Struktur Sistem Operasi

3

Struktur

Sistem Operasi

” Struktur Sistem Operasi

z

Komponen Sistem

z

Layanan Sistem Operasi

z

System Calls

z

Program System

z

Struktur System

z

Virtual Machines

” Komponen Sistem Umum

z

Manajemen Proses

z

Manajemen Main Memory

z

Manajemen File

z

Manajaemen I/O System

z

Manajemen Secondary Storage

Manajemen Proses

z

Proses adalah sebuah program yang sedang

dijalankan (eksekusi).

z Suatu proses memerlukan resources pada saat

ekesekusi: CPU time, memory, files dan I/O devices

z

Sistim operasi bertanggung jawab terhadap aktifitas

yang berhubungan dengan manajemen proses:

z Process creation & deletion.

z Process suspension (block) & resumption.

z Mekanisme:

Manajemen Main-Memory

z Memori sebagai tempat penyimpanan instruksi/data dari

program

z Storage yang cepat sehingga dapat mengimbangi kecepatan

eksekusi instruksi CPU

z _{Terdiri dari “array of words/bytes” yang besar}

z _{Address digunakan untuk mengakses data (shared oleh CPU dan}

I/O devices)

z Umumnya main memory bersifat “volatile” – tidak permanent.

Isinya akan hilang jika komputer di matikan.

z Manajemen memori:

z Melacak pemakaian memori (siapa dan berapa besar?). z Memilih program mana yang akan diload ke memori.

Manajemen Secondary-Storage

z

Secondary Storage: penyimpanan permanen

z Kapasitas harus besar untuk menyimpan semua

program dan data.

z Secondary storage dapat dijadikan “backup” storage

main memory supaya dapat enjalankan banyak program.

z Umumnya menggunakan “magnetic disks” (hard disk).

z

OS bertanggung jawab untuk manajemen disk:

z Manajemen ruang kosong

z Alokasi storage

Manajemen I/O System

z

Sering disebut device manager

z Menyediakan “device driver” yang umum sehingga operasi

I/O dapat seragam (open, read, write, close)

z Contoh: user menggunakan operasi yang sama untuk read file pada hard disk, CD-ROM dan floppy disk sama.

z

Komponen OS untuk sistim I/O:

z Buffer: menampung sementarai data dari/ke I/O devices

z Spooling: melakukan scheduling pemakaian I/O sistim

supaya lebih efisien (antrian dsb)

z Menyediakan “driver” untuk dapat melakukan operasi “rinci”

Manajemen File

z

File: kumpulan informasi yang berhubungan (sesuai

dengan tujuan pembuat file tsb).

z File dapat mempunya struktur yang bersifat hirarkis

(direktori, volume dll).

z

OS bertanggung jawab:

z Membuat dan menghapus file.

z Membuat dan menghapus directory.

z Dukungan primitif untuk manipulasi file dan directory.

z Pemetaan file ke dalam secondary storage.

Command-Interpreter System

z

OS: menunggu instruksi dari user (command driven)

z

Program yang membaca instruksi dan mengartikan

keinginal user (lebih dari sejenis).

z Contoh:

z control-card interpreter z command-line interpreter

z shell (in UNIX)

z Sangat bervariasi dari satu OS ke OS yang lain dan

disesuaikan dengan tujuan, teknologi I/O devices yang ada.

” Layanan Sistem Operasi

z

Eksekusi Program

z Kemampuan sistim untuk “load” program ke memori dan

menjalankan program.

z

Operasi I/O

z User tidak dapat secara langsung mengakses H/W

resources, OS harus menyediakan mekanisme untuk melakukan operasi I/O atas nama user

z

Manipulasi File-system

z Kemampuan program untuk operasi pada file (to read,

Layanan Sistem Operasi (Cont.)

z Komunikasi

z Pertukaran data/informasi antar dua atau lebih proses yang

berada pada satu komputer (atau lebih).

z Deteksi Error

z Menjaga kestabilan sistim dengan mendeteksi “error”:

hardware maupun operasi.

z Penggunaan System yang Efisien

z Proteksi : menjamin akses ke system resources dikendalikan

(user dikontrol akses ke sistim).

z Accounting: merekam kegiatan users, jatah pemakaian

” System Call

z

System call:

z

Menyediakan interface antara program (user

program yang berjalan) dan bagian OS.

z

System call menjadi jembatan antara proses

dan OS.

z

System call ditulis dalam assembly language

(machine specific) atau bahasa tingkat tinggi yang

dapat mengendalikan mesin (C).

z

Contoh: UNIX menyediakan system call: read,

System Call : Passing Parameter

z

Sering user program harus memberikan data

(parameter) ke rutin OS yang akan dipanggil.

z UNIX: read(buffer, max_size, file_id);

z

Tiga cara memberikan parameter dari program ke

sistim operasi:

z Melalui registers (resources di CPU).

z Menyimpan parameter pada data struktur (table) di

memory, dan alamat table tsb ditunjuk oleh pointer yang disimpan di register.

z Push (store) melalui “stack” pada memori dan OS

Tipe System Calls

z

Kontrol Proses

z

Manipulasi File

z

Managemen Device

z

Informasi Lingkungan

z

Komunikasi

Kontrol Proses

z

Mengakhiri (end) dan membatalkan (abort)

z

Mengambil (load) dan eksekusi (execute)

z

Membuat dan mengakhiri proses

z

Menentukan dan mengeset atribut proses

z

Wait for time

z

Wait event, signal event

Manipulasi File

z

Membuat dan menghapus file

z

Membuka dan menutup file

z

Membaca, menulis dan mereposisi file

Mangemen Device

z

Meminta dan membebaskan device

z

Membaca, menulis dan mereposisi device

Informasi Lingkungan

z

Mengambil atau mengeset waktu atau

tanggal

z

Mengambil atau mengeset sistem data

z

Mengambil atau mengeset proses, file atau

Komunikasi

z

Membuat dan mengahpus sambungan

komunikasi

z

Mengirim dan menerima pesan

Komunikasi (2)

z

Komunikasi dilakukan dengan melewatkan

pesan atau sharing memori

” Program Sistem

z

Program sistem menyediakan kemudahan

pembangunan program dan eksekusi.

z

Manipulasi File

z

Informasi status

z

Modifikasi File

z

Dukungan bahasa pemrograman

z

Loading dan eksekusi program

z

Komunikasi

z

Aplikasi program

” Struktur Sistem Operasi

z Struktur Sistem Operasi

z Metode untuk mengorganisasi dan membangun sistem operasi

z Contoh: MS-DOS

z _{Saat dirancang kemampuan PC sangat minimal}

z Prosesor: 8086 (10 MHz), Max. memory: 640 Kb

z MS-DOS – dibuat dengan menyediakan “fungsional” dari OS

sebanyak mungkin pada resources yang sangat terbatas (memori)

z Tidak dalam bentuk modul => monolithic (satu kesatuan):

z MS-DOS menjadi satu kesatuan besar tanpa batasan jelas – fungsional dan interface

z Terdapat struktur yang sangat sederhana dan “proteksi” yang longgar (single user system)

Struktur Monolithic

z

Tidak terstuktur secara jelas

z Kumpulan program yang menggunakan langsung resources

hardware

z Terdapat program-program yang mewakili fungsi OS:

processor management, memory management

z OS awal: satu kesatuan proses, dimana kontrol berpindah dari program-program tersebut (“procedure calls)

z Program user (proses): menjadi satu bagian rutin dari (loop) program utama jika tidak melakukan fungsi OS

z User program dijalankan “call” dari OS => eksekusi pada

user mode akan berhenti:

ƒ timeout (timer interrupt)

ƒ kembali ke OS (service)

Pendekatan Sederhana (Kernel)

z

Struktur terbatas pada dua layer

z Systems programs: bagian OS yang dibangun di atas

kernel – extended machine

z Kernel

z Operasi vital yang penting dan melindungi resources hardware

z Semua service untuk user proses melalui mekanisme

system call

z Tugas utama kernel menyediakan fasilitas untuk:

multiprogramming/multitasking – dimana proses-proses dapat berjalan serentak (concurrent) dan terpisah

z UNIX (1978)

ƒ Menggunakan pendekatan rancangan sederhana dengan dukungan H/W yang terbatas (PDP-11)

Pendekatan Berlapis

(layer approach)

z

Susunan berlapis:

z

OS dibagi atas sejumlah (lebih dari 2) layer

z

Setiap layer melingkupi layer di bawahnya

(kendali, akses)

z

Layer paling bawah (0) => hardware

z

Layer paling atas (N) => user interface

z

Rancangan moduler:

z

Layer disusun sehingga setiap fungsi/operasi

layer atas akan menggunakan “services” pada

layer bawah.

Virtual Machines

z Misalkan terdapat system program => control program yang

mengatur pemakaian resources hardware.

z Control program = trap system call + hardware acces. z Control program memberikan fasilitas ke proses user

z Mendapatkan jatah CPU dan memori.

z Menyediakan interface “identik” dengan apa yang disediakan

oleh hardware => sharing devices untuk berbagai proses.

z Virtual machine => control program yang minimal

z VM memberikan ilusi multitasking: seolah-olah terdapat prosesor

dan memori ekslusif digunakan (virtual machine).

z VM memilah fungsi multitasking dan implementasi extended

machine (tergantung user proses) => flexible dan lebih mudah untuk maintained (proteksi).

Model Sistem VM

Virtual Machines (Cont.)

z

Jika setiap user diberikan satu virtual machine

=>user bebas untuk menjalankan OS (kernel) yang

diinginkan pada VM tersebut.

z Potensi lebih dari satu OS dalam satu komputer.

z Contoh:

z IBM VM370: menyediakan VM untuk berbagai OS: CMS

(interaktif), MVS, CICS, dll.

z Problem:

z Sharing disk => setiap OS mempunyai file system yang mungkin berbeda.

z IBM: virtual disk (minidisk) yang dialokasikan untuk user melalui VM.

Java Virtual Machine

z

Program Jaca dikompile pada platform-neutral

bytecodes yang dieksekusi oleh Java Virtual

Machine (JVM)

z

JVM terdiri dari :

- class loader

- class verifier

- runtime interpreter

Model Client-Server

z

Implementasi fungsi OS (extended machine) dapat

menjadi bagian dari user proses (client)

z Request service ke server proses (kernel).

z Kernel: terdiri dari server (file, memory, I/O dll) yang

melayani request dari client proses.

z Akses ke hardware harus melalui server proses dari kernel

yang mengontrol hardware tersebut.

z

Proses : partisi dan struktur yang sangat jelas

(interface dan fungsional).

z

Konsekuensi : lambat (komunikasi antar client dan

Windows NT Client-Server

Structure

” Perancangan Sistem

Tujuan Perancangan Sistem

z

Tujuan User – sistem operasi mudah

digunakan, mudah dipelajari, handal, aman

dan cepat

z

Tujuan Sistem – sistem operasi mudah

didisain, diimplementasikan dan dikelola,

memiliki fleksibilitas, handal, bebas

” Implementasi Sistem

z

Secara tradisional ditulis dalam bahasa assemby,

saat ini sistem operasi dapat ditulis dalam bahasa

tingkat tinggi.

z

Kode yang ditulis dalam bahasa tingkat tinggi :

z

Code written in a high-level language:

z Dapat ditulis secara cepat.

z Lebih compact.

z Lebih mudah dipahami dan debug.

z

Sistem operasi jauh lebih mudah untuk di port

” System Generation

(SYSGEN)

z

Sistem operasi didisain untuk dijalankan pada

berbagai kelas mesin. Sistem harus dikonfirgurasi

untuk setiap komputer secara spesifik

z

Program SYSGEN memiliki informasi dalam

mengkonfigurasi sistem hardware secara spesifik

z

Booting –awal komputer diaktifkan dengan

melakukan loading kernel.

z

Bootstrap program – kode yang disimpan di ROM

yang dapat ditempatkan pada kernel, di load ke

memori dan memulai eksekusi.