Dari sudut pandang sistem

(1)

Sistem Operasi

2

“Sistem operasi”

Antonius Rachmat C S Kom

Antonius Rachmat C, S.Kom,

M.Cs

(2)

D fi i i SO

Definisi SO

D i d t d

• Dari sudut pandang user

– Sistem Operasi sebagai alat untuk mempermudah penggunaan Komputer

p gg p

– Sistem Operasi sebagai alat untuk memaksimalkan penggunaan sumber daya komputer (dalam lingkungan multi-user))

• Dari sudut pandang sistem

– Sistem Operasi sebagai alat yang menempatkan sumber da a se a a efisien (Reso ce Allocato )

daya secara efisien (Resource Allocator)

– Sistem Operasi sebagai alat yang mangatur eksekusi aplikasi dan operasi dari alat I/O (Control Program) – Sistem Operasi sebagai sebuah program yang selalu

(3)

L

SO

L

SO

Layanan SO

User interface hampir semua SO ada GUI nya • User interface – hampir semua SO ada GUI-nya

– Varies between Command-Line (CLI), Graphics User Interface (GUI), Batch

• Program execution – SO harus bisa meload program ke memory dan mengeksekusinya, menghentikan eksekusi program, baik normal menghentikan eksekusi program, baik normal maupun tidak normal (abnormal exit)

• I/O operations - Program yang sedang

berjalan butuh I/O baik mengakses file ataupun berjalan butuh I/O, baik mengakses file ataupun I/O device

• File-system manipulation - Programs butuh d d it b ik fil t di t i t read dan write baik file atau directories, create dan delete, search file/dir, list file information, dan permission management.

(4)

L

SO

L

SO

Layanan SO

• Communications

proses harus

• Communications – proses harus

berkomunikasi antar proses dalam

komputer yang sama atau antar komputer

dalam jaringan

– Menggunakan shared memory atau menggunakan message passing

d

i

h

• Error detection – harus mampu

menangani error

– Dalam terjadi pada CPU, memory hardware, Dalam terjadi pada CPU, memory hardware, dalam I/O devices, dan dalam user program – Untuk setiap error, OS harus menanganinya

dengan aksi yang sesuai, benar, dan konsisten dengan aksi yang sesuai, benar, dan konsisten – Harus adanya fasilitas debugging

(5)

Layanan SO

• Resource allocation – ketika multiple

t

lti l j b b j l

users atau multiple jobs berjalan

bersama-sama (concurent), resources

harus dialokasikan

• Accounting – menentukan berapa

banyak dan berapa lama users

k

b

d

menggunakan sumber daya sistem

• Protection and security

P t ti ki k h k k

– Protection menyakinkan hak akses yang diperbolehkan

– Security sistem, baik program atau I/O y , p g / dari pihak luar menggunakan autentikasi.

(6)

A View of Operating System

Se ices

Services

(7)

C

d Li

I

C

d Li

I

Command Line Interpreter

Si tem Ope

i men ngg in t k i d i

• Sistem Operasi menunggu instruksi dari

pengguna (command driven).

– Sometimes commands built-in sometimes just Sometimes commands built in, sometimes just names of programs

• If the latter, adding new features doesn’t require shell modification

shell modification

• CLI: Program yang membaca instruksi

dan mengartikan control statements

g

(keinginan user) umumnya disebut:

– control-card interpreter command line inte p ete – command-line interpreter – UNIX shell.

(8)

User Operating System Interface

User Operating System Interface -- GUI

GUI

• User-friendly desktop metaphor interface

M k k b d d it

– Menggunakan mouse, keyboard, and monitor

– Icons merepresentasikan files, programs, actions, dll – Menggunakan directory = foldergg y

– Invented at Xerox PARC

• SO sekarang menggunakan antara CLI dan GUI inte faces

interfaces

– Microsoft Windows is GUI with CLI “command” shell – Apple Mac OS X as “Aqua” GUI interface with UNIX pp q

kernel underneath and shells available

– Solaris is CLI with optional GUI interfaces (Java Desktop, KDE)

(9)

Command Interpreter

p

(10)

The Mac OS X GUI

(11)

Si

C ll

Si

C ll

Sistem Calls

S t ll di k i t f t

• System calls menyediakan interface antara proses (program yang sedang dijalankan) dan sistem operasi.

s ste ope as

• Biasanya dibuat menggunakan bahasa tingkat

tinggi (C or C++)

• Diakses menggunakan Application Program

Interface (API) daripada pemanggilan langsung • 3 API yang umum adalah:

• 3 API yang umum adalah:

– Win32 API for Windows,

– POSIX API for POSIX-based systems (including virtually y ( g y all versions of UNIX, Linux, and Mac OS X),

(12)

Example of System Calls

p

y

• System call sequence to copy the contents of fil t th fil

(13)

Example of Standard API

• Consider the ReadFile() function in the

Win32 API a function for reading from a file • Win32 API—a function for reading from a file

A desc iption of the pa amete s passed to ReadFile() • A description of the parameters passed to ReadFile()

– HANDLE file—the file to be read

– LPVOID buffer—a buffer where the data will be read into and written from

– DWORD bytesToRead—the number of bytes to be read into the buffer – LPDWORD bytesRead—the number of bytes read during the last read – LPOVERLAPPED ovl—indicates if overlapped I/O is being used

(14)

S

C ll i

l

i

S

C ll i

l

i

System Call implementation

Th ll d k

thi

• The caller need know nothing

about how the system call is

l

d

implemented

– Just needs to obey API and understand

y

what OS will do as a result call

– Most details of OS interface hidden

from programmer by API

• Managed by run-time support library (set f f ti b ilt i t lib i i l d d ith of functions built into libraries included with compiler)

(15)

API

(16)

Standard C Library Example

• C program invoking printf() library call,

which calls write() system call

(17)

S

C ll

S

C ll

System Calls

Tig metode m m ng dig n k n d l m

• Tiga metode umum yang digunakan dalam

memberikan parameter kepada sistem

operasi

– Melalui registers

• In some cases, may be more parameters than registers

registers

– Menyimpan parameter dalam block / tabel

pada memori dan alamat block tsb

dib ik b i t d i t

diberikan sebagai parameter pada register

• This approach taken by Linux and Solaris

– Menyimpan parameter (push) ke dalam stacke y pa pa a ete (pus ) e da a stac

(oleh program), dan melakukan pop off pada stack (oleh sistem operasi)

• Sifatnya dinamis • Sifatnya dinamis

(18)

P

i

i T bl

P

i

i T bl

Parameter Passing via Table

(19)

Jenis System Calls

Jenis System Calls –

– System

System

PPProgram

Program

• Process Control

• Manajemen file

j

• Manajemen Device

• Information Maintenance

• Komunikasi

• Proteksi

• Biasanya digunakan pada system

program

(20)

Examples of Windows and

Unix System Calls

yy

(21)

P

C

l

P

C

l

Process Control

S l

i b

• Selesai, abort

• Load, eksekusi

,

• Membuat dan men-terminate proses

• Mengambil dan men set process

• Mengambil dan men-set process

attributes

f

• Wait for time

• Wait event, signal event

, g

• Allocate and free memory

(22)

MS

MS DOS i

DOS i

MS

MS--DOS execution

DOS execution

(23)

FreeBSD Running Multiple Programs

(24)

M

j

Fil

M

j

Fil

Manajemen File

• Membuat dan menghapus file

• Membuka dan menutup file

• Read, write, reposition

• Mengambil dan men-set file

attributes

(25)

M

j

D i

M

j

D i

Manajemen Device

• Meminta device, melepaskan device

• Read write reposition

• Read, write, reposition

• Mengambil dan men-set device

tt ib t

attributes

• Logically attach or detach device

Logically attach or detach device

(mount / umount)

(26)

I f

i

M i

I f

i

M i

Information Maintenance

• Mengambil dan men-set waktu dan

tanggal

gg

• Men-set proses, file, or device

attributes

(27)

K

ik i

K

ik i

Komunikasi

• Menciptakan, menghapus hubungan

komunikasi

• Mengirim dan menerima pesan

M

t

f

t t i f

i

• Mentransfer status informasi

• Attach atau detach remote device

Attach atau detach remote device

• Komunikasi dapat dilakukan melalui

message passing ata shared

message passing atau shared

memory

(28)

S

k

Si

O

i

S

k

Si

O

i

Struktur Sistem Operasi

St kt S d h

• Struktur Sederhana

– Tidak dibagi dalam modul-modul – Contoh : Struktur sistem MS-DOS:Contoh : Struktur sistem MS DOS:

• disusun untuk mendukung fungsi yang banyak pada space yang kecil

• Metode pendekatan Layer / Level • Metode pendekatan Layer / Level

– Contoh: UNIX, terdiri dari kernel (berisi device driver dan interface) dan program

• Mikrokernel

– Menyusun sistem operasi dengan menghapus semua komponen yang tidak esensial dari kernel, dan

komponen yang tidak esensial dari kernel, dan

mengimplementasikannya sebagai sistem program pada user-level

• Modular • Modular

(29)

MS

MS DOS L

DOS L

S

MS

(30)

Traditional UNIX System Structure

(31)

Layered Operating System

y

p

g y

•

Layer adalah implementasi

•

Layer adalah implementasi dari object abstrak yang

merupakan enkapsulasi darip p data dan operasi yang bisa memanipulasi data tersebut

•

Layer paling bawah : hardware

L li t

•

Layer paling atas : user interface

(32)

L

d OS

L

d OS

Layered OS

K

• Keuntungan:

– modularitas

– mempermudah debug dan verifikasi

sistem

– layer pertama bisa didebug tanpa

mengganggu sistem yang lain

• Kesulitan:

– hanya bisa menggunakan layer

hanya bisa menggunakan layer

dibawahnya

(33)

Mik k

l

Mik k

l

Mikrokernel

F i t d k f ilit k ik i • Fungsi utama: mendukung fasilitas komunikasi

antara program user dan bermacam-macam layanan yang juga berjalan di user-spaceaya a ya g juga be ja a d use space

• Kernel menjadi lebih kecil

• Komunikasi melalui message passingg p g • Keuntungan:

– ketika layanan baru akan ditambahkan ke user-space, kernel tidak perlu di modif

kernel tidak perlu di modif

– mendukung keamanan reliabilitas lebih, karena sebagian besar pada level pengguna, SO jadi terjaga

• Contoh sistem operasi :

(34)

M

li hi

Mi

k

l

M

li hi

Mi

k

l

Monolithic vs Microkernel

(35)

M d l

Modules

• Most modern operating systems

implement kernel modules

– Uses object-oriented approach – Each core component is separate

– Each talks to the others over known

interfaces

– Each is loadable as needed within the kernel

• Overall, similar to layers but with more

flexible

(36)

S l i M d l A

h

S l i M d l A

h

Solaris Modular Approach

(37)

Vi

l M hi

Vi

l M hi

Virtual Machine

• Mesin virtual mengambil pendekatan layer secara logika • Mesin virtual mengambil pendekatan layer secara logika. • Mesin virtual memperlakukan hardware dan sistem operasi

seolah-olah berada pada level yang sama sebagai hardware

hardware.

• Pendekatan Mesin virtual menyediakan sebuah interface yang identik dengan seluruh hardware yang ada.

• Sistem Operasi host membuat ilusi dari banyak proses • Sistem Operasi host membuat ilusi dari banyak proses,

masing-masing dieksekusi pada prosesornya sendiri dengan virtual memorinya sendiri.

• Setiap guest menyediakan sebuah (virtual) copy dari p g y ( ) py semua hal yang ada pada komputer

• VM dibuat dengan pembagian sumber daya oleh physical computer

(38)

Vi

l M hi

(2)

Vi

l M hi

(2)

Virtual Machine (2)

S mbe d

fi ik dib gi oleh VM nt k

• Sumber daya fisik dibagi oleh VM untuk:

– Penjadwalan CPU bisa menciptakan

penampilan seakan user mempunyai prosesor penampilan seakan user mempunyai prosesor sendiri

– Spooling bisa menyediakan virtual card readers dan virtual line printers

readers dan virtual line printers

– Sebuah time-sharing terminal, yang dapat melayani user dengan tepat

• VM software membutuhkan disk space

untuk menyediakan Virtual memory dan

spooling yaitu sebuah virtual disk

(39)

Virtual Machines History and Benefits

• First appeared commercially in IBM mainframes i 1972

in 1972

• Fundamentally, multiple execution

environments (different operating systems) can environments (different operating systems) can

share the same hardware • Protect from each other VM

• Commutate with each other, other physical systems via networking

U f l f d l i • Useful for development, testing

• “Open Virtual Machine Format”, standard format of virtual machines allows a VM to run within of virtual machines, allows a VM to run within many different virtual machine (host) platforms

(40)

K

VM

K

VM

Keuntungan VM

• Keamanan bukanlah masalah

– VM mempunyai pelindungan lengkap pada berbagai sistem sumber daya

– Tidak ada pembagian sumber daya secara llangsung

• VM sistem adalah kendaraan yang

“

”

k

l

d

“sempurna” untuk penelitian dan

pengembangan sistem operasi

– Dengan VM perubahan suatu bagian tidak akan mempengaruhi komponen yang lain

(41)

K

lili

VM

K

Kesulitan

esulitan VM

VM

VM lit dii l t ik k b k t • VM sulit diimplementasikan karena banyak syarat

yang dibutuhkan untuk menyediakan duplikat yang tepat dari mesin host

ya g tepat da es ost

– Harus punya virtual-user mode dan virtual-monitor mode yang keduanya berjalan di pysichal mode.

Akibatnya saat instruksi yang hanya membutuhkan – Akibatnya, saat instruksi yang hanya membutuhkan

virtual monitor mode dijalankan, register berubah dan bisa berefek pada virtual user mode, bahkan bisa me-restart VM

restart VM

• Waktu yang dibutuhkan I/O bisa lebih

cepat(karena ada spooling), tapi bisa lebih lambat (karena diinterpreted)

(42)

Virtual Machines (Cont)

Non-virtual Machine _{Virtual Machine}

(43)

VMware Architecture

(44)

VMWare

(45)

J

Vi

l M hi

J

Vi

l M hi

Java Virtual Machine

• Program Java yang telah dicompile adalah

platform-neutral bytecodes yang

dieksekusi oleh Java Virtual Machine(JVM)

• JVM terdiri dari:

– Class loader

– Class verificatier – runtime interpreter

• Just In-Time(JIT) compilers meningkatkan

Just In Time(JIT) compilers meningkatkan

performance

(46)

Th J

Vi

l M hi

Th J

Vi

l M hi

The Java Virtual Machine

(47)

Flow Chart of BIOS Functions

Turn on Computer Post = power on self test

Pass through POST Error Free

YES

NO Output to Monitor

Plug’n’Play YES

Pass through POST Error Test Boot Drive

Bootable media found NO

g Free

Pass through POST Error Free

YES

NO

Load boot program Pass through POST Error _Free YES

(48)

B

l d

B

l d

Bootstrap loader

• Operating system must be made available

to hardware, so hardware can start it

– Small piece of code – bootstrap loader,

locates the kernel, loads it into memory, and t t it

starts it

– boot block at fixed location loads bootstrap loader

loader

– When power initialized on system, execution starts at a fixed memory location

starts at a fixed memory location

(49)