overview sistem operasi ( pertemuan ke-1)

OverviewSistem Operasi

(Pertemuan ke-1)

Agustus 2012

Sistem Operasi/20100820 #2

Sistem Operasi?

Adalah program yang mengatur eksekusi program aplikasi

Merupakan penghubung (interface) antara aplikasi dengan perangkat keras

Merupakan jembatan penghubung antara user dengan perangkat keras komputer


Kemampuan apa yang harus dimiliki oleh Sistem Operasi ?

Dapat memberi kenyamanan bagi user dalam memanfaatkan resource komputerSebagai interface user dengan komputer

Dapat mengatur resource komputer (resource manager)Resource komputer dapat dimanfaatkan

secara lebih efisienDapat berkembang (berevolusi)

Dapat dikembangkan atau ditambahkan fungsi atau layanan baru tanpa mengganggu layanan yang telah ada


Layer/Tingkatan Sistem Komputer (1)


Layer/Tingkatan Sistem Komputer (2)

Physical devices

Microprogramming

Machine language

Operating system

Compilers EditorsCommand interpreter

Banking systemAirline

reservationWeb browser

Application programs

Hardware

System programs


Sistem Operasi sebagai Interface antara User dan Komputer (1)

Layanan yang dapat disediakan Sistem Operasi: Mendukung pengembangan program aplikasi

OS menyediakan fasilitas dan layanan (program utility) untuk pengembangan program aplikasi, misal: editor dan debugger

Meng-eksekusi program Load data dan instruksi ke memori Inisialisasi I/O device dan resource lain Atur penjadualan pengeksekusian program

Menyediakan akses ke I/O device OS menyediakan interface yang seragam untuk berbagai

jenis I/O device yang berbeda dengan cara menyembunyikan detail I/O tsb

Programmer cukup menggunakan perintah read dan write sederhana



Layanan yang dapat disediakan Sistem Operasi: (lanjutan) Mengontrol pengaksesan file

OS menyediakan fasilitas untuk mengatur hak akses terhadap file (read, write, hide)

Mengontrol pengaksesan sistem OS dapat memproteksi resource dan data dari user yang

tidak berhak OS mencegah terjadinya rebutan resource

Menyediakan data-data accounting (log) OS memonitor parameter performansi (misal response

time) untuk perbaikan selanjutnya OS mengumpulkan statistik penggunaan resource

untuk keperluan penagihan (pada sistem multi user)



Layanan yang dapat disediakan Sistem Operasi: (lanjutan) Men-deteksi kesalahan/error

Kesalahan H/W, misal:+ Memory error+ Device failure

Kesalahan S/W, misal:+ Arithmetic overflow+ Pembagian dengan nol+ Akses ke lokasi memori terlarang + Kegagalan OS memenuhi request dari program aplikasi

(time out) Memberikan respons terhadap error yang terjadi dengan

efek seminimal mungkin terhadap aplikasi yang sedang berjalan dengan cara:

+ Hentikan program penyebab error+ Mencoba kembali (retry)+ Hanya berupa laporan telah terjadi error


OS Sebagai Resource Manager (1)

Komputer = kumpulan resource yang berfungsi untuk memindahkan, memproses, dan menyimpan data OS bertanggung jawab terhadap aktifitas tersebut

Model kontrol oleh OS = model kontrol tidak lazim, karena OS tidak selamanya menjadi pengontrol: OS = program yang dieksekusi oleh prosesor

Saat OS dieksekusi prosesor yang mengontrol OS Saat program lain (bukan OS) dieksekusi OS

menjadi pengontrol Termasuk mengendalikan prosesor


OS Sebagai Resource Manager (2)

Kernel/nucleus = Bagian OS yang di memori = Fungsi yang sering digunakan dan bagian OS lain yang sedang digunakan


Mengapa Sistem Operasi Ber-evolusi ? Supaya dapat memanfaatkan kemajuan di bidang

teknologi H/W H/W memori (RAM) berkembang sehingga dapat digunakan

cara pengaturan memori lebih baik (model paging atau segment)

OS diperbarui sehingga dapat memanfaatkan kemajuan di bidang H/W tersebut H/W monitor (display) telah berkembang sehingga dapat

menampilkan informasi secara grafis (tidak hanya mode teks) OS dikembangkan sehingga beberapa aplikasi dapat

ditampilkan secara bersamaan dalam “window” Ada penambahan layanan baru

Misal: penambahan tool baru yang dapat meningkatkan performansi OS

Koreksi terhadap kesalahan/bug Apa ciri OS yang baik ? (dilihat dari sisi perancang OS)

tersusun secara modular interface antar modul terdefinisi dengan baik interface antar modul sesederhana mungkin terdokumentasi secara baik


Evolusi Sistem Operasi Serial Processing (1940 – 1950)

User harus mengakses mesin (komputer) secara langsung dan eksekusi job dilakukan satu per satu secara urut dan bergantian

Simple Batch System (1950) Beberapa job (program) yang akan diproses

dikumpulkan menjadi satu (menjadi sebuah batch) oleh operator komputer sebelum diproses oleh komputer

Multiprogrammed Batch System Job (program) yang diproses berjumlah lebih dari

satu dan diproses secara “bersamaan” Time-Sharing System (1961)

Sebuah komputer (support multiprogramming) digunakan oleh lebih dari satu user secara bersamaan untuk mengerjakan interaktif job


Contoh Evolusi Berbagai Sistem Operasi

55

60

65

70

75

80

85

90

95

00

03

IOCS

DOS/360

DOS/VDSE

VS

VS/ESA

OS/360

MVS/370

MVS/XA

MVS/ES

TSO

IBSYS

CTSS

CP/CM5

VM/370

VM/XA

VM/ESA

SYSTEM III

SYSTEM V

SYSTEM V.4

MULTICS

UNIX

UNIXV.7

AIX/370

AIXSUN OS

POSIX

SOLARIS 2

4.1BSD

4.2BSD

4.3BSD

4.4BSD

MACH

OSF/1

AIX/ESA

XENIX MS-DOS 1.0

CP/M

DR/DOS

OS/2WIN 3.0

WIN NT

WIN 2000

WIN 9X

WIN XP

LINUX

RSX-11M

VMS 1.0

VMS 5.4

VMS 7.3

WIN 3.1

SOLARIS 10

RT-11

LINUX 2.6

WIN Server 2003


Evolusi Windows dan Linux

1970 1980 1990 2000

VMS

v1.0

Win

dows NT

3.1

NT

4.0

Win

dows 20

00

Win

dows XP

Serv

er 2

003

1970 1980 1990 2000

UNIX

pub

licUNIX

V6

Linu

x v1

.0v2

.0

v2.2

v2.3

v2.4

v2.6

(see http://www.levenez.com for diagrams showing history of Windows & Unix)

http://www.levenez.com/


Serial Processing ≠ OS Programmer berinteraksi langsung dengan H/W komputer Tanpa sistem operasi Mesin dijalankan dari sebuah konsole yang dilengkapi dengan

lampu display, saklar, peralatan input, dan printer Masalah utama:

Penjadualan: Sebelum menggunakan mesin user harus memesan

terlebih dahulu Jika user memperkirakan job selesai dalam 1 jam dan

ternyata selesai dalam 45 menit mesin menunggu sia-sia selama 15 menit

Jika job tidak selesai dalam waktu yang telah ditentukan harus berhenti bisa jadi harus diulangi dari awal

Waktu setup: Setiap satu job membutuhkan satu persiapan tersendiri

(loading compiler, source program, penyimpanan compiled program, loading dan linking)

Bila terjadi error setup harus dilakukan dari awal lagi boros waktu


Simple Batch System (1)

Simple batch system uniprogramming Tujuan: untuk meningkatkan utilisasi mesin

(komputer) Prinsip kerja:

Digunakan sebuah software (“sistem operasi”) yang disebut “monitor” yang berfungsi untuk mengatur urut-urutan eksekusi job (program)

User tidak langsung berinteraksi dengan komputer

User mengirimkan job melalui card atau pita magnet

Komputer dijalankan oleh operator Setiap job langsung dieksekusi setelah job yang di

depannya selesai dieksekusi tidak ada waktu terbuang



Monitor di-load di lokasi memori tertentu

Punch card



Apa yang dilakukan monitor ?Baca sebuah job yang ada di card atau

tapeTaruh job tersebut ke dalam area program

userSerahkan kontrol (eksekusi) terhadap job

tersebut kepada prosesorBila job selesai ambil alih kontrolKirim hasil job ke device output (printer)Baca job berikutnya



Apa yang dilakukan prosesor ? Eksekusi instruksi (yang merupakan bagian dari

program monitor) yang ada di memori Prosesor sebagai pengendali

Bila program yang dieksekusi adalah perintah untuk membaca job, maka prosesor beralih dari mengeksekusi program monitor menjadi mengeksekusi program job Prosesor berubah dari pengontrol menjadi yang dikontrol

OS Demikian seterusnya sampai seluruh job selesai

dieksekusi


Feature Simple Batch System (1)

Proteksi memori:Area program monitor dilindungi terhadap

pengaksesan oleh program user Bila terjadi pengaksesan ilegal ada pesan

error job dibatalkan eksekusi job berikutnyaTimer:

Setiap job diberi timer job tidak boleh memonopoli resource

Bila waktu habis program dihentikan prosesor mengembalikan kontrol ke monitor


Feature Simple Batch System (2)

Instruksi eksklusif (Privileged instructions) Instruksi tertentu dilindungi dari pengaksesan

oleh program user dan hanya boleh diakses oleh monitor, misal perintah ke I/O

Program user yang akan mengakses I/O device harus melalui monitor Bila user langsung mengakses I/O ada pesan error

kontrol diambil alih oleh monitor Tujuan:

Untuk mencegah jangan sampai suatu program mengakses I/O device yang sedang diakses oleh program lain

Interrupts Fasilitas ini digunakan untuk memperbaiki

perpindahan kontrol antara program monitor dan program user secara fleksibel


Mode pada Simple Batch SystemUser mode

Adalah kondisi pada saat program user (job) sedang dieksekusi oleh prosesor

Protected memory dan privileged instructions tidak boleh diakses

Kernel modeAdalah kondisi pada saat program monitor

(OS) sedang dieksekusi oleh prosesorProtected memory dan priviledged

instructions boleh diakses


Kekurangan Simple Batch System

Apa kekurangan Simple Batch System ?Terjadi overhead:

Sebagian lokasi memori ditempati oleh monitor

Sebagian waktu prosesor digunakan untuk mengeksekusi monitor

Waktu prosesor belum termanfaatkan secara maksimal, mengapa ?+Prosesor sering idle (menganggur)

karena I/O device jauh lebih lambat dibanding prosesor


Contoh kasus Simple Batch System Sebuah komputer akan membaca,

memproses, dan menyimpan kembali sebuah file ke media penyimpan data (melalui I/O) yang menyimpan sejumlah record. Jika: Waktu untuk membaca sebuah file = 15 µS Waktu untuk memproses sebuah file = 1 µS Waktu untuk menyimpan sebuah file = 15 µS

Maka: Total waktu yang diperlukan untuk mengolah

sebuah file = 31 µS Utilisasi CPU = 1/31 = 0.032 = 3.2% 96,8% waktu CPU hanya untuk menunggu !!!


Eksekusi job pada Simple Batch System

Contoh komputer simple batch system : IBM 701 (1950) IBM 704 IBM 7090/7094 (1960) dengan menggunakan

sistem operasi IBSYS


Multiprogrammed Batch System (1)

Multiprogrammed batch system multiprogramming multitasking OS modern

Tujuan: untuk meningkatkan utilisasi prosesor Contoh eksekusi multiprogram dengan 2 buah

program: Program B dieksekusi pada saat program A sedang

mengakses device lain melalui I/O


Multiprogrammed Batch System (2)

Contoh eksekusi multiprogram dengan 3 buah program: Semakin banyak program yang dieksekusi

utilitas prosesor semakin tinggi


Contoh kasus Multiprogrammed Batch System (1)

Ada 3 buah job (program) yang akan dieksekusi melalui sebuah komputer yang mempunyai memori 250 MB (di luar OS), harddisk, terminal, dan printer.

Karakteristik masing-masing job adalah sbb:



Hasil pengujian ditampilkan dalam Histogram utilitas sbb:



Hasil perbandingan penggunaan uniprogramming dan multiprogramming terhadap utilitas resource adalah sbb:



Apa yang dapat anda simpulkan dari histogram utilitas tersebut ?Waktu eksekusi multiprogramming 2

kali lebih cepat dibanding uniprogramming

Utilitas setiap resource komputer pada multiprogramming lebih tinggi daripada uniprogramming

............


Time Sharing System (1)

Time sharing system interactive mode multi user

Time sharing system adalah: Adalah sistem yang membagi waktu prosesor

kepada sejumlah user, sehingga semua user dapat mengakses resource komputer secara bersamaan melalui terminal (keyboard dan display) masing-masing

Merupakan sistem multiprogramming yang dimanfaatkan untuk menangani beberapa job interaktif

Bila terdapat n user, maka setiap user mendapatkan giliran waktu prosesor sebanyak 1/n dalam satu putaran

User akan merasa “seolah-olah” menggunakan sebuah komputer pribadi, mengapa…?


Time Sharing System (2)

• Mengapa timbul gagasan untuk membuat sistem model time sharing ?• Komputer telah dapat digunakan untuk

melakukan multiprogramming Pada tahun 1960 ukuran komputer sangat besar

dan sangat mahal tidak realistis bila satu user satu komputer

Contoh: CTSS Compatible Time-Sharing System (CTSS)

merupakan sistem operasi model time sharing pertama yang dikembangkan di MIT yang dijalankan pada komputer IBM 709 (th 1961) dan IBM 7094

CTSS dapat digunakan oleh 32 user bersama-sama


Contoh Kasus Time Sharing System (1)

Sebuah komputer CTSS mempunyai memori berkapasitas 32.000 word masing-masing 36 bit

Program monitor berukuran 5.000 word, sehingga memori yang tersisa untuk user sebanyak 27.000 word

Setiap program user selalu diletakkan pada alamat 5.000

Komputer menghasilkan clock interrupt setiap 0,2 detik Setiap user memperoleh slot waktu sebesar 0,2 detik

Terdapat 4 user yang mempunyai job dan membutuhkan memori sbb: JOB1=15.000, JOB2 = 20.000, JOB3 = 5.000, dan JOB4 = 10.000 Ruang memori yang tersedia < jumlah total memori

yang dibutuhkan user Data user di memori yang akan ditimpa oleh data user

lain harus dipindahkan ke harddisk



Urut-urutan eksekusi job:



Keterangan gambar:(a) JOB1 (15 K) dieksekusi dan menempati alamat 5.000 –

20.000(b) JOB2 (20 K) dieksekusi dan menempati alamat 5.000 –

25.000 semua JOB1 dipindah ke disk(c) JOB3 (5 K) dieksekusi dan menempati alamat 5.000 –

10.000 sebagian JOB2 dipindah (tidak semua) ke disk hemat waktu penulisan(d) JOB1 (15 K) dieksekusi lagi dan menempati alamat

5.000 – 20.000 JOB3 dan sebagian JOB2 dipindah ke disk(e) JOB4 (10 K) dieksekusi dan menempati alamat 5.000 –

15.000 sebagian JOB1 dipindah ke disk(f) JOB2 (20 K) dieksekusi lagi dan menempati alamat

5.000 – 25.000 semua JOB4 dan bagian JOB1 dipindah ke disk.

Bagian JOB2 di disk dipindahkan ke memori


Permasalahan Pada Time Sharing

Bagaimana cara mencegah agar suatu program user tidak dapat mengakses data user lain ?

Bagaimana cara agar suatu file tidak dapat diakses oleh user yang tidak berhak ?

Bagaimana cara mencegah agar tidak terjadi rebutan resource (misal printer dan harddisk) ?

Ingin tahu jawabannya…… Ikuti terus perkuliahan ini, don’t miss

it……… !


Referensi:

[STA05]Stallings, William. 2009. Operating System: Internal and Design Principles. 6th edition. Prentice Hall

overview sistem operasi ( pertemuan ke-1)

Documents