Pertemuan III Struktur Sistem Operasi

(1)

Sistem Operasi Komputer

Pertemuan III – Struktur Sistem Operasi

Kuis Kecil II

1. Sebutkan komponen-komponen utama penyusun sistem operasi

modern ! (15 point)

2. Sebutkan layanan-layanan yang diberikan OS untuk menjamin

tugas user/programmer menjadi lebih ringan ! (15 point)

3. Ceritakan system call yang mungkin dibutuhkan pada suatu

program untuk melakukan pembacaan data dari suatu file dan meng-copy-kannya ke file lain. (25 point)

4. Apakah kegunaan system program ? Sebutkan hal-hal yang

dapat digolongkan sebagai system program ! (20 point)

5. Mengapa struktur sistem dalam OS diperlukan ? Sebutkan

struktur sistem yang banyak digunakan ! (10 point)

6. Apa yang dimaksudkan dengan mesin virtual ? Apa kesulitan

dalam pembuatannya ? Apa keuntungan adanya mesin virtual ? (15 point)

(2)

Struktur Sistem Operasi

Komponen-komponen sistem Pelayanan sistem operasi System call

Sistem program Struktur sistem Virtual mesin

Rancangan sistem dan implementasi Sistem generasi

Komponen Sistem

Manajemen Proses

Komponen Sistem

Manajemen Proses

Pembuatan atau penghapusan proses yang dibuat

oleh user atau sistem

Penghentian sementara dan memulai kembali

suatu proses

Kelengkapan mekanisme untuk sinkronisasi

proses

Kelengkapan mekanisme untuk komunikasi proses

Kelengkapan mekanisme untuk pengendalian

(3)

Komponen Sistem

Manajemen Memori Utama

Komponen Sistem

Manajemen Memori Utama

Menjaga dan memelihara bagian-bagian memori

yang sedang digunakan dan dari yang

menggunakan

Memutuskan proses mana saja yang harus

dipanggil ke memori jika masih ada ruang di

memori utama

Mengalokasikan dan mendealokasikan ruang

memori jika diperlukan

Komponen Sistem

Manajemen Memori Sekunder

Komponen Sistem

Manajemen Memori Sekunder

Pengaturan ruang kosong dalam disk

Alokasi penyimpanan (sector(fisik) atau

blok(logik))

(4)

Komponen Sistem

Manajemen I/O

Komponen Sistem

Manajemen I/O

Sistem buffer,caching, spooling

Antarmuka device-driver secara umum

Driver untuk device hardware tertentu

Komponen Sistem

Manajemen File

Komponen Sistem

Manajemen File

Pembuatan dan penghapusan file

Pembuatan dan penghapusan direktori

Primitif-primitif yang mendukung untuk

manipulasi file dan direktori

Pemetaan file ke memori sekunder

Backup file ke media penyimpanan yang stabil

(5)

Komponen Sistem

Networking

Komponen Sistem

Networking

Berperan dalam

Distributed-system

dan

computer interconnection

Akses jaringan untuk sharing informasi

Protokol-protokol internet:

FTP HTTP

Komponen Sistem

Proteksi

Komponen Sistem

Proteksi

Mekanisme pengontrolan akses program, proses

atau user ke dalam suatu resource tertentu

dalam sistem komputer

Meningkatkan reliabilitas (kepercayaan) melalui

(6)

Komponen Sistem

Command Interpreter

Komponen Sistem

Command Interpreter

Interface antara user dengan sistem operasi:

User friendly: MS Windows, Macintosh

Command line (shell): unix, DOS

Interaksi dengan komponen sistem lainnya

Pelayanan Sistem Operasi

Eksekusi program

Operasi-operasi I/O

Manipulasi sistem file

Komunikasi: proses dalam satu komputer, beberapa

proses dalam jaringan.

Teknik: shared-memory, message passing

Mendeteksi error

Efisiensi sistem: resource allocation, accounting

(7)

System calls

Interrupt yang ditimbulkan SW dengan mengeksekusi kode program (operasi) tertentu sebagai interface antara proses dengan sistem operasi.

Implementasi

Bahasa assembly (low level – machine code) C, C++, Perl (high level – programmer oriented)

Metode passing parameter antara SOK dan program

Parameter dalam register

Tabel dalam memori dan tabel alamat (register) Stack (pop and push) operasi

Program baca data – copy ke file

Source-Destination file

Prompting message / menu-based windows Read from keyboard / mouse click

Open input file

Success No success

Same name:

Abort

Delete existing file

Create a new one (message, read response) Prompting message

Terminate abnormally

Create output file No success

Success

Loop until EOF

Read from input file, check HW failure Write to destination, check HW failure Close files S-D Write message Close normally Prompting message Terminate abnormally No success Success

(8)

System call – Kontrol Proses

Mengambil (load) dan eksekusi

Mengakhiri (end) dan membatalkan (abort)

Membuat dan mengakhiri proses

Menentukan dan mengeset atribut proses Waiting event

Signal event

Mengalokasikan dan membebaskan memori

Contoh: ms-dos dengan command interpreternya (prompt) yang

singletasking

Contoh: linux dengan x-console yang multitasking

Eksekusi MS DOS

Start up Eksekusi program/proses

• Singletasking

• Tidak membuat proses baru • Process langsung di-load ke memory, memory command inter-preter dipakai juga untuk program • Sisa command interpreter di-load kembali setelah process berhenti

(9)

Eksekusi Linux

• Multitasking system • Foreground – background process

• New-process fork() system call

• Selected program into memory exec() sys call

System call – Manipulasi File

Membuat dan menghapus file, contoh: directory

temp pada zip program

Membukan dan menutup file

Membaca, menulis dan mereposisi file, contoh:

install program (setup.exe)

(10)

System call – Manipulasi Device

Meminta dan membebaskan device

Membaca, menulis dan mereposisi file

Menentukan dan mengeset atribut device

Contoh: alokasi printer untuk sebuah file yang

akan dicetak

System call – Informasi Lingkungan

Mengambil atau mengeset waktu atau tanggal

Mengambil atau mengeset sistem data

Mengambil atau mengeset proses, file atau

(11)

System call – Komunikasi

Membuat dan menghapus sambungan

komunikasi

Mengirim dan menerima pesan

Mentransfer status informasi

Contoh: autentikasi koneksi ke jaringan

Model komunikasi

(12)

Sistem program

Lingkungan dalam pengembangan dan eksekusi program. Dapat dibagi:

Manipulasi file Status informasi Modifikasi file

Bahasa pemrograman (kompiler, assembler, atau interpreter) Pemanggilan dan eksekusi program

Komunikasi

Program aplikasi: text editor, database, games, dll

Menyediakan interface ke system call

Sebagian besar tampilan yang “dilihat” user, berasal dari sistem program dan bukan dari system call

Struktur sistem

Struktur sederhana

Monolithic system

Mikrokernel system

Layered approach

Mesin virtual

(13)

Struktur sederhana

Kecil, sederhana, terbatas

Tidak terbagi dalam modul-modul

Interface dan tingkat fungsionalitas tunggal

(tidak dual mode dan tidak memiliki proteksi

hardware)

Contoh: MS DOS dan Unix (Original Design)

Struktur Sistem DOS

(14)

Monolitihic system (1)

Struktur sederhana, dilengkapi dengan operasi dual-mode

Fungsionalitas (networking, file systems, memory management, process control, etc.) dilakukan oleh kernel sendiri.

Pelayanan (system call) dengan cara mengambil parameter pada tempat yang telah ditentukan (register atau stack) kemudian mengeksekusi trap tertentu pada monitor mode.

Co: Linux, Unix Modern

Monolitihic system (2)

User program 2 User program 1 trap Dispacth table Service procedure

• Program utama meminta service procedure

• Kumpulan service procedure yang dibawa oleh system call

• Kumpulan utility procedure yang membantu service procedure

• Tiap system call (trap) memiliki satu service procedure

• Utility procedure mengerjakan segala sesuatu yang dibutuhkan oleh beberapa service

procedure, contoh: pengambilan data dari user program

User mode

Monitor mode

(15)

Monolitihic system (3)

Kernel (maintaining important abstraksi: VM and processes) System Libraries

(standard set of functions kernel interactions) System Utilities (specialized management tasks)

Monolitihic system (4)

(16)

Mikrokernel (1)

Memiliki kernel sebagai “core” yang dapat beradaptasi dengan perubahan sistem user program

Memory management Communication facility Process management

Komunikasi antar modul program dengan message passing Keuntungan:

Perluasan fungsionalitas dan interface

Porting ke dalam arsitektur komputer yang baru lebih mudah Reliabilitas (kode dalam kernelnya lebih sederhana)

Sekuritas

Co: BeOS, OS/2, POSIX, DOS

Mikrokernel (2)

(17)

Mikrokernel (3)

Mikrokernel VS. Monilithic

MICROKERNEL MONOLITHIC Advantages

Fault tolerant, & secure. Direct implementation of kernel.

Easy to develop extra

functionality. Fast; less overhead.

Less errors in kernel.

Clean programming API.

Dis-advantages Slower; increased overhead.

Hard to develop extra functionality.

Complicated programming API.

(18)

Layered approach (1)

Sistem modular

Lapisan terendah (0) adalah hardware, lapisan teratas (N) adalah user interface

Lapisan lebih atas diimplementasikan dengan

menggunakan operasi yang tersedia oleh lapisan yang lebih rendah

Baik untuk error deteksi, debugging dan verifikasi sistem

Contoh: unix termodifikasi, OS/2, THE, WinNT (hybrid)

Layered approach (2)

(19)

Layered approach (3)

User Interface Sistem program

Kernel

Menyediakan: sistem file, CPU scheduling, manajemen memori, dll Menggunakan sistem satu tingkat (one level layer)

Layered approach (4)

OS/2 Layers

(20)

Layered approach (5)

WinNT Win2000 WinXP (hybrid Microkernel & Layers)

Mesin virtual (1)

Interface hardware dengan kernel untuk tiap-tiap proses

Tiap proses memiliki (virtual) memori dan “menganggap” prosesor dimiliki oleh proses itu sendiri

Sumberdaya komputer (fisik) “disharing” ke dalam tiap proses Teknik ilusi: CPU Scheduling, Threads, Virtual Memory

Kesulitan: implementasi transfer user-mode ke monitor-mode pada mesin nyata, yang juga menyebabkan transfer dari virtual user-mode ke virtual monitor-mode pada mesin virtual

Keuntungan: proteksi resource Contoh: IBM VM, Java OS

(21)

Mesin virtual (2)

Non-virtual Machine Virtual Machine

Client-server model

Memindahkan kode ke lapisan yang lebih tinggi, kernel minimal

Fungsi-fungsi pada SOK menjadi user proses (client proses)

Pengendalian komunikasi C/S

Server tidak mengakses hardware langsung Sistem terdistribusi

(22)

Rancangan sistem

User: SOK harus dapat digunakan secara efektif,

efisien, mudah dipelajari, reliabel, aman dan cepat

Sistem: SOK harus mudah dirancang,

diimplementasikan, dan di-maintain, serta harus

fleksibel, reliabel, bebas dari error dan efisien

Mekanisme

: bagaimana melakukan sesuatu.

Policy

: memutuskan apa yang harus dilakukan

Implementasi SOK

Secara tradisional dituliskan dalam bahasa assembly, namun berkembang terus dan dituliskan juga pada bahasa tingkat tinggi: C, C++ dan java

Penulisan pada bahasa tingkat tinggi:

Lebih cepat dituliskan

Lebih mudah melacak kesalahan Lebih kompak

SOK yang dituliskan dengan bahasa tingkat tinggi, lebih mudah untuk dipindah antar sistem komputer (porting)

(23)

Sistem generasi (SYSGEN)

SOK dirancang untuk dapat dijalankan pada setiap tipe mesin

SYSGEN memberikan informasi yang mengacu pada konfigurasi hardware tertentu

Booting: mulai menjalankan komputer dengan

me-loadingkernel yang ada

Program bootstrap: kode yang tersimpan dalam ROM yang digunakan untuk menunjukkan kernel dan menaruhnya pada RAM, dan mulai eksekusi program

Latihan Soal

1. Sebutkan aktivitas yang dilakukan pada manajemen

proses !

2. Sebutkan aktivitas yang dilakukan pada manajemen

memori !

3. Sebutkan jenis-jenis layanan yang dilakukan SOK ! 4. Apakah system call itu?

5. Sebutkan keuntungan digunakannya struktur terlapis 6. Sebutkan keuntungan digunakannya mesin virtual 7. Sebutkan keuntungan digunakannya struktur