 sederhana untuk manipulasi berkas dan folder Memetakan berkas ke dalam media penyimpan Membuat berkas cadangan (backup) pada media penyimpan

9 Manajemen Sistem I/O Sistem I/O terdiri dari: Sistem buffer-caching
Antarmuka device-driver secara umum Driver untuk perangkat keras khusus

10 Manajemen Memori Sekunder
Memori sekunder (media penyimpan) sangat dibutuhkan komputer karena memori utama bersifat volatil dan terlalu kecil untuk menampung semua data dan program secara permanen. Sebagian besar komputer modern menggunakan media cakram (disk) media penyimpan utama (baik untuk data maupun program). SO bertugas menangani aktivitas yang berkaitan dengan manajemen disk seperti: Manajemen ruang kosong (free space) Alokasi penyimpanan Penjadwalan (penggunaan) disk

11 Jaringan (Sistem Terdistribusi)
Sitem terdistribusi adalah koleksi sejumlah prosesor yang masing-masing memiliki memori dan sistem clock sendiri. Memori tersebut tidak di-share dengan prosesor lain. Prosesor2 tersebut saling terhubung melalui jaringan Komunikasi berlangsung sesuai protokol tertentu. Sistem terdistribusi menyediakan berbagai sumber daya sistem bagi pengguna jaringan. Keuntungan sumber daya yang dibagi-pakai: Menaikkan kecepatan komputasi Meningkatkan ketersediaan data Sistem lebih handal (reliable)

12 Proteksi Sistem Proteksi di sini merujuk pada mekanisme pengendalian akses oleh program, proses, atau user terhadap sumber daya milik pengguna maupun sistem. Mekanisme proteksi harus: membedakan antara penggunaan yang sesuai hak akses dan yang melanggar hak akses mempunyai cara untuk melakukan pemaksaan (enforcement)

13 Sistem Penerjemah-Perintah (CIS)
Command-Interpreter System (CIS) Banyak perintah yang diberikan pada SO oleh pernyataan kontrol yang berhubungan dengan: Pembuatan dan manajemen proses Penanganan I/O Manajemen memori sekunder Manajemen memori utama Pengaksesan sistem berkas Proteksi Jaringan

14 CIS (lanjutan) Istilah bagi program yang membaca dan menerjemahkan pernyataan kontrol selain command-interpreter system adalah shell (pada UNIX dan Linux) Fungsi CIS/shell adalah menerima dan mengeksekusi perintah.

15 Layanan-layanan SO Eksekusi program – kemampuan sistem untuk memuat program ke dalam memori dan menjalankannya. Operasi I/O – SO harus menyediakan mekanisme untuk melakukan operasi I/O. Salah satu alasannya adalah karena user tidak bisa mengakses I/O secara langsung. Manipulasi sistem berkas – kemampuan program untuk membaca, menulis, membuat dan menghapus berkas. Komunikasi – melakukan pertukaran informasi antara beberapa proses baik yang dijalankan pada satu komputer yang sama atau pada komputer yang berbeda dalam satu jaringan. Deteksi kesalahan (error) – menjamin proses komputasi yang tepat dengan mendeteksi kesalahan dalam CPU dan perangkat keras memori, perangkat I/O, atau dalam program.

16 Fungsi/layanan SO lain:
Fungsi tambahan ini bukan untuk membantu user, tetapi untuk menjamin operasi sistem yang efisien. Fungsi yang dimaksud adalah: Alokasi sumber daya – mengalokasikan/membagi berbagai sumber daya ke beberapa user atau pekerjaan (job) secara bersamaan. Accounting – menandai dan mencatat user mana dan sumber daya apa serta berapa banyak dari sumber daya itu yang digunakan oleh user, untuk account billing atau akumulasi statistik penggunaan. Proteksi – menjamin pengendalian atas akses ke semua sumber daya sistem.

17 System Call System Call menyediakan antarmuka antara program yang sedang berjalan dengan SO. Biasanya berupa instruksi-instruksi dalam bhs assembly Bahasa-bahasa pemrograman pengganti bhs assembly untuk pemrograman sistem mengijinkan system calls dibuat secara langsung Ada tiga metode umum yang dipakai untuk parameter passing antara program yang berjalan dengan SO: Parameter passing di dalam register CPU Menyimpan parameter dalam tabel di dalam memori, dan tabel alamat dikirim/oper sebagai parameter dalam register Menumpuk (menyimpan) parameter dalam memori stack oleh program, dan mengangkat (pop) dari stack oleh SO.

18 Passing-parameter Menggunakan Tabel

19 Jenis-jenis System Call
Kontrol proses Manajemen berkas Manajemen perangkat (device) Pengaturan informasi Komunikasi

20 Eksekusi pada MS-DOS

21 Beberapa program berjalan pada UNIX

22 Model-model Komunikasi

23 System Programs System programs menyediakan lingkungan yang memudahkan pengembangan dan eksekusi program. System programs dapat dibagi menjadi: Manipulasi berkas Informasi status Modifikasi berkas Dukungan bahasa pemrograman Loading dan eksekusi program Komunikasi Program-program Aplikasi

24 Struktur MS-DOS MS-DOS ditulis untuk dapat menyediakan hampir semua fungsi dalam ruang yang sekecil mungkin MS-DOS tidak dipecah ke dalam modul-modul Meski memiliki beberapa struktur tertentu, antarmuka dan tingkatan fungsionalitasnya tidak dipisahkan dengan baik.

25 Struktur Lapisan MS-DOS

26 Struktur Sistem UNIX UNIX – karena keterbatasan fungsionalitas hardware, UNIX pada awalnya mempunyai struktur yang terbatas. SO UNIX terdiri dari 2 komponen terpisah: Systems programs Kernel Apa saja yang berada di bawah antarmuka system call tetapi ada di atas hardware Memberi layanan sistem berkas, CPU scheduling, manajemen memori, dan fungsi-fungsi SO lain.

27 Struktur Sistem UNIX

28 Struktur Berlapis SO dibagi dalam sejumlah lapisan/tingkatan, masing-masing lapisan berada di atas lapisan lain. Lapisan terbawah (tingkat 0) adalah hardware, lapisan teratas (tingkat N) adalah user interface. Dengan modularitas, lapisan2 dipilih sedemikian agar masing2 menggunakan fungsi-fungsi (operasi-operasi) dan layanan-layanan dari lapisan-lapisan di bawahnya.

29 Sebuah SO berlapis

30 Struktur berlapis OS/2 (IBM)

31 Struktur Sistem Mikrokernel
Memindahkan operasi2 dari tingkat kernel ke tingkat user. Komunikasi berlangsung antarmodul menggunakan message passing. Keuntungan: Lebih mudah untuk memperluas mikrokernel Lebih mudah untuk mem-port SO ke dalam arsitektur baru Lebih handal (kode yang berjalan pada mode kernel lebih sedikit) Lebih aman (secure)

32 Struktur Windows NT Client-Server

33 Virtual Machine Virtual machine menggunakan struktur berlapis sebagai cara kerjanya. VM memperlakukan H/W dan kernel SO (keduanya di bawah VM) sebagai lapisan H/W yang sama. VM menyediakan antarmuka yang identik bagi lapisan H/W di bawahnya. SO mengatur seolah-olah ada sejumlah proses, masing-masing melakukan eksekusi pada prosesor dan memorinya sendiri.

34 Virtual machine (lanjutan)
Sumber daya fisik dipakai bersama (shared) untuk menciptakan VM. CPU scheduling mampu mengatur seolah setiap user memiliki prosesor masing-masing. Spooling dan sistem berkas dapat menyediakan pembaca kartu virtual dan jalur printer virtual. Sebuah terminal user bertindak sebagai konsol bagi konsol operator VM.

35 Dua Model Sistem

36 Keuntungan/Kerugian VM
Konsep VM memberi proteksi yang menyeluruh pada sumber daya sistem, karena tiap VM terisolasi dari semua VM lainnya. Akan tetapi, isolasi ini tidak mengijinkan sharing sumber daya secara langsung. Sistem VM merupakan fasilitas yang sempurna dalam riset dan pengembangan SO. Pengembangan sistem dilakukan pada VM, bukan pada mesin (H/W) sehingga tidak mengganggu aktivitas normal SO. Konsep VM sulit diterapkan karena memerlukan lapisan mesin (H/W) yang sama persis.

37 Java Virtual Machine Program-program yang dikompilasi dalam Java merupakan rangkaian kode-kode yang independen terhadap platform hardware, yang eksekusinya dilakukan oleh Java Virtual Machine. JVM terdiri dari class loader class verifier runtime interpreter Kompiler-kompiler Just-In-Time (JIT) sanggup menaikkan kinerja.

38 Java Virtual Machine

39 Tujuan Perancangan Sistem
Bagi pengguna – SO harus dapat digunakan dengan nyaman, mudah dipelajari, handal (reliable), aman, dan cepat. Bagi sistem – SO seharusnya mudah dalam perancangan, penerapan, dan perawatan, serta fleksibel, handal, tanpa kesalahan (error), dan efisien.

40 Mekanisme dan Kebijakan
Mekanisme menentukan bagaimana melakukan sesuatu, kebijakan memutuskan apa yang akan dilakukan. Pemisahan kebijakan dari mekanisme adalah prinsip yang sangat penting. Pemisahan ini memungkinkan fleksibilitas maksimum, yaitu ketika keputusan suatu kebijakan akan diubah di waktu selanjutnya.

41 Implementasi Sistem Dulu, SO ditulis dengan bahasa assembly. Sekarang SO bisa ditulis dengan bahasa pemrograman yang lebih tinggi. Dengan menggunakan bahasa pemrograman tingkat tinggi: Kode bisa lebih cepat ditulis. Kode menjadi lebih padat (compact). Kode lebih mudah dimengerti dan mudah di-debug. SO yang ditulis dengan bahasa pemrograman tingkat tinggi jauh lebih mudah di-porting (diterapkan pada jenis H/W yang berbeda)

42 System Generation (SYSGEN)
SO dirancang pada sebarang kelas mesin; sistem harus dikonfigurasi untuk setiap komputer tertentu yang berbeda-beda. SYSGEN merangkum informasi yang berhubungan dengan konfigurasi tertentu pada suatu sistem H/W. Booting – memulai (menghidupkan) komputer dengan loading (memuat) kernel. Bootstrap program – kode/program kecil yang disimpan dalam ROM yang berfungsi untuk menemukan lokasi kernel, memuatnya ke memori, dan kemudian mengeksekusinya.