BAB IISTRUKTUR SISTEM OPERASI CLOSED SOURCE

3.2 Memahami struktur sistem operasi closed source4.2 Menyajikan struktur sistem operasi closed source

A. Arsitektur sistem operasiArsitektur perangkat lunak adalah struktur-struktur yang menjadi landasan untuk menentukan keberadaan komponen-komponen perangkat lunak, cara komponen-komponen saling berinteraksi dan organisasi komponen-komponen dalam membentuk perangkat lunak. Arsitektur sistem operasiadalaharsitektur perangkat lunak yang digunakan dalam membangun perangkat lunak sistem operasi.

Gambar 2.1Arsitektur Sistem Operasi closed sourceSumber: 2010125ifunsika.blogspot.com

Arsitektur sistem operasi yang terkenal antara lain :

1. Sistem monolitikMerupakan struktur sederhana yang di lengkapi dengan operasi “dual” pelayanan {sistem call} yang di berikan oleh sistem operasi model yang dilakukan dengan cara mengambil sejumlah parameter pada tempat yang telah di tentukan sebelumnya, seperti register atau stack, dan kemudian mengeksekusi suatu instruksi trap tertentu pada monitor mode.

Gambar 2.2. Bagaimana sistem call DibuatSumber: buatkuliah.wordpress.com

a. User program melakukan “Trap” pada kernel,b. Instruktur berpindah dari user mode ke monitor mode dan mentransfer control ke

sistem operasi c. Sistem operasi mengecek parameter-parameter dari pemanggilan tersebut, untuk

menentukan sistem call mana yang memanggil,d. Sistem operasi menunjukan ke suatu table yang berisi slot ke-k yang menunjukan

sistem call K,e. Kontrol akan dikembangkan kepada user program dari, jika sistem call telah

selesai mengerjakan tugasnya.Tatanan ini memberikan suatu struktur dasar dari sistem operasi sebagai berikut :a. Program utama meminta service procedureb. Kumpulan sevice procedure yang di baca leh sistem callc. Kumpulan utility procedure yang membentuk service procedure

Gambar 2.3 Model Struktur Monolitik Sumber: http://www.4shared.com/web/preview/doc/gd_afas6?locale=ar

Pada model ini, tiap-tiap sistem call memiliki satu service procedure. Utility procedure mengerjakan segala sesuatu yang dibutuhkan oleh beberapa service procedure, seperti mengambil data dari user program, seperti terlihat pada gambar di atas.

Kelemahan :a. Karena tidak dapat dipisahkan dan dilokalisasikan maka pengujian dan

penghilangan kesalahanb. sulit, namun praktik pemrograman yang berdisiplin bagus dapat mempermudah

pengembangan.c. Dalam menyediakan fasilitas pengamanan tergolong sulitd. Pemborosan apabila setiap komputer harus menjalankan kernel monolitik sangat

besarsementara sebetulnya tidak membutuhkan semua layanan yang telah disediakan kernel. Tidakfleksibel.

e. Mengakibatkan matinya seluruh sistem karena kekeliruan pemrograman di satu bagian kernel

Keunggulan :a. Layanan dapat dilakukan sangat cepat karena ada di suatu ruang alamat.

2. Sistem berlapisTeknik pendekatan terlapis pada dasarnya dibuat dengan menggunakan pendekatan top down, semua fungsi ditentukan dan dibagi menjadi komponen-komponen. Modularisasi sistem di lakukan dengan cara memecah sistem operasi menjadi beberapa lapis (tingkat).Lapisan terendah (layer 0) adalah perangkat keras dan lapisan teratas (layer N) adalah user interface. Dengan sistem modularisasi, setiap lapisan mempunyai fungsi (operasi) tertentu dan melayani lapisan yang lebih rendah. Tabel dan gambar di bawah ini menunjukkan sistem pendekatan berlapis tersebut. Sistem operasi pertama kali yang yang memakai sistem berlapis adalah THE.

Gambar 2.4 Struktur Sistem Operasi BerlapisSumber: bebas.vlsm.org

Kelemahan :Fungsi – fungsi sistem operasi yang harus diberikan ke masing-masing lapisan harus dilakukan secara hati-hati.

Keunggulan :

Sistem berlapis memiliki semua keunggulan rancangan yang modular, yaitu sistem terbagi dalam beberapa modul. Masing-masing lapisan atau modul itu dapat dirancang, dikode, dan diuji secar independen. Pendekatan berlapis menyederhanakan rancangan, spesifikasi, dan implementasi sistem operasi.

3. Sistem client / serverSistem operasi merupakan kumpulan proses, dalam hal ini proses-proses dikategorikan menjadi server dan client. Server dan client berinteraksi, saling melayani yaitu :

Gambar 2.5 sistem Client ServerSumber: jungkir-walik.blogspot.com

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.

Contoh sistem operasi : Windows 2000 Server, Linux

Kelemahan :a. Layanan dilakukan secara lambat karena harus melalui pertukaran pesanb. Pertukaran pesan dapat menjadi bottleneck

Kelebihan :a. Pengembangan dapat dilakukan secara modularb. Kesalahan (bugs) di satu sub sistem (diimplementasikan sebagai satu proses

tersendiri) tidakmerusak sub sistem-sub sistem lain sehingga tidak mengakibatkan satu sistem mati secara keseluruhan.

4. Sistem mayaKonsep dasar dari mesin virtual ini tidak jauh berbeda dengan pendekatan terlapis, hanya saja konsep ini memberikan sedikit tambahan berupa antarmuka yang menghubungkan perangkat keras dengan kernel untuk tiap-tiap proses, Gambar 2.6

menunjukkan konsep tersebut. Mesin virtual menyediakan antar muka yang identik untuk perangkat keras yang ada. Sistem operasi membuat ilusi untuk beberapa proses, masing-masing mengeksekusi prosessor masing-masing untuk memori (virtual) masing-masing.

(a)Tanpa mesin Virtual (b) dengan mesin VirtualGambar 2.6 Konsep Mesin Virtual a) tanpa mesin virtual b) dengan mesin virtual

Sumber: fazura.wordpress.com

Meskipun konsep ini cukup baik, namun sulit untuk diimplementasikan, ingatbahwa sistem menggunakan metode dual-mode. Mesin virtual hanya dapat berjalan padamonitor-mode jika berupa sistem operasi, sedangkan mesin virtual itu sendiri berjalandalam bentuk user-mode. Konsekuensinya, baik virtual monitor-mode maupun virtualuser-mode harus dijalankan melalaui physical user mode. Hal ini menyebabkan adanyatransfer dari user-mode ke monitor-mode pada mesin nyata, yang juga akan menyebabkan adanya transfer dari virtual user-mode ke virtual monitor-mode pada mesin virtual.Contoh sistem operasi : Windows NT, Linux dengan DOSEMU.

Kelemahan :Implementasi yang efisien merupakan masalah yang sulit karena sistem menjadi besar dan kompleks

Keunggulan :Sistem mesin maya memberikan fleksibilitas tinggi sehingga sampai memungkinkan siste operasi-sistem operasi berbeda dapat dijalankan di mesin maya – mesin maya berbeda oleh pemakai pemakai yang berbeda.

5. Sistem berorientasi objekSistem operasi ini merealisasikan layanan sebagai kumpulan proses dan terstuktur serta memisahkan layanan yang disediakan dan implementasinya.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 menanda di properti objek seperti proses, direktori, berkas. 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.

Gambar 2.7 sistem berorientasi objek

Contoh sistem operasi: Amoeba, Eden, X-Kernel, Windows NT.

Keuntungan : Terstruktur dan memisahkan antara layanan yang disediakan dan implementasinya.

Kerugian : Sistem operasi MS Windows NT telah mengadopsi beberapa teknologi berorientasi objek tetapi belum keseluruhan.

Latihan 2.11. Jelaskan apa yang dimaksud dengan Arsitektur sistem operasi!2. Sebutkan Arsitektur sistem operasi yang terkenal!3. Jelaskan apa yang dimaksud dengan Sistem berorientasi objek!4. Jelaskan kelemahan dan keungulan dari system berlapis!5. Sebutkan tatanan struktur pada system monolitik!

126

126

126

CODELIBRARY

CODELIBRARY

DATA STORACEMEDIUM

DISPLAY PRINTERDATA STORAGEDEVICE

INPUTDEVICE

RAMCPU

MICROINSTRUCTION CODE

WRAPPERWRAPPER

OPERATING SYSTEM DEVICE DRTVERS

APPLICATION

APPLICATION

102

APPLICATIONAPPLICATION

118120

134132130b130a

128 116129

126

114

110

122

124126

104 103

B. Penjadwalan ProcessorPenjadwalan merupakan kumpulan kebijaksanaan dan mekanisme di sistem operasi yang berkaitan dengan urutan kerja yang dilakukan sistem komputer.Penjadwalan bertugas memutuskan :Proses harus berjalan, Kapan dan berapa lama proses itu berjalan.Sasaran utama penjadwalan proses adalah optimasi kinerja menurut kriteria tertentu:1. AdilProses-proses

diperlakukan sama yaitu mendapat jatah waktu prosessor yang sama.2. Efisiensi

Efisiensi dihitung dengan perbandingan /ratio waktu sibuk processor.3. Waktu tanggap

Waktu tanggap berbeda untuk system interaktif dan system waktu nyata. Waktu tanggap system interaktif, yaitu waktu yang dihabiskan dari saat karakter terakhir dari perintah dimasukkan atau transaksi sampai hasil pertama muncul di layar. (Terminal Respone Time) Waktu tanggap system waktu nyata, yaitu : waktu dari saat kejadian(internal dan eksternal) sampai instruksi pertama rutin layanan dimaksud dieksekusi(Event Respone Time) Sasaran penjadwalan adalah meminimalkan waktu tanggap

4. Turn Around TimeYaitu waktu yang yang dihabiskan dari saat program (job) mulai masuk ke system sampai proses diselesaikan system. Turn around Time = Waktu eksekusi + Waktu Menunggu Sasaran penjadwalan adalah meminimalkan turn around time.

5. ThroughputYaitu jumlah kerja yang dapat diselesaikan dalam satu unit waktu.

Sasaran penjadwalan adalah memaksimalkan jumlah job yang diproses persatu interval waktu.

Tipe-tipe Panjadwalan

Gambar 2.8 Posisi Tipe-tipe Penjadwalan suatu sistem operasiSumber: webdiverg3.blogspot.com

1. Penjadwalan jangka pendekBertugas menjadwalkan alokasi processor di antara prosesproses ready di memori utama. Sasaran utama penjadwalan : memaksimumkan kinerja untuk memenuhisatu kumpulan kriteria yang diharapkan.

2. Penjadwalan jangka menengahSetelah eksekusi selama suatu waktu, proses mungkin ditunda, prosesproses tertunda tak dapat membuat suatu kemajuan menuju selesai sampai kondisikondisi yang menyebebkan tertunda dihilangkan. Agar ruang memori dapat bermanfaat. Beberpa proses dipindahkan dari memori utama ke memori sekunder. Aktifitas pemindahan proses yang tertunda ini disebut swapping.Penjadwalan jangka menengah menangani prosesproses swapping.

3. Penjadwalan jangka panjangPenjadwalan jangka panjang bekerja terhadap antrian batch dan memilihbatch berikutnya yang harus dieksekusi. Batch adalah proses-proses dengan penggunaan sumber daya intensif (waktu processor, memori, perangkat Input/output) dan biasanya berprioritas rendah.

Strategi Penjadwalan1. Penjadwalan Non Preemptive

Ketika proses diberi jatah waktu penggunaan processor maka processor tidak dapat diambil alih proses lain, sampai prose situ selesai.

2. Penjadwalan PreemptiveKetika proses diberi jatah jatah waktu penggunaan processor, maka proses tersebut dapat diambil alih proses lain, sehingga proses tersebut disela sebelum selesai, dan harus dilanjutkan menunggu sampai jatah waktu processor tiba untuk prose situ.

Latihan 2.21. Jelaskan apa yang dimaksud dengan Penjadwalan Processor!2. Jelaskan sasaran utama dari penjadwalan processor!3. Jelaskan tipe-tipe penjadwalan processor!

C. Manajemen MemoriMemori adalah pusat dari operasi pada sistem komputer modern, berfungsi sebagai tempat penyimpanan informasi yang harus diatur dan dijaga sebaik-baiknya. Memori adalah array besar dari word atau byte, yang disebut alamat.processormengambil instruksi dari memory berdasarkan nilai dari program counter. Sedangkan manajemen memori adalah suatu kegiatan untuk mengelola memori komputer. Proses ini menyediakan cara mengalokasikan memori untuk proses atas permintaan mereka, membebaskan untuk digunakan kembali ketika tidak lagi diperlukan serta menjaga alokasi ruang memori bagi proses.

Fungsi manajemen memori : Manajemen memori merupakan salah satu bagian terpenting dalam sistem operasi. Memori perlu dikelola sebaik-baiknya agar :1. Utilitasprocessormeningkat.2. Data dan instruksi dapat diakses dengan cepat oleh processor.3. Tercapai efisiensi dalam pemakaian memori yang terbatas.4. Transfer data dari/ke memori utama ke/dariprocessordapat lebih efisien.5. Mengelola informasi yang dipakai dan tidak dipakai.

6. Mengalokasikan memori ke proses yang memerlukan. 7. Mendealokasikan memori dari proses telah selesai. 8. Mengelola swapping atau paging antara memori utama dan disk.1. Isi Memori

Instruksi eksekusi yang umum, contohnya, pertama mengambil instruksi dari memori. Instruksi dikodekan dan mungkin mengambil operand dari memory. Setelah instruksi dieksekusi pada operand, hasilnya ada yang dikirim kembali ke memory. Sebagai catatan, unit memory hanya merupakan deretan alamat memory; tanpa tahu bagaimana membangkitkan (instruction counter, indexing, indirection, literal address dan lainnya) atau untuk apa (instruksi atau data).

a. Pengikatan Alamat (Address Binding)Pengikatan alamat adalah cara instruksi dan data (yang berada di disk sebagai file yang dapat dieksekusi) dipetakan ke alamat memori. pengikatan instruksi dan data ke alamat memori dapat dilakukan pada saat :1) Compile time

Jika lokasi memori diketahui sejak awal, kode absolut dapat dibangkitkan, apabila terjadi perubahan alamat awal harus dilakukan kompilasi ulang.

2) Load timeHarus membangkitkan kode relokasi jika lokasi memori tidak diketahui pada saat waktu kompilasi.

3) Execution timePengikatan ditunda sampai waktu eksekusi jika proses dapat dipindahkan selama eksekusi dari satu segmen memori ke segmen memori lain.

b. Dinamic LoadingUntuk memperoleh utilitas ruang memori, dapat menggunakan dynamic loading. Dengan dynamic loading, sebuah rutin tidak disimpan di memori sampai dipanggil. Semua rutin disimpan pada disk dalam format relocatable load. Mekanisme dari dynamic loading adalah program utama di-load dahulu dan dieksekusi.

c. Dinamic LinkingDinamic linking biasanya digunakan dengan sistem library, seperti language subroutine library. Tanpa fasilitas ini, semua program pada sistem perlu mempunyai copy dari library language di dalam executable image.

d. OverlayTeknik Overlay biasanya digunakan untuk memungkinkan sebuah proses mempunyai jumlah yang lebih besar dari memori fisik daripada alokasi memori yang diperuntukkan. Overlay tidak membutuhkan dukungan khusus dari sistem operasi

2. Ruang Alamat Logika Dan Ruang Alamat FisikAlamat yang dibangkitkan olehprocessordisebut alamat logika (logical address) dimana alamat terlihat sebagai uni memory yang disebut alamat fisik (physical address). Tujuan utama manajemen memori adalah konsep meletakkan ruang alamat logika ke ruang alamat fisik. Hasil skema waktu kompilasi dan waktu pengikatan alamat pada alamat logika dan alamat memori adalah sama. Tetapi hasil skema waktu pengikatan alamat waktu eksekusi berbeda. dalam hal ini, alamat logika disebut dengan alamat maya (virtual address).

3. Swapping

Swapping merupakan pemindahan proses dari memori utama ke disk dan kembali lagi. Sebuah proses harus berada di memori untuk dieksekusi. Proses juga dapat ditukar (swap) sementara keluar memori ke backing store dan kemudian dibawa kembali ke memori untuk melanjutkan eksekusi. Backing store berupa disk besar dengan kecepatan tinggi yang cukup untuk meletakkan copy dari semua memory image untuk semua user, sistem juga harus menyediakan akses langsung ke memory image tersebut.

4. Alokasi BerurutanMemori utama biasanya dibagi ke dalam dua partisi yaitu untuka. Sistem operasi biasanya diletakkan pada alamat memori rendah dengan vektor

interupsib. Proses user yang diletakkan pada alamat memori tinggi.Alokasi proses user pada memori berupa single partition allocation atau multiple partition allocation.

1) Single Partition AllocationPada single partition allocation diasumsikan sistem operasi ditempatkan di memori rendah dan proses user dieksekusi di memori tinggi. Kode dan data sistem operasi harus diproteksi dari perubahan tak terduga oleh user proses.

2) Multiple Partition AllocationPada multiple partition allocation, mengijinkan memori user dialokasikan untuk proses yang berbeda yang berada di antrian input (input queue) yang menunggu dibawa ke memori. Terdapat dua skema yaitu partisi tetap (fixed partition) dimana memori dibagi dalam sejumlah partisi tetap dan setiap partisi berisi tepat satu proses. Jumlah partisi terbatas pada tingkat multiprogramming. Digunakan oleh IBM OS/360 yang disebut Multiprogramming with a Fixed number of Task (MFT). Skema yang kedua adalah partisi dinamis (variable partition) merupakan MFT yang digeneralisasi yang disebut Multiprogramming with a Variable number of Tasks (MVT).

3) FragmentasiFragmentasi Eksternal terjadi pada situasi dimana terdapat cukup ruang memori total untuk memenuhi permintaan, tetapi tidak dapat langsung dialokasikan karena tidak berurutan. Fragmentasi eksternal dilakukan pada algoritma alokasi dinamis, terutama strategi first-fit dan best-fit. Fragmentasi Internal terjadi pada situasi dimana memori yang dialokasikan lebih besar dari pada memori yang diminta tetapi untuk satu partisi tertentu hanya berukuran kecil sehingga tidak digunakan.