STRUKTUR
SISTEM OPERASI
Secara umum, Sistem Operasi adalah software pada lapisan pertama yang ditempatkan pada memori computer pada saat komputer dinyalakan. Sedangkan software-software lainnya dijalankan setelah Sistem Operasi berjalan, dan Sistem Operasi akan melakukan layanan inti umum untuk software-software itu. Layanan inti umum tersebut seperti akses ke disk, manajemen memori, skeduling task, dan antar-muka user. Sehingga masing-masing software tidak perlu lagi melakukan tugas-tugas inti umum tersebut, karena dapat dilayani dan dilakukan oleh Sistem Operasi. Bagian kode yang melakukan tugas-tugas inti dan umum tersebut dinamakan dengan “kernel” suatu Sistem Operasi.
Kalau
sistem komputer terbagi dalam lapisan-lapisan, maka Sistem Operasi adalah
penghubung antara lapisan hardware dan lapisan software. Lebih jauh
daripada itu, Sistem Operasi melakukan semua tugas-tugas penting dalam
komputer, dan menjamin aplikasi-aplikasi yang berbeda dapat berjalan secara
bersamaan dengan lancar. Sistem Operasi menjamin aplikasi software lainnya
dapat menggunakan memori, melakukan input dan output terhadap peralatan lain
dan memiliki akses kepada sistem file. Apabila beberapa aplikasi berjalan
secara bersamaan, maka Sistem Operasi mengatur skedule yang tepat, sehingga
sedapat mungkin semua proses yang berjalan mendapatkan waktu yang cukup untuk
menggunakan prosesor (CPU) serta tidak saling mengganggu.
STRUKTUR SISTEM OPERASI
Sebuah
sistem yang besar dan kompleks seperti sistem operasi modern harus diatur dengan
cara membagi task kedalam komponen-komponen kecil agar dapat berfungsi dengan
baik dan mudah.
Brikut
ini adalah Struktur Sistem Operasi;
1.
Struktur
Sederhana
2.
Sistem
Berlapis (layered system)
3.
Kernel
Mikro
4.
Modular
(Modules)
5.
Mesin
Maya ( Virtual Machine )
6.
Client-Server
Model
7.
Sistem
Berorientasi Objek
1. Struktur
Sederhana
Sistem
operasi sebagai kumpulan prosedur dimana prosedur dapat saling dipanggil oleh
prosedur lain di sistem bila diperlukan. Banyak sistem operasi komersial yang
tidak terstruktur dengan baik. Kemudian sistem operasi dimulai dari yang
terkecil, sederhana dan terbatas lalu berkembang dengan ruang lingkup
originalnya. Contoh dari sistem operasi ini adalah MS-DOS dan UNIX. MS-DOS
merupakan sistem operasi yang menyediakan fungsional dalam ruang yang sedikit
sehingga tidak dibagi menjadi beberapa modul, sedangkan UNIX menggunakan
struktur monolitik dimana prosedur dapat saling dipanggil oleh
prosedur lain di sistem bila diperlukan dan kernel berisi semua layanan yang
disediakan sistem operasi untuk pengguna. Inisialisasi-nya terbatas pada
fungsional perangkat keras yang terbagi menjadi dua bagian yaitu kernel dan
sistem program. Kernel terbagi menjadi serangkaian interface dan device driver
dan menyediakan sistem file, penjadwalan CPU, manajemen memori, dan
fungsi-fungsi sistem operasi lainnya melalui system calls.
Kelebihan Struktur Sederhana:
Layanan
dapat dilakukan sangat cepat karena terdapat di satu ruang alamat.
Kekurangan Struktur Sederhana:
·
Pengujian
dan penghilangan kesalahan sulit karena tidak dapat dipisahkan dan
dilokalisasi.
·
Sulit
dalam menyediakan fasilitas pengamanan.
·
Merupakan
pemborosan bila setiap komputer harus menjalankan kernel monolitik sangat besar sementara sebenarnya tidak memerlukan seluruh layanan yang disediakan kernel.
·
Tidak
fleksibel.
·
Kesalahan
pemograman satu bagian dari kernel menyebabkan matinya seluruh sistem.
Evolusi :
Kebanyakan
UNIX sampai saat ini berstruktur monolitik. Meskipun monolitik, yaitu seluruh
komponen/subsistem sistem operasi terdapat di satu ruang alamat tetapi secara
rancangan adalah berlapis. Rancangan adalah berlapis yaitu secara logik satu
komponen/subsistem merupakan lapisan lebih bawah dibanding lainnya dan
menyediakan layanan-layanan untuk lapisan-lapisan lebih atas. Komponen-komponen
tersebut kemudia dikompilasi dan dikaitkan (di-link) menjadi satu ruang alamat.
Untuk mempermudah dalam pengembangan terutama pengujian dan fleksibilitas,
kebanyakan UNIX saat ini menggunakan konsep kernel loadable modules,yaitu:
Bagian-bagian
kernel terpenting berada di memori utama secara tetap.
Bagian-bagian
esensi lain berupa modul yang dapat ditambahkan ke kernel saat diperlukan dan
dicabut begitu tidak digunakan lagi di waktu jalan (run time).
Contoh :
UNIX berstruktur monolitik, MS-DOS
2. Sistem Berlapis
(layered system)
Sistem
operasi dibentuk secara hirarki berdasar lapisan-lapisan, dimana
lapisan-lapisan bawa memberi layanan lapisan lebih atas. Lapisan yang paling
bawah adalah perangkat keras, dan yang paling tinggi adalah user-interface.
Sebuah lapisan adalah implementasi dari obyek abstrak yang merupakan
enkapsulasi dari data dan operasi yang bisa memanipulasi data tersebut.
Struktur berlapis dimaksudkan untuk mengurangi kompleksitas rancangan dan
implementasi sistem operasi. Tiap lapisan mempunyai fungsional dan antarmuka
masukan-keluaran antara dua lapisan bersebelahan yang terdefinisi bagus.
Sedangkan
menurut Tanenbaum dan Woodhull, sistem terlapis terdiri dari enam lapisan,
yaitu:
Lapis 5
– The operator
Berfungsi
untuk pemakai operator.
Lapis 4
– User programs
Berfungsi
untuk aplikasi program pemakai.
Lapis 3
– I/O management
Berfungsi
untuk menyederhanakan akses I/O pada level atas.
Lapis 2
-Operator-operator communication
Berfungsi
untuk mengatur komunikasi antar proses.
Lapis 1
-Memory and drum management
Berfungsi
untuk mengatur alokasi ruang memori atau drum magnetic.
Lapis 0
-Processor allocation and multiprogramming
Berfungsi
untuk mengatur alokasi pemroses dan switching, multi programming dan pengaturan
prosessor.
Menurut
Stallings, model tingkatan sistem operasi yang mengaplikasikan prinsip ini
dapat dilihat pada tabel berikut, yang terdiri dari level-level dibawah ini:
Level 1
Terdiri
dari sirkuit elektronik dimana obyek yang ditangani adalah register memory
cell, dan gerbang logika. Operasi pada obyek ini seperti membersihkan register
atau membaca lokasi memori.
Level 2
Pada
level ini adalah set instruksi pada prosesor. Operasinya adalah instruksi
bahasa-mesin, seperti menambah, mengurangi, load dan store.
Level 3
Tambahan
konsep prosedur atau subrutin ditambah operasi call atau return.
Level 4
Mengenalkan
interupsi yang menyebabkan prosesor harus menyimpan perintah yang baru
dijalankan dan memanggil rutin penanganan interupsi. Empat level pertama bukan
bagian sistem operasi tetapi bagian perangkat keras. Meski pun demikian
beberapa elemen sistem operasi mulai tampil pada level-level ini, seperti rutin
penanganan interupsi. Pada level 5, kita mulai masuk kebagian sistem operasi
dan konsepnya berhubungan dengan multi-programming.
Level 5
Level
ini mengenalkan ide proses dalam mengeksekusi program. Kebutuhan-kebutuhan
dasar pada sistem operasi untuk mendukung proses ganda termasuk kemampuan
men-suspend dan me-resume proses. Hal ini membutuhkan register perangkat keras
untuk menyimpan agar eksekusi bisa ditukar antara satu proses ke proses
lainnya.
Level 6
Mengatasi
penyimpanan sekunder dari komputer. Level ini untuk menjadualkan operasi dan
menanggapi permintaan proses dalam melengkapi suatu proses.
Level 7
Membuat
alamat logik untuk proses. Level ini mengatur alamat virtual ke dalam blok yang
bisa dipindahkan antara memori utama dan memori tambahan. Cara-cara yang sering
dipakai adalah menggunakan ukuran halaman yang tetap, menggunakan segmen
sepanjang variabelnya, dan menggunakan cara keduanya. Ketika blok yang
dibutuhkan tidak ada dimemori utama, alamat logis pada level ini meminta
transfer dari level 6. Sampai point ini, sistem operasi mengatasi sumber daya
dari prosesor tunggal. Mulai level 8, sistem operasi mengatasi obyek eksternal
seperti peranti bagian luar, jaringan, dan sisipan komputer kepada jaringan.
Level 8
Mengatasi
komunikasi informasi dan pesan-pesan antar proses. Dimana pada level 5
disediakan mekanisme penanda yang kuno yang memungkinkan untuk sinkronisasi
proses, pada level ini mengatasi pembagian informasi yang lebih banyak. Salah
satu peranti yang paling sesuai adalah pipe (pipa) yang menerima output suatu
proses dan memberi input ke proses lain.
Level 9
Mendukung
penyimpanan jangka panjang yang disebut dengan berkas. Pada level ini, data
dari penyimpanan sekunder ditampilkan pada tingkat abstrak, panjang variabel
yang terpisah. Hal nini bertentangan tampilan yang berorientasikan perangkat
keras dari penyimpanan sekunder.
Level 10
Menyediakan
akses ke peranti eksternal menggunakan antarmuka standar.
Level 11
Bertanggung-jawab
mempertahankan hubungan antara internal dan eksternal identifier dari sumber
daya dan obyek sistem. Eksternal identifier adalah nama yang bisa dimanfaatkan
oleh aplikasi atau pengguna. Internal identifier adalah alamat atau indikasi
lain yang bisa digunakan oleh level yang lebih rendah untuk meletakkan dan
mengontrol obyek.
Level 12
Menyediakan
suatu fasilitator yang penuh tampilan untuk mendukung proses. Hal ini merupakan
lanjutan dari yang telah disediakan pada level 5. Pada level 12, semua info
yang dibutuhkan untuk managemen proses dengan berurutan disediakan, termasuk
alamat virtual di proses, daftar obyek dan proses yang berinteraksi dengan
proses tersebut serta batasan interaksi tersebut, parameter yang harus dipenuhi
proses saat pembentukan, dan karakteristik lain yang mungkin digunakan sistem
operasi untuk mengontrol proses.
Level 13
Menyediakan
antarmuka dari sistem operasi dengan pengguna yang dianggap sebagai shell atau
dinding karena memisahkan pengguna dengan sistem operasi dan menampilkan sistem
operasi dengan sederhana sebagai kumpulan servis atau pelayanan.
Dari
ketiga sumber diatas dapat kita simpulkan bahwa lapisan sistem operasi secara
umum terdiri atas 4 bagian, yaitu:
1.
Perangkat
keras
Lebih
berhubungan kepada perancang sistem. Lapisan ini mencakup lapisan 0 dan 1
menurut Tanenbaum, dan level 1 sampai dengan level 4 menurut Stallings.
2.
Sistem
operasi
Lebih
berhubungan kepada programer. Lapisan ini mencakup lapisan 2 menurut Tanenbaum,
dan level 5 sampai dengan level 7 menurut Stallings.
3.
Kelengkapan
Lebih
berhubungan kepada programer. Lapisan ini mencakup lapisan 3 menurut Tanenbaum,
dan level 8 sampai dengan level 11 menurut Stallings.
4.
Program
aplikasi
Lebih
berhubungan kepada pengguna aplikasi komputer. Lapisan ini mencakup lapisan 4
dan lapisan 5 menurut Tanebaum, dan level 12 dan level 13 menurut Stallings.
Lapisan
n memberi layanan untuk lapisan n+1. Proses-proses di lapisan n dapat meminta
layanan lapisan n-1 untuk membangunan layanan bagi lapisan n+1. Lapisan n dapat
meminta layanan lapisan n-1. Kebalikan tidak dapat, lapisan n tidak dapat
meminta layanan n+1. Masing-masing berjalan di ruang alamat-nya sendiri.
Kelanjutan sistem berlapis adalah sistem berstruktur cincin seperti sistem
MULTICS. Sistem MULTICS terdiri 64 lapisan cincin dimana satu lapisan
berkewenangan berbeda. Lapisan n-1 mempunyai kewenangan lebih dibanding lapisan
n. Untuk meminta layanan lapisan n-1, lapisan n melakukan trap. Kemudian,
lapisan n-1 mengambil kendali sepenuhnya untuk melayani lapisan n.
Kelebihan
Sistem Berlapis (layered system):
Memiliki
rancangan modular, yaitu sistem dibagi menjadi beberapa modul & tiap modul
dirancang secara independen.
Pendekatan
berlapis menyederhanakan rancangan, spesifikasi dan implementasi sistem
operasi.
Kekurangan
Sistem Berlapis (layered system):
Fungsi-fungsi
sistem operasi diberikan ke tiap lapisan secara hati-hati.
Contoh: Sistem
operasi yang menggunakan pendekatan berlapis adalah THE yang dibuat oleh
Djikstra dan mahasiswa-mahasiswanya, serta sistem operasi MULTICS.
3. Kernel
Mikro
Metode
struktur ini adalah menghilangkan komponen-komponen yang tidak diperlukan dari
kernel dan mengimplementasikannya sebagai sistem dan program-program level
user. Hal ini akan menghasilkan kernel yang kecil. Fungsi utama dari jenis ini
adalah menyediakan fasilitas komunikasi antara program client dan bermacam
pelayanan yang berjalan pada ruang user.
Kelebihan Kernel
Mikro:
kemudahan
dalam memperluas sistem operasi
mudah
untuk diubah ke bentuk arsitektur baru
kode
yang kecil dan lebih aman
Kekurangan Kernel
Mikro:
kinerja
akan berkurang selagi bertambahnya fungsi-fungsi yang digunakan.
Contoh: sistem
operasi yang menggunakan metode ini adalah TRU64 UNIX, MacOSX dan QNX.
4. Modular (Modules)
Kernel
mempunyai kumpulan komponen-komponen inti dan secara dinamis terhubung pada
penambahan layanan selama waktu boot atau waktu berjalan. Sehingga strateginya
menggunakan pemanggilan modul secara dinamis (Loadable Kernel Modules). Umumnya
sudah diimplementasikan oleh sistem operasi modern seperti Solaris, Linux dan
MacOSX.
Sistem
Operasi Apple Macintosh Mac OS X menggunakan struktur hybrid. Strukturnya
menggunakan teknik berlapis dan satu lapisan diantaranya menggunakan Mach
microkernel.
5. Mesin
Maya ( Virtual Machine )
Mesin
maya mempunyai sistem timesharing yang berfungsi untuk ,menyediakan kemampuan
untuk multiprogramming dan perluasan mesin dengan antarmuka yang lebih mudah.
Struktur
Mesin maya ( CP/CMS, VM/370 ) terdiri atas komponen dasar utama :
Control
Program, yaitu virtual machine monitor yang mengatur fungsi ari prosessor,
memori dan piranti I/O. Komponen ini berhubungan langsung dengan perangkat
keras.
Conventional
Monitor System, yaitu sistem operasi sederhanayang mengatur fungsi dari proses,
pengelolaan informasi dan pengelolaan piranti.
Kelebihan
Mesin Maya ( Virtual Machine ):
Konsep
mesin virtual menyediakan proteksi yang lengkap untuk sumber daya system
sehingga masing-masing mesin virtual dipisahkan mesin virtual yang lain.
Isolasi ini tidak memperbolehkan pembagian sumber daya secara langsung.
Sistem
mesin virtual adalah mesin yang sempurna untuk riset dan pengembangan system
operasi. Pengembangan system dikerjakan pada mesin virtual, termasuk di
dalamnya mesin fisik dan tidak mengganggu operasi system yang normal.
Kekurangan
Mesin Maya ( Virtual Machine ):
Konsep
mesin virtual sangat sulit untuk mengimplementasikan kebutuhan dan duplikasi
yang tepat pada mesin yang sebenarnya.
Contoh:
Sistem
operasi MS-Windows NT dapat menjalankan aplikasi untuk MS-DOS, OS/2 mode teks
dan aplikasi WIN16.
IBM
mengembangkan WABI untuk meng-emulasikan Win32 API sehingga sistem operasi yang
menjalankan WABI dapat menjalankan aplikasi-aplikasi untuk MS-Windows.
Para
pengembang Linux membuat DOSEMU untuk menjalankan aplikas-aplikasi DOS pada
sistem operasi Linux, WINE untuk menjalankan aplikasi-aplikasi MS-Windows.
VMWare
merupakan aplikasi komersial yang meng-abstraksikan perangkat keras intel 80×86
menjadi virtual mesin dan dapat menjalan beberapa sistem operasi lain (guest
operating system) di dalam sistem operasi MS-Windos atau Linux (host operating
system). VirtualBox merupakan salah satu aplikasi sejenis yang opensource.
6. Client-Server
Model
Mengimplementasikan
sebagian besar fungsi sistem operasi pada mode pengguna (user mode). Sistem
operasi merupakan kumpulan proses dengan proses-proses dikategorikan sebagai
server dan client, yaitu :
Server,
adalah proses yang menyediakan layanan.
Client,
adalah proses yang memerlukan/meminta layanan.
Proses
client yang memerlukan layanan mengirim pesan ke server dan menanti pesan
jawaban. Proses server setelah melakukan tugas yang diminta, mengirim hasil
dalam bentuk pesan jawaban ke proses client. Server hanya menanggapi permintaan
client dan tidak memulai dengan percakapan client. Kode dapat diangkat ke level
tinggi, sehingga kernel dibuat sekecil mungkin dan semua tugas diangkat ke
bagian proses pemaka. Kernel hanya mengatur komunikasi antara client dan
server. Kernel yang ini popular dengan sebutan mikrokernel.
Kelebihan
Client-Server Model:
Pengembangan
dapat dilakukan secara modular.
Kesalahan
(bugs) di satu subsistem (diimplementasikan sebagai satu proses) tidak merusak
subsistem-subsistem lain, sehingga tidak mengakibatkan satu sistem mati secara
keseluruhan.
Mudah
diadaptasi untuk sistem tersebar.
Kekurangan
Client-Server Model:
Layanan
dilakukan lambat karena harus melalui pertukaran pesan.
Pertukaran
pesan dapat menjadi bottleneck.
Tidak
semua tugas dapat dijalankan di tingkat pemakai (sebagai proses pemakai).
7. Sistem
Berorientasi Objek
Sisten
operasi merealisasikan layanan sebagai kumpulan proses disebut sistem operasi
bermodel proses. Pendekatan lain implementasi layanan adalah sebagai
objek-objek. Sistem operasu yang distrukturkan menggunakan objek disebut sistem
operasi berorientasi objek. Pendekatan ini dimaksudkan untuk mengadopsi
keunggulan teknologi berorientasi objek. Pada sistem yang berorientasi objek,
layanan diimplementasikan sebagai kumpulan objek. Objek mengkapsulkan struktur
data dan sekumpulan operasi pada struktur data itu. Tiap objek diberi tipe yang
menandadi properti objek seperti proses, direktori, berkas, dan sebagainya. Dengan
memanggil operasi yang didefinisikan di objek, data yang dikapsulkan dapat
diakses dan dimodifikasi. Model ini sungguh terstruktur dan memisahkan antara
layanan yang disediakan dan implementasinya. Sistem operasi MS Windows NT telah
mengadopsi beberapa teknologi berorientasi objek tetapi belum keseluruhan.
Kelebihan
Sistem Berorientasi Objek:
Terstruktur
dan memisahkan antara layanan yang disediakan dan implementasinya.
Kekurangan
Sistem Berorientasi Objek:
Sistem
operasi MS Windows NT telah mengadopsi beberapa teknologi berorientasi objek
tetapi belum keseluruhan.
Contoh sistem
operasi yang berorientasi objek, antara lain : eden, choices, x-kernel, medusa,
clouds, amoeba, muse, dan sebagainya.
No comments:
Post a Comment