Tugas 1 Sistem Operasi

Operating system (OS) atau yang sering disebut sistem operasi adalah sekumpulan perintah dasar yang berperan untuk menjalankan dan mengoperasikan komputer.  Sistem operasi juga dikenal sebagai program yang berperan sebagai penghubung antara manusia (brainware)  dengan perangkat keras komputer (hardware). Tanpa sistem operasi, pengguna tidak dapat menjalankan program aplikasi pada komputer mereka, kecuali program aplikasi booting.

Sistem operasi menawarkan sejumlah layanan untuk sistem program, user interface, program aplikasi dan perangkat keras. Aplikasi mengakses layanan ini melalui sistem panggilan dan driver dari perangkat Hardware. Melalui sistem panggilan, aplikasi dapat meminta layanan dari sistem operasi, melewati parameter, dan menerima hasil operasi. Pengguna juga dapat berinteraksi dengan sistem operasi menggunakan beberapa jenis perangkat lunak atau perangkat keras yang menawarkan user interface (UI), seperti keyboard, mengetik perintah untuk Command Line Interface (CLI) atau menggunakan keyboard dan mouse dengan Graphical User Interface (GUI).

Layanan Sistem Operasi

Ada 6 layanan pada system operasi adalah sebagai berikut :

1.       Pembuatan Program

Sistem operasi menyediakan berbagai fasilitas yang membantu programer dalam membuat program seperti editor. Walaupun bukan bagian dari sistem operasi, tapi layanan ini diakses melalui sistem operasi.

2.       Eksekusi Program

Sistem harus bisa me-load program ke memori, dan menjalankan program tersebut. Program harus bisa menghentikan pengeksekusiannya baik secara normal maupun tidak (ada error). Instruksi-instruksi dan data-data harus dimuat ke memori utama, perangkat-parangkat masukan/ keluaran dan berkas harus di-inisialisasi, serta sumber-daya yang ada harus disiapkan, semua itu harus di tangani oleh sistem operasi.

3.       Pengaksesan Perangkat I/O

Program yang sedang dijalankan kadang kala membutuhkan I/O. Untuk efisiensi dan keamanan, pengguna biasanya tidak bisa mengatur peranti I/O secara langsung, untuk itulah sistem operasi harus menyediakan mekanisme dalam melakukan operasi I/O. Sistem Operasi harus mengambil alih sejumlah instruksi yang rumit dan sinyal kendali menjengkelkan agar pemrogram dapat berfikir sederhana dan perangkat pun dapat beroperasi.

4.       Pengaksesan Terkandali terhadap Berkas

Disediakannya mekanisme proteksi terhadap berkas untuk mengendalikan pengaksesan terhadap berkas, Program harus membaca dan menulis berkas, dan kadang kala juga harus membuat dan menghapus berkas.

5.       Deteksi dan Memberi Tanggapan Terhadap Kesalahan (error detection)

Sistem operasi harus selalu waspada terhadap kemungkinan error. Error dapat terjadi di CPU dan memori perangkat keras, I/O, dan di dalam program yang dijalankan pengguna. Untuk setiap jenis error sistem operasi harus bisa mengambil langkah yang tepat untuk mempertahankan jalannya proses komputasi. Jika muncul permasalahan muncul pada sistem komputer maka sistem operasi harus memberikan tanggapan yang menjelaskan kesalahan yang terjadi serta dampaknya terhadap aplikasi yang sedang berjalan.

6.       Pencatatan (Akunting)

Sistem Operasi yang bagus mengumpulkan data statistik penggunaan beragam sumber-daya dan memonitor parameter kinerja.

Struktur Dasar Sistem Operasi

1.       Sistem Monilitik (Monolithic System)

Sistem operasi sebagai kumpulan prosedur dimana prosedur dapat saling dipanggil oleh prosedur lain di sistem bila diperlukan. Kernel berisi semua layanan yang disediakan sistem operasi untuk pemakai. Sistem operasi ditulis sebagai sekumpulan prosedur (a collection of procedures), yang dapat dipanggil setiap saat oleh pemakai saat dibutuhkan.

Kelemahan dari system ini adalah sebagai berikut :

·         Pengujian dan penghilangan kesalahan sulit karena tidak dapat dipisahkan dan dialokasikan.

·         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.

Keunggulan dari system ini adalah layanan dapat dilakukan sangat cepat karena terdapat di satu ruang alamat.

2.       Sistem Berlapis (Layered System)

Sistem operasi dibentuk secara hirarki berdasar lapisan-lapisan, dimana lapisan-lapisan bawah memberi layanan lapisan lebih atas. 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.

Lapis-lapis dalam sistem operasi ada 6 lapis, 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-operatot 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, multiprogramming dan pengaturan prosessor.

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.

Keunggulan dari system ini adalah :

·         Memiliki semua keunggulan rancangan modular, yaitu sistem dibagi menjadi beberapa modul dan tiap modul dirancang secara independen. Tiap lapisan dapat dirancang, dikode dan diuji secara independen.

·         Pendekatan berlapis menyederhanakan rancangan, spesifikasi dan implementasi sistem operasi.

Kelemahan dari system ini adalah Fungsi-fungsi sistem operasi harus diberikan ke tiap lapisan secara hati-hati.

3.       Sistem Client-Server

Server adalah proses yang menyediakan layanan, dan Client adalah proses ayng memerlukan/meminta layanan. Keunggulan Pengembangan dapat dilakukan secara modular. Kesalahan (bugs) di satu subsistem tidak merusak subsistem-subsistem lainnya. Mudah diadaptasi untuk sistem tersebar. Kelemahan Layanan dilakukan lamat karena harus melalui pertukaran pesan.Pertukaran pesan dapat menjadi botleneck.

Evolusi Sistem Operasi

1.       Serial Processing (1940 – 1950)

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

Sistem awal ini menunjukan 2 masalah utama, yaitu:

·         Scheduling:

User bisa mendapatkan masalah dan tidak bisa menyelesaikannya, tetapi dipaksa untuk berhenti sebelum menyelesaikan masalahnya.

·         Setup Time

Sebuah program yang dipanggil Job, dapat terlibat memuat compiler ditambah high-level language program (source code) ke dalam memory. Menyimpan program yang sudah dicompile (object program) dan memuat serta menghubungkan object program dengan fungsi umum. Mode operasi ini bisa diistilahkan sebagai Serial Processing.

2.       Simple Batch System (1950)

Beberapa job (program ) yang akan diproses, dikumpulkan menjadi satu (menjadi sebuah batch) oleh operator komputer sebelum diproses oleh komputer. Ide utama di balik skema simple batch-processing adalah penggunaan bagian dari perangkat lunak yang dikenal sebagai monitor. Dengan jenis OS ini, pengguna tidak lagi memiliki akses langsung ke prosesor. Sebaliknya, pengguna menyerahkan Job pada kartu atau tape ke komputer operator, yang memaketkan Job bersama-sama secara berurutan dan menempatkan seluruh paket pada perangkat input, untuk digunakan oleh monitor. Setiap program akan dibangun untuk kembali ke monitor bila itu selesai mengolah, di mana titik monitor secara otomatis mulai memuat program berikutnya.

3.       Multiprogrammed Batch System

Job (program) yang diproses berjumlah lebih dari satu dan diproses secara bersamaan. salah satu teknik penjadwalan dimana tugas (task) yang sedang berjalan tetap berjalan sampai ia melakukan operasi yang membutuhkan waktu untuk menunggu respon dari luar (external event), misalnya membaca data dari disket/CD/dsb, atau sampai komputer memaksa untuk menukar tugas yang sedang berjalan dengan tugas lainnya. Sistem operasi yang yang menggunakan multi-program sebagai scheduler-nya bertujuan untuk memaksimalkan penggunaan CPU.

4.       Time-Sharing System (1961)

Sebuah komputer (support multiprogramming) digunakan oleh lebih dari satu user secara bersamaan untuk mengerjakan interaktif job. Dalam sistem time-sharing, beberapa pengguna secara bersamaan mengakses sistem melalui terminal, dengan interleaving OS pelaksanaan setiap program pengguna dalam ledakan pendek atau kuantum komputasi. Jadi, jika ada n pengguna aktif meminta layanan pada satu waktu, setiap pengguna hanya akan melihat pada 1 / n rata-rata kapasitas komputer yang efektif, tidak termasuk OS overhead.

Komponen Utama dalam Sistem Operasi

1.       Process Management

Proses adalah sebuah program yang sedang dieksekusi. Sebuah proses membutuhkan beberapa sumber daya untuk menyelesaikan tugasnya. Sumber daya tersebut dapat berupa CPU time, memori, berkas-berkas, dan perangkat-perangkat Masukan/Keluaran. Sistem operasi mengalokasikan sumber daya-sumber daya tersebut saat proses itu diciptakan atau sedang diproses/dijalankan. Ketika proses tersebut berhenti dijalankan, sistem operasi akan mendapatkan kembali semua sumber daya yang bisa digunakan kembali. Sistem operasi bertanggung-jawab atas aktivitas-aktivitas yang berkaitan dengan managemen proses seperti :

·         Membuat dan menghapus proses pengguna dan sistem proses.

·         Menunda atau melanjutkan proses.

·         Menyediakan mekanisme untuk proses sinkronisasi.

·         Menyediakan mekanisme untuk proses komunikasi.

·         Menyediakan mekanisme untuk penanganan deadlock.

2.       Input/Output  Management

Sering disebut device manager. Menyediakan device driver yang umum sehingga operasi Masukan/Keluaran dapat seragam (membuka, membaca, menulis, menutup). Contoh: pengguna menggunakan operasi yang sama untuk membaca berkas pada perangkat keras, CD-ROM dan floppy disk. Komponen Sistem Operasi untuk sistem Masukan/Keluaran:

·         Penyangga: menampung sementara data dari/ke perangkat Masukan/Keluaran.

·         Spooling: melakukan penjadualan pemakaian Masukan/Keluaran sistem supaya lebih efisien (antrian dsb.)

·  Menyediakan driver: untuk dapat melakukan operasi rinci untuk perangkat keras Masukan/Keluaran tertentu

3.       Memory Management

Memori utama atau lebih dikenal sebagai memori adalah sebuah array yang besar dari word atau byte, yang ukurannya mencapai ratusan, ribuan, atau bahkan jutaan. Setiap word atau byte mempunyai alamat tersendiri. Memori utama berfungsi sebagai tempat penyimpanan instruksi/data yang akses datanya digunakan oleh CPU dan perangkat Masukan/Keluaran. Memori utama termasuk tempat penyimpanan data yang yang bersifat volatile -- tidak permanen -- yaitu data akan hilang kalau komputer dimatikan.

4.       File Management

Kumpulan informasi yang berhubungan, sesuai dengan tujuan pembuat berkas tersebut. Umumnya berkas merepresentasikan program dan data. Berkas dapat mempunyai struktur yang bersifat hirarkis (direktori, volume, dll.). Sistem operasi mengimplementasikan konsep abstrak dari berkas dengan mengatur media penyimpanan massa, misalnya tapes dan disk.

5.       Protection System

Proteksi mengacu pada mekanisme untuk mengontrol akses yang dilakukan oleh program, prosesor, atau pengguna ke sistem sumber daya. Mekanisme proteksi harus:

·         Membedakan antara penggunaan yang sudah diberi izin dan yang belum.

·         Menspesifikasi kontrol untuk dibebankan/diberi tugas.

·         Menyediakan alat untuk pemberlakuan system

6.      Networking

Sistem terdistribusi adalah sekumpulan prosesor yang tidak berbagi memori, atau clock. Setiap prosesor mempunyai memori dan clock tersendiri. Prosesor-prosesor tersebut terhubung melalui jaringan komunikasi Sistem terdistribusi menyediakan akses pengguna ke bermacam sumber-daya sistem. Akses tersebut menyebabkan peningkatan kecepatan komputasi dan meningkatkan kemampuan penyediaan data.

7.       Command Interpreter System

Sistem Operasi menunggu instruksi dari pengguna (command driven). Program yang membaca instruksi dan mengartikan control statements umumnya disebut: control-card interpreter, command-line interpreter dan terkadang dikenal sebagai shell. Command-Interpreter System sangat bervariasi dari satu sistem operasi ke sistem operasi yang lain dan disesuaikan dengan tujuan dan teknologi perangkat Masukan/Keluaran yang ada. Contohnya: CLI, Windows, Penbased (touch), dan lain-lain.