Sistem Operasi TIKB1023 Munengsih Sari Bunga Politeknik Indramayu. TIKB1023/Minggu 2/SO/MSB

(1)

Sistem Operasi – TIKB1023 Munengsih Sari Bunga Politeknik Indramayu

(2)

1. Operasi Sistem Komputer

 Sistem komputer modern berisi CPU dan sejumlah device

controller yg dihubungkan melalui bus yg menyediakan adanya pemakaian memori secara bersama-sama.

(3)

1.1. Siklus Instruksi

 Dilakukan melalui 2 tahap: 1. Mengambil instruksi (instruction fetch) dari memori. 2. Instruction execution.  Program counter (PC) menyimpan alamat instruksi yg akan diambil.

 Nilai PC akan berubah ke instruksi berikutnya yg akan diambil. Mulai Mengambil instruksi berikutnya Eksekusi instruksi tersebut Selesai fetch cycle instruction cycle

(4)

Contoh



Instruksi suatu komputer

mengandung 16 bit word memori, dan

PC pertama kali bernilai 300.

prosesor akan mengambil instruksi di

memoi pada alamat 300, yg

kemudian dilanjutkan dg 301, 302,

303, dst.. Instruksi yg diambil akan

(5)

(6)

1.2. Interrupt

 Merupakan sinyal dari peralatan luar atau

permintaan dari program untuk melaksanakan suatu tugas khusus.

 Jika interrupt terjadi, maka program dihentikan terlebih dahulu untuk menjalankan rutin interrupt.

 Ketika program yg sedang berjalan dihentikan,

prosesor menyimpan nilai register yg berisi alamat program (CS dan IP) ke stack, dan mulai

menjalankan rutin interrupt.

 Alamat setiap rutin disimpan dalam tabel (Interrupt Services Table).

 Sesudah rutin selesai dijalankan, program akan mengambil kembali nilai register dari stack dan

(7)

Jenis2 interrupt :

1. Software. Interrupt yg sering disebabkan oleh

software (system call).

Ex: suatu program ingin mencetak hasil dg printer.

2. Hardware. Terjadi karena aksi pada perangkat

keras.

Ex: penekanan tombol keyboard,

menggerakkan mouse.  dibagi 2: maskable interrupt (terjadi karena aksi dari luar, ex:

timer, keyboard, serial port, fixed disk, diskette drive); dan Non Maskable interrupt (terjadi

karena memori atau kesalahan parity pada I/O).

(8)

Penyebab terjadinya interrupt :

a. Program. Terjadi sebagai akibat dari

eksekusi suatu instruksi. Contoh:

arithmatik overflow, devision by zero, dll.

b. Timer. Disebabkan oleh timer prosesor. c. I/O. Disebabkan oleh I/O controller

(sebagai tanda operasi telah selesai/tanda adanya error).

d. Kegagalan hardware. Disebabkan oleh

kesalahan hardware, seperti power failure atau memory parity error.

(9)

Siklus proses dg Interrupt

Mulai Ambil instruksi berikutnya Eksekusi instruksi HALT fetch cycle instruction cycle

Gambar 4. Siklus proses dg Interrupt Cek interrupt; Proses

interrupt

Execute cycle Interrupt Disabled

(10)

 Bootstrap program  program inisial untuk

menjalankan komputer pada saat powered up atau rebooted.

 Bootstrap program untuk memanggil sistem operasi dan mengeksekusinya, mengalokasikan sistem

operasi dan meletakkannya di memory.

 Suatu event yg akan terjadi selalu ditandai dg adanya interrupt atau trap.

 Trap  software yg memberikan interrupt yg

disebabkan oleh suatu error (misalnya divided by zero atau invalid memory access), atau permintaan khusus dari user program yg menyebabkan

(11)

2. Struktur I/O

2.1. I/O Interrupt

• Pada saat operasi I/O dijalankan ada dua kemungkinan, yaitu :

1. Synchronous – menunggu sampai proses I/O

selesai

• Sebuah thread memulai operasi I/O kemudian akan

masuk ke state wait (tunggu) sampai operasi I/O selesai

• Ketika dalam state wait, CPU idle

2. Asynchronous – proses lain dapat berjalan walaupun operasi I/O belum selesai

• Sebuah thread mengirim permintaan I/O ke kernel

dengan memanggil fungsi yang cocok, jika diterima oleh kernel, thread akan melanjutkan proses yang lain

sampai kernel memberitahu bahwa operasi I/O sudah selesai. Kemudian thread tersebut akan melakukan interupsi terhadap proses yang sedang dikerjakannya dan memproses data operasi I/O

(12)

(13)

(14)

System Call

 Digunakan untuk menunggu hingga I/O selesai digunakan.

 OS harus dilengkapi dg Device-Status Table, yg berisi tipe

(15)

2.2. Struktur DMA (Direct

Memory Access)

• _{Perangkat pengendali memindahkan}

data dalam blok-blok dari buffer langsung ke memory utama atau sebaliknya tanpa campur tangan prosesor.

• Interupsi hanya terjadi tiap blok bukan tiap word atau byte data.

• Seluruh proses DMA dikendalikan oleh sebuah controller bernama DMA

(16)

Direct Memory Access (DMA)

• DMA Controller mengirimkan atau

menerima signal dari memori dan I/O device.

• Prosesor hanya mengirimkan alamat

awal data, tujuan data, panjang data ke pengendali DMA.

• _{Interupsi pada prosesor hanya terjadi} saat proses transfer selesai.

(17)

(18)

3. Struktur Penyimpanan

• Main memory : media storage yang dapat diakses langsung oleh CPU, kapasitas kecil, volatile

– Volatile : isi data hilang jika power dimatikan

• Secondary storage : penyimpanan data dengan kapasitas besar, non-volatile

– Non-volatile : data masih tersimpan walaupun power dimatikan

(19)

3.1. Cache Memory

• Proses transfer data dari/ke memori utama ke/dari register CPU dilakukan per karakter.

• _{Cache sebagai perantara}

CPU dg memori.

• Pengiriman data dari/ke cache ke/dari CPU

dilakukan per karakter.

• Pengiriman dari dari/ke cache ke/dari memori dilakukan per blok.

CPU Cache Memori Utama Word transfer Blok transfer

Gambar 9. Transfer data antara CPU-cache-memori

(20)

Jenis Cache

1. Software cache (caching disk

conttroller); akan mempercepat akses data pada disk dg menyimpan data yg baru saja digunakan dalam memory. 2. Hardware cache (on-the-board cache);

akan mempercepat akses memori itu sendiri dg menyimpan data yg baru

(21)

3.2. Memori Utama

 Berisi juataan sel penyimpanan, masing2 dapat menyimpan binary digit.

 Satu bit diatur secara individu karena satu bit hanya menyimpan sejumlah kecil

informasi saja.

 Terdiri dari:

 Static memory: terbuat dari rangkaian yg mampu bertahan selama ada daya listrik, kecepatan

tinggi, harga mahal.

 Dynamic memory: informasi disimpan dalam

bentuk isian kapasitor, hanya mampu menyimpan informasi untuk beberapa milidetik saja.

(22)

3.3. Magnetic disks

 Metal keras atau piringan yang terbungkus material magnetik

 Permukaan disk terbagi secara logikal dalam track, yang masing-masing

terbagi lagi dalam sector.

 Disk controller menentukan interaksi logikal antara device dan komputer

(23)

Mekanisme Pergerakan

Head-Disk

(24)

Teknologi Hard disk

 Shock protection System (SPS)

 Self-Monitoring Analysis and Reporting (SMART)

 Solid State Disk (SSD)  MR Head

 Partial Response Maximum Likelihood (PRML)  Hot Swap

 Plug n Play ATA

 Environmental Protection Agency (EPA)  Error Correction Code (ECC)

(25)

3.4. RAM Disk

 Merupakan suatu blok penyimpanan dg 2 perintah (membaca dan menulis blok).  Keadaan normal, blok2 disimpan pada

memori sekunder (floopy disk/ hard disk).

 Metode sederhana

 “preallocated” memori utama untuk menyimpan blok2 data.

(26)

4. Clock

 Timer sangat penting untuk sistem yg menggunakan timesharing.

 Clock akan memelihara waktu setiap harinya dan akan melindungi suatu

proses dari proses yg lainnya dalam hal monopoli penggunaan CPU.

 Dibagi 2:

(27)

Clock Hardware

 Dibangun dari 3 komponen: oscilator kristal, counter, dan holding register(mengambil

counter).

 Jika ada tekanan pada kuarsa kristal, maka akan menyebabkan adanya sinyal secara periodis dg ketelitian yg sangat tinggi (5-100Hz).

 Sinyal akan menyebabkan counter berkurang terus-menerus hingga nilai nol. Jika nilai

counter nol, maka akan menyebabkan CPU interrupt.

 (+) frekuensi interrupt dapat dikontrol oleh software.

(28)

Clock Software

 Kegunaan:

 Memelihara “Time of day”(real time)

 Mencegah proses supaya tidak berjalan lebih lama dari yg diperbolehkan

 Menghitung penggunaan CPU

 Mengendalikan ALARM system call yg dibuat oleh user proses

 Sebagai ‘anjing penjaga’ untuk bagian2 sistem itu sendiri

 Mengerjakan profiling, monitoring, dan pengumpulan statistik.

(29)

5. Proteksi Hardware

 Dual-Mode Operation  Proteksi I/O

 Proteksi Memory  Proteksi CPU

(30)

Dual-Mode Operation

 Penggunaan resource sharing

membutuhkan sistem operasi yang

menjamin suatu program yang salah tidak menyebabkan program lain tidak

terpengaruh.

 Menyediakan dukungan hardware yang dibedakan ke dalam dua mode operasi : 1. User mode – eksekusi dilakukan untuk

kepentingan user.

2. Monitor mode (disebut juga kernel mode atau system mode) – eksekusi dilakukan

(31)

Dual-Mode Operation (Cont’)

 Mode bit ditambahkan pada computer hardware (CPU) untuk indikasi mode sekarang: monitor (0) atau user (1).  Jika terjadi interrupt/fault/error =>

(32)

Proteksi I/O

 Semua instruksi I/O adalah instruksi privileged:

 Hanya dapat dilakukan melalui OS

 OS dapat mencegah “request” ke I/O dengan melihat mode saat ini.

 OS menjaga supaya program user tidak dapat menjadi “monitor mode” untuk

mencegah user program melakukan:

 Menangani interrupt: dengan mengubah alamat interrupt vector.

(33)

Penggunaan System Call untuk

Pengoperasian I/O

(34)

Proteksi Memory

 Melindungi memori terutama untuk isi:

 interrupt vector dan interrupt service routines.

 Cara umum adalah setiap user program

hanya dapat mengakses lokasi memori yang telah dibatasi (disediakan untuk program tsb).

 Range address – alamat yang valid

 Base register – menyimpan alamat terkecil

memori secara fisik

 Limit register – besarnya jangkauan memori

yang diijinkan

(35)

Penggunaan Base dan Limit

Register

(36)

Proteksi Alamat Hardware

(37)

Proteksi CPU

 Timer

 Interupsi secara berkala oleh hardware: => transfer control ke OS.

 Nilai timer akan berkurang sesuai “clock tick”

dari hardware komputer.

 Saat nilai timer menjadi 0, interrupt terjadi.

 Housekeeping: melakukan CPU scheduling (jatah CPU), status device table dll.

(38)

Thanks 4 U’r Attention