Materi Perkuliahan dan Pembalajaran Sistem Operasi - BAB 2

Pada bahasan BAB 1 materinya mencangkup dari Pengenalan Sistem Operasi dan Konsep dan Struktur Sistem Komputer tersebut dan di Bab ke-2 lanjut dengan cakupan pembahasan dari konsep dan struktur serta proses sistem operasi.

Baca juga : Materi sistem operasi apa saja yang harus dipelajari

Evolusi Sistem Operasi

• OS sederhana.
• Simple Batch System.
• Multiprogrammed Batch System.
• Time- Sharing System.
• Time-Sharing System.
• Parallel System.
• Real-Time System.
• Distributed System.

OS Sederhana

•  Program tunggal, satu user, satu mesin komputer (CPU) : komputer generasi pertama, awal mesin PCs, controller, lift, Playstation etc.
• Problem : terbatas pemakaianya

 

Simple Batch System

• Memakai seorang operator >> user !=(tidak sama) operator
• Menambahkan card reader
• Mengurangi waktu setup : batch jobs yang mirip atau sama
• Automatic job sequencing, secara kontrol akan ditransfer dari satu job ke job lain. >> Bentuk Os primitif.
• Resident monitor :

1. Fungsi monitor : awal (initial) melakukan kontrol.
2. Transfer control ke job (pertama).
3. Setelah job selesai, control kembali ke monitor.

• Control cards : mengatur batch jobs.

Baca Juga : Materi perkuliahan sitem operasi bab 1

 

Multiprograming Batch System

• Beberapa jobs disimpan di memori pada saat bersamaan, dan CPU melakukan multiplexing ke jobs-jobs tersebut.
  

 

Fitur OS yang Dibutuhkan dalam multiprograming

• I/O rutin dikendalikan dan diatur oleh sistem.
• Memory management, sistem harus mengalokasikan memori untuk beberapa jobs sekaligus.
• CPU Scheduling, Sistem harus memilih jobs mana yang telah siap akan dijalankan.
• Alokasikan dari I/O devices untuk jobs dan proteksi bagi I/O device tersebut.
• Sistem menjadi lebih complex.

 

Time Sharing System

• CPU melakukan multiplex pada beberapa jobs yang berada di memory dan disk.
• CPU hanya dialokasikan kepada jobs yang telah siap dan berada di memori.
• Besar memori masih sangat terbatas.
• Komunikasi On-line (interaktif) antara user dan sistem jika OS telah selesai mengeksekusi satu perintah, menunggu perintah berikut bukan dari "Card Reader" tapi dari terminal user.
• Online System harus terseddia bagi user yang akan mengakses data dan kode.

 

Paralel System

• Sistem multiprosesor : suatu sistem yang memiliki lebih dari 1 prosesor.
• Menggunakan bus, clock, memori dan peralatan lainya secara bersama-sama.
• Setiap prosesor mengerjakan jenis jobs yang berbeda.
• Mempunyai sifat :

1. Symetric multiprocessing : masing-masing prosesor mempunyai sistem operasi yang sama.
2. Asymetric multiprocessing : satu prosesor berfungsi sebagai master dan yang lainya berfungsi sebagai slave. Master prosesor bertugas mengatur jadwal dan mengalokasikan job tiap slave prosesor.

 

Distributed System

• Distribusikan kemampuan komputasi dan resource ke berbagai komputer di jaringan.
• Manfaat distributed System :

1.  Resouce Sharing
2. Waktu Komputasi cepat-load sharing
3. Reliability
4. Komunikasi.

 

Real-Time System

• Digunakan sebagai control device untuk aplikasi khusus (misalkan medical imaging system, industria; control process dll).
• Kemampuan untuk beroperasi, response dalam batasan "waktu tertentu" seperti : OS harus sederhana, cepat, dan dapat memenuhi jadwal task (Scheduling dll).
• Bentuk Real Time System :

1. Hard real-time : menjamin critical task selesai tepat waktu .
2. Soft real-time : memberikan prioritas pada critical tas tersebut selesai dikerjakan.

 

Struktur Sistem Operasi

• Komponen Sistem.
• Layanan sistem Operasi.
• System Calls.
• Program System.
• Struktur System.
• Virtual Machines.
• System Design dan implementation.
• System Generation.

 

Komponen Sistem Secara Umum

• Manajemen Proses.
• Manajemen Main Memory.
• Manajemen File.
• Manajemen I/O System
• Manajemen Secondary Storage
• Jaringan.
• Sistem Proteksi.
• Command-Interpreter System.

 

Manajemen Proses

• Proses adalah sebuah program yang sedang dijalankan (eksekusi).
• Suatu proses memerlukan resource pada saat eksekusi : CPU Time, Memory, Files dan I/O Devices.
• Sistem operasi bertanggung jawab terhadap aktifitas yang berhubungan dengan manajemen proses seperti:

1. Proces Creation dan Delection.
2. Process Suspension (block) dan Resumption.
3. Mekanisme proses Sinkronisasi, Komunikasi dan penanganan deadlock.

 

Manajemen Main-Memory

• Memory sebagai tempat penyimpanan intruksi/data dari program.

1. Storage yang cepat sehingga dapat mengimbangi kecepatan eksekusi intruksi CPU.
2. Terdiri dari "Array of Words/Byte" yang besar.
3. Address digunakan untuk mengakses data (shared oleh CPU dan I/O  devices).

• Umumnya main memory bersidat "Volatile" atau tidak permanent. Isinya akan hilang jika komputer dimatikan.
• Manajemen memori :

1. Melacak pemakaian memori (siapa dan berapa besar).
2. Memilih program mana yang akan diload ke memori.
3. Alokasi dan De-alokasi memori fisik untuk program.

 

Manajemen Secondary-Storage

• Secondary storage : penyimpanan permanen

1. Kapasitas harus besar untuk penyimpanan semua program dan data.
2. Secondary storage dapat dijadikan "backup" storage main memory supaya dapat menjalankan banyak program.
3. Umumnya menggunakan "magnetik disk" (hard disk).

• OS bertanggung jawab untuk manajemen disk :

1. Manajemen ruang kosong.
2. Alokasi storage.
3. Penjadwalan disk.

 

Manajemen I/O System

• Sering disebut device manager.

1. Menyediakan "device driver" yang umum sehingga operasi.
2. I/O dapat seragam (open, read, write, close) Contoh : User menggunakan operasi yang sama untuk readfile pada hard disk, CD-ROM dan floopy disk sama.

• Komponen OS untuk sistem I/O.

1. Buffer : menampung sementara data dari/ke I/O device.
2. Spooling : melakukan scheduling pemakaian I/O sistem supaya lebh efesien (antrian dsb)
3. Menyediakan "driver" untuk dapat melakukan operasi "rinci" (detail) untuk hardware I/O tertentu.

Manajemen File

• File : kumpulan informasi yang berhubungan (sesuai dengan tujuan file tersebut).
• File dapat mempunyai struktur yang bersidat hirarkis (direktori, volume dll).
• OS bertanggug jawab :

1. Membuat dan menghapus file.
2. Membuat dan menghapus directory.
3. Dukungan primitif untuk manipulasi file dan directory.
4. Pemetaan file ke dalam secondary storage.
5. Backup file ke media storage yang stabil (nonvolatile).

Jaringan  (Sistem Distribusi)

• Sistem distribusi : kumpulan beberapa prosesor yang tidak membagi prosesor atau clock, masing-masing prosesor memiliki memori sendiri.
• Prosesor di dalam sistem dihubungkan melalui suatu jaringan komunikasi dan komunikasi berlangsung dengan menggunakan suatu protokol.
• Akses sumber daya yang digunakan bersama, mengijinkan :

1. Mempercepat komputasi (computation speed-up).
2. Peningkatan ketersediaan data (Increased Data avaibility).
3. Peningkatan keandalan (enchanced reliability).

Sistem Proteksi

• Proteksi mengacu pada mekanisme mengontrol akses yang dilakukan oleh program, prosesor atau pengguna sistem sumber daya (Resource System).
• Mekanisme proteksi harus :

1. Membedakan antara pengguna yang sudah di beri izin dan yang belum.
2. Menetapkan kontrol untuk diterapkan.
3. Menyediakan tujuan dari pelaksanaan proteksi.

Command-Interprete System

• OS : menunggu intruksi dari user (command driven). Program yang membaca intruksi dan mengartikan keinginan user(lebih dari sejenis). Contoh :  Control card interpreter, Command line interpreter .
• Pada shell (UNIX) sangat bervariasi dari satu OS ke OS yang lain dan disesuaikan dengan tujuan, teknologi I/O devices yang ada. CLI, Windows, Ped-Based (touch) etc.

Layanan Sistem Operasi

• Eksekusi program >> Kemampuan sistem untuk "load" program ke memori dan menjalankan program.
• Operasi I/O >> User tidak dapat secara langsung mengakses H/W resources, OS harus menyediakan mekanisme untuk melakukan operasi I/O atas nama user.
• Manipulasi File-System >> Kemampuan program untuk operasi pada file (to read, write,creae, and delete files).

Layanan Sistem Operasi Lanjutan

• Komunikasi >> Pertukaran data/informasi antara dua atau lebih proses yang berada pada satu komputer atau lebih.
• Deteksi Error >> Menjaga kestabilan sistem dengan mendekti "error" hardware maupun operasi.
• Penggunaan System yang efesien.

1. Proteksi : Menjamin akses ke sistem resources dikendalikan (user dikontrol akses ke sistem).
2. Accounting : merekam kegiatan users, jatah pemakaian resources (fairness atau policy).

System Call

• System call >> Menyediakan interface antara program (user program yang berjalan) dan bagian sistem operasi.
• System call menjadi jembatan antara proses dan sistem operasi.
• System call ditulis dalam assembly language(machine spesific) atau bahasa tingkat tinggi yang dapat mengendalikan mesin.

Kategori atau Tipe System Calls

• Kontrol Proses.
• Manipulasi File.
• Manajemen Device.
• Informasi Lingkungan.
• Komunikasi.

Kontrol Proses

Hal yang dilakukan kontrol proses:

• Mengakhiri(end) dan membatalkan (abort)
• Mengambil (load) dan eksekusi (excute).
• Membuat dan mengakhiri proses.
• Menetukan dan mengeset atribut proses
• Wait for tima
• Wait event, signal event.
• Mengalokasikan dan membebaskan memori.

Manipulasi File

Hal yang dilakukan Manipulasi File :

• Membuat dan menghapus file.
• Membuka dan menutup file.
• Membaca, menulis dan mereposisi file.
• Menentukan dan mengeset atribut file.

Manajemen Device

Hal yang dilakukan Manajemen Device :

• Meminta dan membebaskan device.
• Membaca, menulis dan mereposisi device.
• Menetukan dan mengeset atribut device.

Informasi Lingkungan

Hal yang dilakukan Informasi Lingkungan :

• Mengambil atau mengeset waktu atau tanggal.
• Mengambil atau mengeset sistem data.
• Mengambil atau mengeset proses, file atau atribut-atribut device.

Komunikasi

 Hal yang dilakukan komunikasi :

• Membuat dan menghapus sambungan komunikasi.
• Mengirim dan menerima pesan.
• Mentransfer status informasi.

Program Sistem

• Program sistem menyediakan kemudahan pengembangan dan eksekusi program.
• Kategori program sistem :

1. Manipulasi File.
2. Informasi status
3. Modofikasi File.
4. Dukungan bahasa pemrograman.
5. Loading dan eksekusi program.
6. Komunikasi.
7. Aplikasi program.

• Kebanyakn user memandang sistem operasi sebagai program sistem, bukan sebagai "actua system calls".

Struktur Sistem Operasi

• Struktur sistem operasi : Metode untuk mengorganisir dan membangun sistem operasi contoh : MS-DOS.
• Saat dirancang kemampuan PC sangat minimal.
• MS-DOS dibuat dengan menyediakan "fungsional" dari OS sebanyak mungkin pada resouces yang sangat terbatas (memori).

Perangcangan Sistem

Tujuan Perancangan Sistem

• Tujuan User >> Sistem Operasi mudah digunakan, mudah dipelajari,handal, aman dan cepat.
• Tujuan Sistem >> Sistem Operasi mudah didesain, diimplementasikan dan dikelola, memiliki fleksibilitas, handal, bebas kesalahan dan efesien.

Implementasi Sistem

• Secara traditional ditulis dalam bahasa assembly, tetapi saat ini sistem operasi dapat ditulis dalam bahasa tingkat tinggi.
• Kode yang ditulis dalam bahasa tingkat tinggi :

1. Dapat ditulis secara cepat.
2. Lebih compact.
3. lebih mudah dipahami.

• Sistem Operasi jauh lebih mudah untuk di port (dipindahkan ke hardware lain) jika ditulis dalam bahasa tingkat tinggi. 

System Generation (SYSGEN)

• Sistem operasi didesain untuk dijalankan pada berbagai kelas mesin. Sistem harus dikonfigurasi untuk setiap komputer secara spesifik.
• Program SYSGEN memiliki informasi dalam mengkonfigurasi sistem hardware secara spesifik.
• Booting >> awal komputer diaktifkan dengan melakukan loading kernel.
• Bootstrap program >> Kode yang disimpan di ROM yang dapat ditempatkan pada kernel, di load ke memori dan memulai eksekusi.

Lanjut Bab 3 : Materi Perkuliahan dan Pembelajaran Sistem Operasi BAB 3

Terimakasih Semoga bermanfaat.