Rangkuman Sistem Operasi

BAGIAN 1 KONSEP DASAR PERANGKAT KOMPUTER

            Sistem operasi adalah perangkat lunak komputer atau software yang bertugas untuk melakukan kontrol dan manajemen perangkat keras dan juga operasi-operasi dasar sistem, termasuk menjalankan software aplikasi seperti program-program pengolah data yang bisa digunakan untuk mempermudah kegiatan manusia. Sistem Operasi dalam bahasa Inggrisnya disebut Operating System, atau biasa di singkat dengan OS.

            Sejarah perkembangan

Arsitektur perangkat keras komputer tradisional terdiri dari empat komponen utama yaitu

"Prosesor", "Memori Penyimpanan", "Masukan" (Input), dan "Keluaran" (Output). Model

tradisional tersebut sering dikenal dengan nama arsitektur von Neumann (Gambar 1.2, “Arsitektur

Komputer von Neumann”). Pada saat awal, komputer berukuran sangat besar sehingga

komponen-komponennya dapat memenuhi sebuah ruangan yang sangat besar. Sang pengguna --

menjadi programer yang sekali gus merangkap menjadi menjadi operator komputer -- juga bekerja

di dalam ruang komputer tersebut.

Alasan mempelajari sistem operasi

            Hal yang paling terlihat secara kasat mata ialah perubahan (pengecilan) fisik yang luar biasa. Penggunaan memori dan disk pun meningkat dengan tajam, terutama setelah multimedia mulai dimanfaatkan sebagai antarmuka interaksi. Saat dahulu, setiap arsitektur komputer memiliki sistem operasinya yang tersendiri. Jika dewasa ini telah terjadi penciutan arsitektur yang luar biasa, dengan sendirinya menciutkan jumlah variasi sistem operasi. Hal ini ditambah dengan trend sistem operasi yang dapat berjalan diberbagai jenis arsitektur. Sebagian dari pembaca yang budiman mungkin mulai bernalar: mengapa hari gini (terpaksa) mempelajari sistem operasi?! Secara pasti-pasti, dimana relevansi dan "job (duit)"-nya?Terlepas dari perubahan tersebut di atas; banyak aspek yang tetap sama seperti dahulu. Komputer abad lalu menggunakan model arsitektur von-Neumann, dan demikian pula model komputer abad ini. Aspek pengelolaan sumber daya sistem operasi seperti proses, memori, masukan/keluaran (m/k), berkas, dan seterusnya masih menggunakan prinsip-prinsip yang sama. Dengan sendirinya, mempelajari sistem operasi masih tetap serelevan abad lalu; walaupun telah terjadi berbagai perubahan fisik.

            Hak kekayaan Intelektual

            (IPR). Istilah tersebut terdiri dari tiga kata kunci yaitu: ''Hak'', ''Kekayaan'' dan ''Intelektual''. Kekayaan merupakan abstraksi yang dapat: dimiliki, dialihkan, dibeli, maupun dijual. Sedangkan ''Kekayaan Intelektual'' merupakan kekayaan atas segala hasil produksi kecerdasan daya pikir seperti teknologi, pengetahuan, seni, sastra, gubahan lagu, karya tulis, karikatur, dan seterusnya. Terakhir, ''Hak Kekayaan Intelektual'' (HKI) merupakan hak-hak (wewenang/kekuasaan) untuk berbuat sesuatu atas Kekayaan Intelektual tersebut, yang diatur oleh norma-norma atau hukum-hukum yang berlaku.

HKI perangkat lunak

            perangkat lunak, sangat umum perusahaan besar memiliki portfolio paten yang berjumlah ratusan, bahkan ribuan. Sebagian besar perusahaan-perusahaan ini memiliki perjanjian cross-licensing, artinya Saya izinkan anda menggunakan paten saya asalkan saya boleh menggunakan paten anda. Akibatnya hukum paten pada industri perangkat lunak sangat merugikan perusahaan-perusahaan kecil yang cenderung tidak memiliki paten. Tetapi ada juga perusahaan kecil yang menyalahgunakan hal ini. Misalnya Eolas yang mematenkan teknologi plug-in pada web browser. Untuk kasus ini, Microsoft tidak dapat menyerang balik Eolas, karena Eolas sama sekali tidak membutuhkan paten yang dimiliki oleh Microsoft. Eolas bahkan sama sekali tidak memiliki produk atau layanan, satu-satunya hal yang dimiliki Eolas hanyalah paten tersebut. Oleh karena itu, banyak pihak tidak setuju terhadap paten perangkat lunak karena sangatmerugikan industri perangkat lunak. Sebuah paten berlaku di sebuah negara. Jika sebuah perusahaan ingin patennya berlaku di Negara lain, maka perusahaan tersebut harus mendaftarkan patennya di negara lain tersebut. Tidak seperti hak cipta, paten harus didaftarkan terlebih dahulu sebelum berlaku.

 

Perangkat Keras Komputer

        Hirarki Storage

1.      Register

2.      Cache

3.      RAM

4.      Extension Memory

5.      Magnetik disk

6.      Optical Disk

7.      Magnetic Tapes

BAGIAN 2 KONSEP DASAR SISTEM OPERASI

Komponen Sistem Operasi

            Tidak semua sistem operasi mempunyai struktur yang sama. Namun menurut Avi Silberschatz,

Peter Galvin, dan Greg Gagne, umumnya sebuah sistem operasi modern mempunyai komponen

sebagai berikut:

• Managemen Proses.

• Managemen Memori Utama.

• Managemen Berkas.

• Managemen Sistem Masukan/Keluaran.

• Managemen Penyimpanan Sekunder.

• Sistem Proteksi.

• Jaringan.

• Command-Interpreter System.

Sedangkan menurut A.S. Tanenbaum, sistem operasi mempunyai empat komponen utama, yaitu:

• Managemen proses,

• Masukan/Keluaran

• Managemen Memori, dan

• Sistem Berkas.

            Fungsi dari komponen sistem operasi

1. Managemen Proses adalah 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. Managemen Memori Utama adalah Sistem operasi bertanggung-jawab atas aktivitas-aktivitas yang berkaitan dengan managemen memori seperti:

• Menjaga track dari memori yang sedang digunakan dan siapa yang menggunakannya.

• Memilih program yang akan di-load ke memori.

3. Managemen Berkas adalah Sistem operasi bertanggung-jawab dalam aktivitas yang berhubungan dengan managemen berkas:

• Pembuatan dan penghapusan berkas.

• Pembuatan dan penghapusan direktori.

• Mendukung manipulasi berkas dan direktori.

• Memetakan berkas ke secondary-storage.

• Mem-back-up berkas ke media penyimpanan yang permanen (non-volatile).

4. Managemen Sistem Masukan/Keluaran adalah 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.

5. Managemen Penyimpanan Sekunder adalah Sistem operasi bertanggung-jawab atas aktivitas-aktivitas yang berkaitan dengan managemen disk

seperti:

• free-space management.

• alokasi penyimpanan.

• penjadualan disk.

6. Sistem Proteksi

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 sistem.

7. Jaringan

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.

8. 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, Pen-based (touch), dan lain-lain.

Layanan Sistem Operasi

1.      Pembuatan Program

2.      Eksekusi Program

3.      Operasi Masukan/Keluaran

4.      Manipulasi Sistem Berkas

5.      Komunikasi

6.      Deteksi Error

System Program

System program menyediakan lingkungan yang memungkinkan pengembangan program dan eksekusi berjalan dengan baik. Dapat dikategorikan:

• Managemen/manipulasi berkas Membuat, menghapus, copy, rename, print, memanipulasi berkas dan direktori.

• Informasi status Beberapa program meminta informasi tentang tanggal, jam, jumlah memori dan disk yang tersedia, jumlah pengguna dan informasi lain yang sejenis.

• Modifikasi berkas Membuat berkas dan memodifikasi isi berkas yang disimpan pada disk atau tape.

• Pendukung bahasa pemrograman Kadang kala compiler, assembler, interpreter dari bahasa    pemrograman diberikan kepada pengguna dengan bantuan sistem operasi.

• Loading dan eksekusi program Ketika program di-assembly atau di-compile, program tersebut harus di load ke dalam memori untuk dieksekusi. Untuk itu sistem harus menyediakan absolute loaders, relocatable loaders, linkage editors, dan overlay loaders.

• Komunikasi

Menyediakan mekanisme komunikasi antara proses, pengguna, dan sistem komputer yang berbeda. Sehingga pengguna bisa mengirim pesan, browse web pages, mengirim e-mail, atau mentransfer berkas.

BAGIAN 3 PROSES DAN PENJADUALAN

Pembuatan Proses

            Ketika sebuah proses membuat proses baru maka terdapat dua kemungkinan dalam pelaksanaannya:

1. orang tua proses tersebut berjalan secara konkuren dengan proses anaknya.

2. orang tua proses tersebut menunggu hingga beberapa atau seluruh proses anakannya selesai.

Juga terdapat dua kemungkinan dalam pemberian ruang alamat (address space) proses yang baru:

1. proses tersebut merupakan duplikasi orang tuanya.

2. proses tersebut memiliki program yang diload ke ruang alamatnya.           

Terminasi Proses

            Suatu parent dapat mengakhiri eksekusi salah satu children-nya untuk alasan-alasan seperti:

• Child melampaui penggunaan resource yang telah dialokasikan. Dalam keadaan ini, parent perlu

mempunyai mekanisme untuk memeriksa status children-nya.

• Task yang ditugaskan kepada child tidak lagi diperlukan.

• Parent berakhir dan sistem operasi tidak memperbolehkan suatu child untuk tetap menjalankan

proses jika parent-nya sudah tidak ada. Jadi, jika suatu proses berakhir, maka semua

children-nya juga harus diterminasi. Fenomena yang disebut cascading termination ini biasanya

dimulai oleh sistem operasi.

Status Proses

Bila sebuah proses dieksekusi, maka statusnya akan berubah-ubah. Status dari sebuah proses mencerminkan aktivitas atau keadaan dari proses itu sendiri. Berikut ini adalah status-status yang

mungkin dimiliki sebuah proses menurut Tanenbaum:

• Running: pada saat menggunakan CPU pada suatu waktu.

• Ready: proses diberhentikan sementara karena menunggu proses lain untuk dieksekusi.

• Blocked: tidak dijalankan sampai event dari luar, yang berhubungan dengan proses tersebut

terjadi.

Sedangkan menurut Silberschatz, terdapat lima macam jenis status yang mungkin dimiliki oleh

suatu proses:

• New: status yang dimiliki pada saat proses baru saja dibuat.

• Running: status yang dimiliki pada saat instruksi-instruksi dari sebuah proses dieksekusi.

• Waiting: status yang dimiliki pada saat proses menunggu suatu event (contohnya: proses M/K).

• Ready: status yang dimiliki pada saat proses siap untuk dieksekusi oleh prosesor.

• Terminated: status yang dimiliki pada saat proses telah selesai dieksekusi.

Ada tiga kemungkinan bila sebuah proses memiliki status running:

• Jika program telah selesai dieksekusi maka status dari proses tersebut akan berubah menjadi

Terminated.

• Jika waktu yang disediakan oleh OS untuk proses tersebut sudah habis maka akan terjadi

interrupt dan proses tersebut kini berstatus Ready.

• Jika suatu event terjadi pada saat proses dieksekusi (seperti ada request M/K) maka proses

tersebut akan menunggu event tersebut selesai dan proses berstatus Waiting.

Process Control Block

• Status proses: status mungkin, new, ready, running, waiting, halted, dan juga banyak lagi.

• Program counter: suatu stack yang berisi alamat dari instruksi selanjutnya untuk dieksekusi

untuk proses ini.

• CPU register: Register bervariasi dalam jumlah dan jenis, tergantung pada rancangan komputer.

Register tersebut termasuk accumulator, register indeks, stack pointer, general-purposes register, ditambah code information pada kondisi apa pun. Beserta dengan program counter, keadaan/status informasi harus disimpan ketika gangguan terjadi, untuk memungkinkan proses tersebut berjalan/bekerja dengan benar setelahnya

• Informasi managemen memori: Informasi ini dapat termasuk suatu informasi sebagai nilai dari

dasar dan batas register, tabel page/halaman, atau tabel segmen tergantung pada sistem memori

yang digunakan oleh sistem operasi (lihat Bagian V, “Memori”).

• Informasi pencatatan: Informasi ini termasuk jumlah dari CPU dan waktu riil yang digunakan,

batas waktu, jumlah akun jumlah job atau proses, dan banyak lagi.

• Informasi status M/K: Informasi termasuk daftar dari perangkat M/K yang di gunakan pada

proses ini, suatu daftar berkas-berkas yang sedang diakses dan banyak lagi.

• PCB hanya berfungsi sebagai tempat penyimpanan informasi yang dapat bervariasi dari proses

yang satu dengan yang lain.

Hirarki Proses

Sistem operasi yang mendukung konsep proses harus menyediakan beberapa cara untuk membuat seluruh proses yang dibutuhkan. Pada sistem yang simple atau sistem yang didisain untuk menjalankan applikasi sederhana, sangat mungkin untuk mendapatkan seluruh proses yang akan dibutuhkan itu, terjadi pada waktu sistem dimulai. Pada kebanyakan system bagaimanapun juga beberapa cara dibutuhkan untuk membuat dan menghacurkan selama operasi.

Konsep Penjadualan

Multiprogramming bertujuan untuk memaksimalkan penggunaan CPU dengan cara mengatur alokasi waktu yang digunakan oleh CPU, sehingga proses berjalan sepanjang waktu dan memperkecil waktu idle. Untuk sistem yang bersifat prosesor tunggal (uniprosesor), hanya ada satu proses yang dapat berjalan setiap waktunya. Jika proses yang ada lebih dari satu, maka proses yang lain harus menunggu sampai CPU bebas dan siap untuk dijadualkan kembali.

Penjadualan CPU

Kapan pun CPU menjadi idle, sistem operasi harus memilih salah satu proses untuk masuk kedalam  antrian ready (siap) untuk dieksekusi. Pemilihan tersebut dilakukan oleh penjadual short term. Penjadualan memilih dari sekian proses yang ada di memori yang sudah siap dieksekusi, den mengalokasikan CPU untuk mengeksekusinya.

Penjadualan Preemptive

Penjadualan CPU mungkin akan dijalankan ketika proses:

1. Berubah dari running ke waiting state

2. Berubah dari running ke ready state

3. Berubah dari waiting ke ready

4. Terminates

Algoritma Penjadualan 1

Algoritma diperlukan untuk mengatur giliran proses-proses diready queue yang mengantri untuk dialokasikan ke CPU. Terdapat berbagai macam algoritma,antara lain:

• First come first serve

Algoritma ini mendahulukan proses yang lebih dulu datang. Kelemahannya,waiting time

rata-rata cukup lama.

• Shortest job first

Algoritma ini mendahulukan proses dengan CPU burst terkecil yang akan mengurangi waiting

time rata-rata.

• Priority

Algoritma ini mendahulukan prioritas terbesar. Kelemahannya, prioritas kecil tidak mendapat

jatah CPU. Hal ini dapat diatasi dengan aging,yaitu semakin lama menunggu,prioritas semakin

tinggi.

• Round Robin

Algoritma ini menggilir proses-proses yang ada diantrian dengan jatah time quantum yang sama.

Jika waktu habis,CPU dialokasikan keproses selanjutnya.

• Multilevel Queue

Algoritma ini membagi beberapa antrian yang akan diberi prioritas berdasarkan tingkatan.

Tingkatan lebih tinggi menjadi prioritas utama.

• Multilevel Feedback Queue

Pada dasarnya sama dengan Multilevel Queue,bedanya pada algoritma ini diizinkan untuk

pindah antrian.

Algoritma Penjadualan 2

Sistem hard real-time biasa digunakan menyelesaikan critical task dengan jaminan waktu tertentu.

Jika kebutuhan waktu tidak terpenuhi, maka aplikasi akan gagal. Sistem operasi menggunakanmekanisme resource reservation untuk menerima atau menolak suatu permintaan proses. Sistem soft real-time memiliki kelonggaran waktu dibandingkan sistem hard real-time. Sistem soft real-time dapat mengakibatkan delay yang lebih lama atau dapat menyebabkan terjadinya starvation.