Tugas Sistem Operasi

Wellcome To My blog! :) 

Assalamualaikum,

:: Meresume Tentang Sistem Operasi , Mengenai Bab:
1. Bab Struktur Sistem Operasi
2. Bab Proses Sistem Operasi

STRUKTUR SISTEM KOMPUTER

1. Operasi Sistem Komputer
2. Struktur I/O
3. Struktur Storage
4. Proteksi Hardware

Operasi Sistem Komputer

1. CPU devices dan I/O dapat beroperasi secara serentak (concurrent)

   -Efisiensi pemakaian CPU

2. Semua request ke I/O dikendalikan oleh I/O systems:

   -Setiap device terdapat controller yang mengendalikan device tertentu, misalkan video display =>       video card, disk => disk controller.

   -Setiap device controller mempunyai local buffer.

3. CPU memindahkan data dari/ke memory ke/dari local buffer.

   -Setelah itu controller akan mengirimkan data dari buffer ke device.

4. Bagaimana mekanisme I/O supaya CPU dapat melakukan switch dari satu job ke job lain?

Operasi Sistem Komputer (Cont.)

          1.       Ilustrasi:

        - Instruksi CPU dalam orde: beberapa mikro-detik

        - Operasi read/write dari disk: 10 – 15 mili-detik

        - Ratio: CPU ribuan kali lebih cepat dari operasi I/O

        - Jika CPU harus menunggu (idle) sampai data transfer selesai, maka utilisasi CPU sangat                     rendah (lebih kecil 1%).

2. Solusi: operasi CPU dan I/O harus overlap

        - Concurrent: CPU dapat menjalankan beberapa I/O device sekaligus

        - CPU tidak menunggu sampai operasi I/O selesai tapi melanjutkan tugas yang lain

        - Bagaimana CPU mengetahui I/O telah selesai?

Programmed I/O (1)

     1.       Programmed I/O 

          - Mekanisme CPU yang bertanggung jawab memindahkan data dari/ke memori ke/dari                           controller

2. CPU bertanggung jawab untuk jenis operasi I/O                                                                   - Transfer data dari/ke buffer

3. Controller melakukan detil operasi I/O                                                                                   -  Jika telah selesai memberikan informasi ke CPU => flag

4. Bagaimana CPU mengetahui operasi telah selesai?                                                               - Apakah menguji flag? Seberapa sering?

Programmed I/O (2)

          1.       CPU harus mengetahui jika I/O telah selesai => hardware flag (controller)

2. Polling: CPU secara periodik menguji flag (true or false)                                                              - Menggunakan instruksi khusus untuk menguji flag                                                                    - Masalah: seberapa sering? “wasted CPU time !”? Antar I/O device berbeda “speed”!

3. Interrupt:                                                                                                                                         - Bantuan hardware – melakukan interupsi pada CPU jika flag tersebut telah di-set (operasi I/O telah selesai)

Interrupt   

     1.  Interrupt: 

              - CPU transfer control ke “interrupt service routine”, => address dari service routine  yang                     diperlukan untuk device tsb.

-                               - Interrupt handler: menentukan aksi/service yang diperlukan

2. Struktur interrupt harus menyimpan address dari instruksi yang sedang dikerjakan oleh CPU (interrupted).                                                                                                                             - CPU dapat resume ke lokasi tersebut jika service routine telah selesai dikerjakan

3. Selama CPU melakukan service interrupt, maka interrupt selanjutnya tidak akan dilayani “disabled”, karena CPU tidak dapat melayani interrupt (lost).                                                             
4. Pengoperasian sistem tersebut menggunakan interrupt driven.                                                                                                                                                                                                           Interrupt Handling

           1.      Hardware dapat membedakan devices mana yang melakukan interupsi.

l  Jenis interupsi :

-          Polling

-          vectored interrupt system

2. Tugas sistim operasi menyimpan status CPU (program counter, register dll)

l  Jika service routine telah selesai => CPU dapat melanjutkan instruksi terakhir yang dikerjakan

                             lSistim operasi akan “load” kembali status CPU tersebut.

Struktur Input Output

Dua macam tindakan jika ada operasi I/O . Kedua macam tindakan itu adalah:

1. Setelah proses I/O dimulai, kendali akan kembali ke user program saat proses I/O selesai ( Synchronous ). Instruksi wait menyebabkan CPU idle sampai interrupt berikutnya. Akan terjadi Wait loop ( untuk menunggu akses berikutnya ). Paling banyak satu proses I/O yang berjalan dalam satu waktu.

2. Setelah proses I/O dimulai, kendali akan kembali ke user program tanpa menunggu proses I/O selesai (Asynchronous). System call permintaan pada sistem operasi untuk mengizinkan user menunggu sampai I/O selesai.Device – status table mengandung data masukkan untuk tiap I/O device yang menjelaskan tipe, alamat, dan keadaannya. Sistem operasi memeriksa I/O device untuk mengetahui keadaan device dan mengubah tabel untuk memasukkan interrupt. Jika I/O device mengirim/mengambil data ke/dari memory hal ini dikenal dengan nama (Direct Memory Access) DMA.

Struktur Penyimpanan

a. Register

Tempat penyimpanan beberapa buah data volatile yang akan diolah langsung di prosesor yang berkecepatan sangat tinggi. Register ini berada di dalam prosesor dengan jumlah yang sangat terbatas karena fungsinya sebagai tempat perhitungan / komputasi data

b. Cache Memory

Tempat penyimpanan sementara ( volatile ) sejumlah kecil data untuk meningkatkan kecepatan pengambilan atau penyimpanan data di memori oleh prosesor yang berkecepatan tinggi. Dahulu cache disimpan di luar prosesor dan dapat ditambahkan. Misalnya pipeline burst cache yang biasa ada di komputer awal tahun 90 – an. Akan tetapi seiring menurunnya biaya produksi die atau wafer dan untuk meningkatkan kinerja, cache ditanamkan di prosesor. Memori ini biasanya dibuat berdasarkan desain static memory.

c. Random Access Memory ( RAM ) – Main Memory

Tempat penyimpanan sementara sejumlah data volatile yang dapat diakses langsung oleh prosesor. Pengertian langsung di sini berarti prosesor dapat mengetahui alamat data yang ada di memori secara langsung. Sekarang, RAM dapat diperoleh dengan harga yang cukup murah dangan kinerja yang bahkan dapat melewati cache pada komputer yang lebih lama.

d. Extension Memory

Tambahan memory yang digunakan untuk membantu proses-proses dalam komputer, biasanya berupa buffer. Peranan tambahan memori ini sering dilupakan akan tetapi sangat penting artinya untuk efisiensi. Biasanya tambahan memori ini memberi gambaran kasar kemampuan dari perangkat tersebut, sebagai contoh misalnya jumlah VGA memory, soundcard memory.

e. Secondary Storage

Media penyimpanan data yang non-volatile yang dapat berupa Flash Drive, Optical Disc, Magnetic Disk, Magnetic Tape. Media ini biasanya daya tampungnya cukup besar dengan harga yang relatif murah. Portability – nya  juga relatif lebih tinggi.

Contoh: Storage Hierarchy

Proteksi Perangkat Keras

a. Dual Mode Operation

Membagi sumber daya sistem yang memerlukan sistem operasi untuk menjamin bahwa program yang salah tidak menyebabkan program lain berjalan salah juga. Menyediakan dukungan hardware untuk membedakan minimal dua mode operasi yaitu: User Mode – Eksekusi dikendalikan oleh user: Monitor / Kernel /System Mode – Eksekusi dikendalikan oleh sistem operasi. Instruksi tertentu hanya berjalan di mode ini ( Privileged Instruction ). Ditambahkan sebuah bit penanda operasi. Jika terjadi interrupt, maka hardware berpindah ke monitor mode .

b. I/O Protection

Semua instruksi I/O umumnya Privileged Instruction ( kecuali pada DOS, dan program tertentu ). Harus menjamin user program tidak dapat mengambil alih kontrol komputer di monitor mode.

c. Memory Protection

Harus menyediakan perlindungan terhadap memori minimal untuk interrupt vector dan interrupt service routine . Ditambahkan dua register yang menentukan di mana alamat legal sebuah program boleh mengakses, yaitu base register untuk menyimpan alamat awal yang legal dan limit register untuk menyimpan ukuran memori yang boleh diakses Memori di luar jangkauan dilindungi.

d. CPU Protection

Timer melakukan interrupt setelah perioda waktu tertentu untuk menjamin kontrol sistem operasi. Timer diturunkan setiap clock. Ketika timer mencapai nol, sebuah Interrupt terjadi. Timer biasanya digunakan untuk mengimplementasikan pembagian waktu. Timer dapat juga digunakan untuk menghitung waktu sekarang walaupun fungsinya sekarang ini sudah digantikan Real Time Clock (RTC). (System Clock Timer terpisah dari Pencacah Waktu). Timer sekarang secarahardware lebih dikenal sebagai System Timer/ CPU Timer . Load Timer juga Privileged Instruction .

STRUKTUR SISTEM OPERASI

 Secara umum, Sistem Operasi adalah software pada lapisan pertama yang ditempatkan pada memori komputer pada saat komputer dinyalakan. Sedangkan software-software lainnya dijalankan setelah Sistem Operasi berjalan, dan Sistem Operasi akan melakukan layanan inti umum untuk software-software itu. Layanan inti umum tersebut seperti akses ke disk, manajemen memori, skeduling task, dan antar-muka user. Sehingga masing-masing software tidak perlu lagi melakukan tugas-tugas inti umum tersebut, karena dapat dilayani dan dilakukan oleh Sistem Operasi. Bagian kode yang melakukan tugas-tugas inti dan umum tersebut dinamakan dengan “kernel” suatu Sistem Operasi.

Kalau sistem komputer terbagi dalam lapisan-lapisan, maka Sistem Operasi adalah  penghubung antara lapisan hardware dan lapisan software. Lebih jauh daripada itu, Sistem Operasi melakukan semua tugas-tugas penting dalam komputer, dan menjamin aplikasi-aplikasi yang berbeda dapat berjalan secara bersamaan dengan lancar. Sistem Operasi menjamin aplikasi software lainnya dapat menggunakan memori, melakukan input dan output terhadap peralatan lain dan memiliki akses kepada sistem file. Apabila beberapa aplikasi berjalan secara bersamaan, maka Sistem Operasi mengatur skedule yang tepat, sehingga sedapat mungkin semua proses yang berjalan mendapatkan waktu yang cukup untuk menggunakan prosesor (CPU) serta tidak saling mengganggu.

STRUKTUR SISTEM OPERASI

Sebuah sistem yang besar dan kompleks seperti sistem operasi modern harus diatur dengan cara membagi task kedalam komponen-komponen kecil agar dapat berfungsi dengan baik dan mudah.

Brikut ini adalah Struktur Sistem Operasi;

• Struktur Sederhana
• Sistem Berlapis (layered system)
• Kernel Mikro
• Modular (Modules)
• Mesin Maya ( Virtual Machine )
• Client-Server Model
• Sistem Berorientasi Objek 

1. Struktur Sederhana

Sistem operasi sebagai kumpulan prosedur dimana prosedur dapat saling dipanggil oleh prosedur lain di sistem bila diperlukan. Banyak sistem operasi komersial yang tidak terstruktur dengan baik. Kemudian sistem operasi dimulai dari yang terkecil, sederhana dan terbatas lalu berkembang dengan ruang lingkup originalnya. Contoh dari sistem operasi ini adalah MS-DOS dan UNIX. MS-DOS merupakan sistem operasi yang menyediakan fungsional dalam ruang yang sedikit sehingga tidak dibagi menjadi beberapa modul, sedangkan UNIX menggunakan struktur monolitik dimana prosedur dapat saling dipanggil oleh prosedur lain di sistem bila diperlukan dan kernel berisi semua layanan yang disediakan sistem operasi untuk pengguna. Inisialisasi-nya terbatas pada fungsional perangkat keras yang terbagi menjadi dua bagian yaitu kernel dan sistem program. Kernel terbagi menjadi serangkaian interface dan device driver dan menyediakan sistem file, penjadwalan CPU, manajemen memori, dan fungsi-fungsi sistem operasi lainnya melalui system calls.

Kelebihan Struktur Sederhana:

• Layanan dapat dilakukan sangat cepat karena terdapat di satu ruang alamat.

Kekurangan Struktur Sederhana:

• Pengujian dan penghilangan kesalahan sulit karena tidak dapat dipisahkan dan dilokalisasi.
• Sulit dalam menyediakan fasilitas pengamanan.
• Merupakan pemborosan bila setiap komputer harus menjalankan kernel monolitik sangat besar sementara sebenarnya tidak memerlukan seluruh layanan yang disediakan kernel.
• Tidak fleksibel.
• Kesalahan pemograman satu bagian dari kernel menyebabkan matinya seluruh sistem.

Evolusi :

Kebanyakan UNIX sampai saat ini berstruktur monolitik. Meskipun monolitik, yaitu seluruh komponen/subsistem sistem operasi terdapat di satu ruang alamat tetapi secara rancangan adalah berlapis. Rancangan adalah berlapis yaitu secara logik satu komponen/subsistem merupakan lapisan lebih bawah dibanding lainnya dan menyediakan layanan-layanan untuk lapisan-lapisan lebih atas. Komponen-komponen tersebut kemudia dikompilasi dan dikaitkan (di-link) menjadi satu ruang alamat. Untuk mempermudah dalam pengembangan terutama pengujian dan fleksibilitas, kebanyakan UNIX saat ini menggunakan konsep kernel loadable modules,yaitu:

• Bagian-bagian kernel terpenting berada di memori utama secara tetap.
• Bagian-bagian esensi lain berupa modul yang dapat ditambahkan ke kernel saat diperlukan dan dicabut begitu tidak digunakan lagi di waktu jalan (run time).

Contoh : UNIX berstruktur monolitik, MS-DOS

2. Sistem Berlapis (layered system)

Sistem operasi dibentuk secara hirarki berdasar lapisan-lapisan, dimana lapisan-lapisan bawa memberi layanan lapisan lebih atas. Lapisan yang paling bawah adalah perangkat keras, dan yang paling tinggi adalah user-interface. Sebuah lapisan adalah implementasi dari obyek abstrak yang merupakan enkapsulasi dari data dan operasi yang bisa memanipulasi data tersebut. Struktur berlapis dimaksudkan untuk mengurangi kompleksitas rancangan dan implementasi sistem operasi. Tiap lapisan mempunyai fungsional dan antarmuka masukan-keluaran antara dua lapisan bersebelahan yang terdefinisi bagus.

Sedangkan menurut Tanenbaum dan Woodhull, sistem terlapis terdiri dari enam lapisan, yaitu:

Lapis 5 – The operator

Berfungsi untuk pemakai operator.

Lapis 4 – User programs

Berfungsi untuk aplikasi program pemakai.

Lapis 3 – I/O management

Berfungsi untuk menyederhanakan akses I/O pada level atas.

Lapis 2 -Operator-operator communication

Berfungsi untuk mengatur komunikasi antar proses.

Lapis 1 -Memory and drum management

Berfungsi untuk mengatur alokasi ruang memori atau drum magnetic.

Lapis 0 -Processor allocation and multiprogramming

Berfungsi untuk mengatur alokasi pemroses dan switching, multi programming dan pengaturan prosessor.

Menurut Stallings, model tingkatan sistem operasi yang mengaplikasikan prinsip ini dapat dilihat pada tabel berikut, yang terdiri dari level-level dibawah ini:

• Level 1

Terdiri dari sirkuit elektronik dimana obyek yang ditangani adalah register memory cell, dan gerbang logika. Operasi pada obyek ini seperti membersihkan register atau membaca lokasi memori.

• Level 2

Pada level ini adalah set instruksi pada prosesor. Operasinya adalah instruksi bahasa-mesin, seperti menambah, mengurangi, load dan store.

• Level 3

Tambahan konsep prosedur atau subrutin ditambah operasi call atau return.

• Level 4

Mengenalkan interupsi yang menyebabkan prosesor harus menyimpan perintah yang baru dijalankan dan memanggil rutin penanganan interupsi. Empat level pertama bukan bagian sistem operasi tetapi bagian perangkat keras. Meski pun demikian beberapa elemen sistem operasi mulai tampil pada level-level ini, seperti rutin penanganan interupsi. Pada level 5, kita mulai masuk kebagian sistem operasi dan konsepnya berhubungan dengan multi-programming.

• Level 5

Level ini mengenalkan ide proses dalam mengeksekusi program. Kebutuhan-kebutuhan dasar pada sistem operasi untuk mendukung proses ganda termasuk kemampuan men-suspend dan me-resume proses. Hal ini membutuhkan register perangkat keras untuk menyimpan agar eksekusi bisa ditukar antara satu proses ke proses lainnya.

• Level 6

Mengatasi penyimpanan sekunder dari komputer. Level ini untuk menjadualkan operasi dan menanggapi permintaan proses dalam melengkapi suatu proses.

• Level 7

Membuat alamat logik untuk proses. Level ini mengatur alamat virtual ke dalam blok yang bisa dipindahkan antara memori utama dan memori tambahan. Cara-cara yang sering dipakai adalah menggunakan ukuran halaman yang tetap, menggunakan segmen sepanjang variabelnya, dan menggunakan cara keduanya. Ketika blok yang dibutuhkan tidak ada dimemori utama, alamat logis pada level ini meminta transfer dari level 6. Sampai point ini, sistem operasi mengatasi sumber daya dari prosesor tunggal. Mulai level 8, sistem operasi mengatasi obyek eksternal seperti peranti bagian luar, jaringan, dan sisipan komputer kepada jaringan.

Ø  Level 8

Mengatasi komunikasi informasi dan pesan-pesan antar proses. Dimana pada level 5 disediakan mekanisme penanda yang kuno yang memungkinkan untuk sinkronisasi proses, pada level ini mengatasi pembagian informasi yang lebih banyak. Salah satu peranti yang paling sesuai adalah pipe (pipa) yang menerima output suatu proses dan memberi input ke proses lain.

• Level 9

Mendukung penyimpanan jangka panjang yang disebut dengan berkas. Pada level ini, data dari penyimpanan sekunder ditampilkan pada tingkat abstrak, panjang variabel yang terpisah. Hal nini bertentangan tampilan yang berorientasikan perangkat keras dari penyimpanan sekunder.

• Level 10

Menyediakan akses ke peranti eksternal menggunakan antarmuka standar.

• Level 11

Bertanggung-jawab mempertahankan hubungan antara internal dan eksternal identifier dari sumber daya dan obyek sistem. Eksternal identifier adalah nama yang bisa dimanfaatkan oleh aplikasi atau pengguna. Internal identifier adalah alamat atau indikasi lain yang bisa digunakan oleh level yang lebih rendah untuk meletakkan dan mengontrol obyek.

• Level 12

Menyediakan suatu fasilitator yang penuh tampilan untuk mendukung proses. Hal ini merupakan lanjutan dari yang telah disediakan pada level 5. Pada level 12, semua info yang dibutuhkan untuk managemen proses dengan berurutan disediakan, termasuk alamat virtual di proses, daftar obyek dan proses yang berinteraksi dengan proses tersebut serta batasan interaksi tersebut, parameter yang harus dipenuhi proses saat pembentukan, dan karakteristik lain yang mungkin digunakan sistem operasi untuk mengontrol proses.

• Level 13

Menyediakan antarmuka dari sistem operasi dengan pengguna yang dianggap sebagai shell atau dinding karena memisahkan pengguna dengan sistem operasi dan menampilkan sistem operasi dengan sederhana sebagai kumpulan servis atau pelayanan.

Dari ketiga sumber diatas dapat kita simpulkan bahwa lapisan sistem operasi secara umum terdiri atas 4 bagian, yaitu:

1. Perangkat keras

Lebih berhubungan kepada perancang sistem. Lapisan ini mencakup lapisan 0 dan 1 menurut Tanenbaum, dan level 1 sampai dengan level 4 menurut Stallings.

1. Sistem operasi

Lebih berhubungan kepada programer. Lapisan ini mencakup lapisan 2 menurut Tanenbaum, dan level 5 sampai dengan level 7 menurut Stallings.

1. Kelengkapan

Lebih berhubungan kepada programer. Lapisan ini mencakup lapisan 3 menurut Tanenbaum, dan level 8 sampai dengan level 11 menurut Stallings.

1. Program aplikasi

Lebih berhubungan kepada pengguna aplikasi komputer. Lapisan ini mencakup lapisan 4 dan lapisan 5 menurut Tanebaum, dan level 12 dan level 13 menurut Stallings.

Lapisan n memberi layanan untuk lapisan n+1. Proses-proses di lapisan n dapat meminta layanan lapisan n-1 untuk membangunan layanan bagi lapisan n+1. Lapisan n dapat meminta layanan lapisan n-1. Kebalikan tidak dapat, lapisan n tidak dapat meminta layanan n+1. Masing-masing berjalan di ruang alamat-nya sendiri. Kelanjutan sistem berlapis adalah sistem berstruktur cincin seperti sistem MULTICS. Sistem MULTICS terdiri 64 lapisan cincin dimana satu lapisan berkewenangan berbeda. Lapisan n-1 mempunyai kewenangan lebih dibanding lapisan n. Untuk meminta layanan lapisan n-1, lapisan n melakukan trap. Kemudian, lapisan n-1 mengambil kendali sepenuhnya untuk melayani lapisan n.

Kelebihan Sistem Berlapis (layered system):

• Memiliki rancangan modular, yaitu sistem dibagi menjadi beberapa modul & tiap modul dirancang secara independen.
• Pendekatan berlapis menyederhanakan rancangan, spesifikasi dan implementasi sistem operasi.

Kekurangan Sistem Berlapis (layered system):

• Fungsi-fungsi sistem operasi diberikan ke tiap lapisan secara hati-hati.

Contoh: Sistem operasi yang menggunakan pendekatan berlapis adalah THE yang dibuat oleh Djikstra dan mahasiswa-mahasiswanya, serta sistem operasi MULTICS.

3. Kernel Mikro

Metode struktur ini adalah menghilangkan komponen-komponen yang tidak diperlukan dari kernel dan mengimplementasikannya sebagai sistem dan program-program level user. Hal ini akan menghasilkan kernel yang kecil. Fungsi utama dari jenis ini adalah menyediakan fasilitas komunikasi antara program client dan bermacam pelayanan yang berjalan pada ruang user.

Kelebihan Kernel Mikro:

• kemudahan dalam memperluas sistem operasi
• mudah untuk diubah ke bentuk arsitektur baru
• kode yang kecil dan lebih aman

Kekurangan Kernel Mikro:

• kinerja akan berkurang selagi bertambahnya fungsi-fungsi yang digunakan.

Contoh: sistem operasi yang menggunakan metode ini adalah TRU64 UNIX, MacOSX dan QNX.

4. Modular (Modules)

Kernel mempunyai kumpulan komponen-komponen inti dan secara dinamis terhubung pada penambahan layanan selama waktu boot atau waktu berjalan. Sehingga strateginya menggunakan pemanggilan modul secara dinamis (Loadable Kernel Modules). Umumnya sudah diimplementasikan oleh sistem operasi modern seperti Solaris, Linux dan MacOSX.

Sistem Operasi Apple Macintosh Mac OS X menggunakan struktur hybrid. Strukturnya menggunakan teknik berlapis dan satu lapisan diantaranya menggunakan Mach microkernel.

5. Mesin Maya ( Virtual Machine )

Mesin maya mempunyai sistem timesharing yang berfungsi untuk ,menyediakan kemampuan untuk multiprogramming dan perluasan mesin dengan antarmuka yang lebih mudah.

Struktur Mesin maya ( CP/CMS, VM/370 ) terdiri atas komponen dasar utama :

• Control Program, yaitu virtual machine monitor yang mengatur fungsi ari prosessor, memori dan piranti I/O. Komponen ini berhubungan langsung dengan perangkat keras.
• Conventional Monitor System, yaitu sistem operasi sederhanayang mengatur fungsi dari proses, pengelolaan informasi dan pengelolaan piranti.

Kelebihan Mesin Maya ( Virtual Machine ):

• Konsep mesin virtual menyediakan proteksi yang lengkap untuk sumber daya system sehingga masing-masing mesin virtual dipisahkan mesin virtual yang lain. Isolasi ini tidak memperbolehkan pembagian sumber daya secara langsung.
• Sistem mesin virtual adalah mesin yang sempurna untuk riset dan pengembangan system operasi. Pengembangan system dikerjakan pada mesin virtual, termasuk di dalamnya mesin fisik dan tidak mengganggu operasi system yang normal.

Kekurangan Mesin Maya ( Virtual Machine ):

• Konsep mesin virtual sangat sulit untuk mengimplementasikan kebutuhan dan duplikasi yang tepat pada mesin yang sebenarnya.

Contoh:

• Sistem operasi MS-Windows NT dapat menjalankan aplikasi untuk MS-DOS, OS/2 mode teks dan aplikasi WIN16.
• IBM mengembangkan WABI untuk meng-emulasikan Win32 API sehingga sistem operasi yang menjalankan WABI dapat menjalankan aplikasi-aplikasi untuk MS-Windows.
• Para pengembang Linux membuat DOSEMU untuk menjalankan aplikas-aplikasi DOS pada sistem operasi Linux, WINE untuk menjalankan aplikasi-aplikasi MS-Windows.
• VMWare merupakan aplikasi komersial yang meng-abstraksikan perangkat keras intel 80×86 menjadi virtual mesin dan dapat menjalan beberapa sistem operasi lain (guest operating system) di dalam sistem operasi MS-Windos atau Linux (host operating system). VirtualBox merupakan salah satu aplikasi sejenis yang opensource.

6. Client-Server Model

Mengimplementasikan sebagian besar fungsi sistem operasi pada mode pengguna (user mode). Sistem operasi merupakan kumpulan proses dengan proses-proses dikategorikan sebagai server dan client, yaitu :

Server, adalah proses yang menyediakan layanan.

Client, adalah proses yang memerlukan/meminta layanan.

Proses client yang memerlukan layanan mengirim pesan ke server dan menanti pesan jawaban. Proses server setelah melakukan tugas yang diminta, mengirim hasil dalam bentuk pesan jawaban ke proses client. Server hanya menanggapi permintaan client dan tidak memulai dengan percakapan client. Kode dapat diangkat ke level tinggi, sehingga kernel dibuat sekecil mungkin dan semua tugas diangkat ke bagian proses pemaka. Kernel hanya mengatur komunikasi antara client dan server. Kernel yang ini popular dengan sebutan mikrokernel.

Kelebihan Client-Server Model:

• Pengembangan dapat dilakukan secara modular.
• Kesalahan (bugs) di satu subsistem (diimplementasikan sebagai satu proses) tidak merusak subsistem-subsistem lain, sehingga tidak mengakibatkan satu sistem mati secara keseluruhan.
• Mudah diadaptasi untuk sistem tersebar.

Kekurangan Client-Server Model:

• Layanan dilakukan lambat karena harus melalui pertukaran pesan.
• Pertukaran pesan dapat menjadi bottleneck.
• Tidak semua tugas dapat dijalankan di tingkat pemakai (sebagai proses pemakai).

7. Sistem Berorientasi Objek

Sisten operasi merealisasikan layanan sebagai kumpulan proses disebut sistem operasi bermodel proses. Pendekatan lain implementasi layanan adalah sebagai objek-objek. Sistem operasu yang distrukturkan menggunakan objek disebut sistem operasi berorientasi objek. Pendekatan ini dimaksudkan untuk mengadopsi keunggulan teknologi berorientasi objek. Pada sistem yang berorientasi objek, layanan diimplementasikan sebagai kumpulan objek. Objek mengkapsulkan struktur data dan sekumpulan operasi pada struktur data itu. Tiap objek diberi tipe yang menandadi properti objek seperti proses, direktori, berkas, dan sebagainya. Dengan memanggil operasi yang didefinisikan di objek, data yang dikapsulkan dapat diakses dan dimodifikasi. Model ini sungguh terstruktur dan memisahkan antara layanan yang disediakan dan implementasinya. Sistem operasi MS Windows NT telah mengadopsi beberapa teknologi berorientasi objek tetapi belum keseluruhan.

Kelebihan Sistem Berorientasi Objek:

• Terstruktur dan memisahkan antara layanan yang disediakan dan implementasinya.

Kekurangan Sistem Berorientasi Objek:

• Sistem operasi MS Windows NT telah mengadopsi beberapa teknologi berorientasi objek tetapi belum keseluruhan.

Contoh sistem operasi yang berorientasi objek, antara lain : eden, choices, x-kernel, medusa, clouds, amoeba, muse, dan sebagainya.

Tugas Sistem Operasi

Wellcome To My Blog! :)

Assalamualaikum,

:: Saya akan meresume tentang :
1. Struktur Sistem Operasi
2. Proses Sistem Operasi

Struktur Sistem Operasi

Suatu sistem operasi modern merupakan suatu sistem yang besar dan kompleks sehingga strukturnya harus dirancang dengan hati-hati dan seksama supaya dapat berfungsi seperti yang diinginkan serta dapat dimodifikasi dengan mudah. Struktur sistem operasi merupakan komponen-komponen sistem operasi yang dihubungkan dan dibentuk di dalam kernel. Ada beberapa struktur sistem operasi dan pernah dicoba, diantaranya sebagai berikut:
1. Sistem Monolithic
2. Sistem Lapisan
3. Mesin Virtual
4. Model Client Server

Sistem Monolithic

Struktur sistem operasi di sistem ini tidak terstruktur. Sistem operasi sebagai kumpulan prosedur yang masing-masing dapat saling dipanggil jika dibutuhkan. Setiap prosedur yang ada di dalam sistem ini mempunyai interface yang sudah didefinisikan dengan baik. Dalam hal ini berupa parameter dan hasilnya, serta masing-masing prosedur bebas untuk saling memanggil jika dibutuhkan. Walaupun disebut tidak berstruktur, sebenarnya sistem monilisthic tetap mempunyai struktur walaupun kecil dan mendasar. Struktur tersebut adalah:

• Program utama yang meminta layanan prosedur. 
• Kumpulan layanan prosedur yang membawa sistem call. 
• Kumpulan utilitas prosedur yang membantu layanan prosedur. 

Dalam model ini setiap sistem call mempunyai suatu prosedur yang akan mengelolanya. Utilitas prosedur mengerjakan suatu hal yang diinginkan oleh beberapa layanan prosedur. 

Sistem Lapisan

Sistem pertama yang dibangun dengan sistem lapisan adalah THE yang dibuat di Technische Hogeschool Eindhoven di Belanda pada tahun 1968 oleh E.W. Dijkstra dan para mahasiswanya. Sistem ini mempunyai enam lapis.

Contoh lain adalah sistem Venus yang mempunyai tujuh lapisan. Lapisan bawah (0sampai 4) digunakan oleh penjadwalan CPU dan manajemen memori yang kemudian diletakkan dalam suatu microcode. Pengaturan ini memberikan keuntungan, seperti eksekusi yang lebih cepat dan interface yang didefinisikan menjadi lebih jelas antara lapisan microcode dengan lapisan yang lebih tinggi. 

Mesin Virtual

Secara konsep, sistem computer dibuat berdasarkan lapisan. Hardware atau perangkat lunak merupakan tingkatan terbawah dari keseluruhan sistem. Kernel yang berjalan ditingkatan berikutnya menggunakan instruksi-intruksi perangkat keras untuk membuat kumpulan sistem call yang digunakan oleh lapisan luarnya. Program di atas kernel dapat menggunakan sistem call atau instruksi-instruksi perangkat keras. Dalam beberapa hal, program sistem tidak membedakan kedua lapisan tersebut. Program sistem memperlakukan sistem call dan perangkat keras di lapisan yang sama, meskipun program beberapa sistem pada tingkat yang lebih tinggi dari rutin-rutin program aplikasi yang lain, program-program aplikasi akan melihat semua yang berada di bawahnya.Pendekatan sistem lapisan ini menjadi konsep dari mesin virtual. Dengan menggunakan penjadwalan CPU dan teknik virtual memori, sebuah sistem operasi dapat membuat bayangan proses dalam jumlah banyak, yang masing-masing dieksekusi oleh prosesornya sendiri dengan memori (virtual) sendiri. Pada mesin virtual tidak tersedia fungsi-fungsi tambahan tetapi interface yang identik dengan perangkat keras yang mendasarinya. Setiap proses dilengkapi dengan salinan dari computer yang mendasarinya. 

Model Client Server

Dalam model ini, semua kernel bekerja menangani komunikasi antara server dan client. Dengan membagi sistemoperasi menjadi banyak bagian yang masing-masing hanya menangani bagian tertentu dari sistem. Seperti layanan file, layanan proses, layanan terminal atau layanan memori, maka setiap bagian menjadi lebih kecil dan lebih mudah diatur. Kemudian semua server berjalan daam proses user mode dan tidak dalam kernel mode, maka bagian-bagian tidak mempunyai akses langsung ke perangkat keras. Keuntungannya, bila ada kesalahan di file server, maka layanan file mungkin akan crash, tetapi tidak akan mempengaruhi keseluruhan sistem, yang akhirnya dapat mengakibatkan keseluruhan sistem tidak berfungsi. Keuntungan lain dari sebuah model client-server adalah dapat diadaptasi untuk digunakan dalam sistem terdistribusi. Jika client berkomunikasi dengan server dengan mengirimkan pesan, klien tidak perlu tahu pesan tersebut ditangani secara local daam mesinnya sendiri atau pesan tersebut dikirimkan malalui jaringan ke servel di mesin yang lain.

Proses Sistem Operasi

Proses dalam Sistem Operasi berisi instruksi, data, program counter, register pemroses, stack data, alamat pengiriman dan variabel pendukung lainnya.

Sistem Operasi - Proses

Terdapat beberapa definisi mengenai proses, antara lain :

• Merupakan konsep pokok dalam sistem operasi, sehingga masalah manajemen proses adalah masalah utama dalam perancangan sistem operasi.
• Proses adalah program yang sedang dieksekusi.
• Proses adalah unit kerja terkecil yang secara individu memiliki sumber daya dan dijadwalkan oleh sistem operasi.

Peran sistem operasi dalam kegiatan proses adalah mengelola semua proses di sistem dan mengalokasikan sumber daya ke proses tersebut. Banyak proses yang dijalankan bersamaan, dimana setiap proses mendapat bagian memori dan kendali sendiri-sendiri (peran SO), sehingga setiap proses (program) memiliki prinsip :

• Independent, artinya program-program tersebut berdiri sendiri, terpisah dan saling tidak bergantung.
• One program at any instant, artinya hanya terdapat satu proses yang dilayani pemroses pada satu saat.

Dalam multiprogramming, teknik penanganan proses adalah dengan mengeksekusi satu proses dan secara cepat beralih ke proses lainnya (bergiliran), sehingga menimbulkan efek paralel semu (pseudoparallelism).

Pengendalian proses

Dalam pengendalian antar proses, sistem operasi menggunakan metode :

• Saling melanjutkan (interleave), Sistem  operasi  harus  dapat  kembali  melanjutkan  proses  setelah  melayani proses lain.
• Kebijaksaan tertentu, Sistem   operasi   harus   mengalokasikan   sumber   daya   ke   proses   berdasar prioritasnya.
• Komunikasi antar proses dan penciptaan proses, Sistem operasi harus mendukung komunikasi dan penciptaan antar proses (menstrukturkan aplikasi).

Pada sistem dengan banyak proses aktif, proses-proses pada satu saat berada dalam beragam tahap eksekusinya. Proses mengalami beragam state (ready, running, blocked) selama siklus hidupnya sebelum berakhir dan keluar dari sistem. Sistem operasi harus dapat mengetahui state masing-masing proses dan merekam semua perubahan yang terjadi secara dinamis. Informasi tersebut digunakan untuk kegiatan penjadwalan dan memutuskan alokasi sumber daya.

Status (state) proses

Sebuah proses akan mengalami serangkaian state diskrit. Beragam kejadian dapat menyebabkan perubahan state proses. Tiga state tersebut adalah sebagai berikut :

• Running, Proses sedang mengeksekusi instruksi proses
• Ready, Proses   siap   dieksekusi,   tetapi   proses   tidak tersedia untuk eksekusi proses ini.
• Blocked, Proses   menunggu   kejadian   untuk   melengkapi tugasnya

Proses yang baru diciptakan akan mempunyai state ready.

• Proses berstate running menjadi blocked, karena sumbar daya yang diminta belum tersedia atau meminta layanan perangkat masukan/keluaran, sehingga menunggu kejadian muncul. Proses menunggu kejadian alokasi sumber daya atau selesainya layanan perangkat masukan/keluaran (event wait).
• Proses berstate running menjadi ready, karena penjadwal memutuskan eksekusi proses lain karena jatah waktu untuk proses tersebut telah habis (time out).
• Proses berstate blocked menjadi ready saat sumber daya yang diminta/ diperlukan telah tersedia atau layanan perangkat masukan/keluaran selesai (event occurs).
• Proses berstate ready menjadi running, karena penjadwal memutuskan penggunaan pemroses utnuk proses itu karena proses yang saat itu running berubah statenya (menjadi ready atau blocked) atau telah menyelesaikan sehingga disingkirkan dari sistem. Proses menjadi mendapatkan jatah pemroses.

Diagram state lanjut

Penundaan (suspend) adalah operasi penting dan telah diterapkan dengan beragam cara. Penundaan biasanya berlangsung singkat. Penundaan sering dilakukan sistem untuk memindahkan proses-proses tertentu guna mereduksi beban sistem selama beban puncak.

Proses yang ditunda (suspended blocked) tidak berlanjut sampai proses lain meresume. Untuk jangka panjang, sumber daya-sumber daya proses dibebaskan (dilucuti). Keputusan membebaskan sumber daya-sumber daya bergantung sifat masing-masing sumber daya. Memori utama seharusnya segera dibebaskan begitu proses tertunda agar dapat dimanfaatkan proses lain. Resuming (pengaktifan kembali) proses, yaitu menjalankan proses dari titik (instruksi) dimana proses ditunda.

Operasi suspend dan resume penting, sebab :

• Jika sistem berfungsi secara buruk dan mungkin gagal maka proses-proses
  dapat disuspend agar diresume setelah masalah diselesaikan. Contoh :Pada proses pencetakan, bila tiba-tiba kerta habis maka proses disuspend. Setelah kertas dimasukkan kembali, proses pun dapat diresume.
• Pemakai yang ragu/khawatir mengenai hasil prose dapat mensuspend proses (bukan membuang (abort) proses). Saat pemakai yakin proses akan berfungsi secara benar maka dapat me-resume (melanjutkan kembali di instruksi saat disuspend) proses yang disuspend.
• Sebagai tanggapan terhadap fluktuasi jangka pendek beban sistem, beberapa proses dapat disuspend dan diresume saat beban kembali ke tingkat normal.

Dua state baru dimasukkan sehingga membentuk diagram 5 state, yaitu :

• Suspended ready
• Suspended blocked

Penundaan dapat diinisialisasi oleh proses itu sendiri atau proses lain.

• Pada sistem monoprocessor, proses running dapat mensuspend dirinya sendiri karena tak ada proses lain yang juga running yang dapat memerintahkan suspend.
• Pada sistem multiprocessor, proses running dapat disuspend proses running lain pada pemroses berbeda. Proses ready hanya dapat di suspend oleh proses lain.

Pada proses blocked terdapat transisi menjadi suspended blocked. Pilihan ini dirasa aneh. Apakah tidak cukup menunggu selesainya operasi masukan/keluaran atau kejadian yang membuat proses ready atau suspended ready?. Bukankah state blocked, ready blocked, suspended blocked sama-sama tidak mendapat jatah waktu pemroses ?. Kenapa dibedakan ?.

Alasannya, karena penyelesaian operasi masukan/keluaran bagi proses blocked mungkin tak pernah terjadi atau dalam waktu tak terdefinisikan sehingga lebih baik disuspend agar sumber daya-sumber daya yang dialokasikan untuk proses tersebut dapat digunakan proses-proses lain. Untuk kondisi ini, lebih baik sumber daya-sumber daya yang dipegang proses yang berkondisi seperti ini dipakai proses-proses lain. Proses blocked disuspend sistem atau secara manual menjadi suspended blocked.

Bila akhirnya operasi masukan/keluaran ­berakhir maka segera proses suspended blocked mengalami transisi. Karena resume dan suspend mempunyai prioritas tinggi maka transisi segera dilakukan. Suspend dan resume dapat digunakan untuk menyeimbangkan beban sistem saat mengalami lonjakan di atas normal.

PROGRAM CONTROL BLOCK (PCB)

Struktur data PCB menyimpan informasi lengkap mengenai proses sehingga dapat terjadi siklus hidup proses. Sistem operasi memerlukan banyak informasi mengenai proses guna pengelolaan proses. Informasi ini berada di PCB. Sistem berbeda akan mengorganisasikan secara berbeda.

Informasi dalam PCB :

INFORMASI IDENTIFIKASI PROSES

Informasi ini berkaitan dengan identitas proses yang berkaitan dengan tabel lainnya. Informasi tersebut meliputi :

• Identifier proses
• Identifier proses yang menciptakan
• Identifier pemakai

INFORMASI STATUS PEMROSES

Informasi tentang isi register-register pemroses. Saat proses berstatus running, informasi tersebut berada diregister-register. Ketika proses diinterupsi, semua informasi   register   harus   disimpan   agar   dapat   dikembalikan   saat   proses

dieksekusi kembali. Jumlah dan jenis register yang terlibat tergantung arsitektur komputer. Informasi status terdiri dari :

• Register-register yang terlihat pemakai, adalah register-register yang dapat ditunjuk instruksi bahasa assembly untuk diproses pemroses.
• Register-register kendali dan status, Adalah register-register yang digunakan untuk mengendalikan operasi pemroses.
• Pointer stack, tiap proses mempunyai satu atau lebih stack, yang digunakan untuk parameter atau alamat prosedur pemanggil dan system call. Pointer stack menunjukkan posisi paling atas dari stack.

INFORMASI KENDALI PROSES

Informasi kendali proses adalah informasi lain yang diperlukan sistem operasi untuk mengendalikan dan koordinasi beragam proses aktif. Informasi kendali terdiri dari :

• Informasi penjadwalan dan status, Informasi-informasi yang digunakan untuk menjalankan fungsi penjadwalan, antara lain :
  • Status proses, Mendefinisikan keadaan/status proses (running, ready, blocked)
  • Prioritas, Menjelaskan prioritas proses.
  • Informasi berkaitan dengan penjadwalan, Berkaitan dengan informasi penjadwalan, seperti lama menunggu, lama proses terakhir dieksekusi.
  • Kejadian, Identitas kejadian yang ditunggu proses.
• Penstrukturan data, satu proses dapat dikaitkan dengan proses lain dalam satu antrian atau ring, atau struktur lainnya. PCB harus memiliki pointer untuk mendukung struktur ini.
• Komuikasi antar proses, beragam  flag,  sinyal  dan  pesan  dapat  diasosiasikan  dengan  komunikasi antara dua proses yang terpisah.
• Manajemen memori Bagian yang berisi pointer ke tabel segmen atau page yang menyatakan memori maya (virtual memory) proses.
• Kepemilikan dan utilisasi sumber daya, sumber daya yang dikendalikan proses harus diberi tanda, misalnya :

Informasi ini diperlukan oleh penjadwal.

Struktur citra proses digambarkan berurutan di satu ruang alamat. Implementasi penempatan citra proses yang sesungguhnya bergantung skema manajemen memori yang digunakan dan organisasi struktur kendali sistem operasi.

OPERASI-OPERASI PADA PROSES

Sistem operasi dalam mengelola proses dapat melakukan operasi-operasi terhadap proses. Operasi tersebut adalah :

• Penciptaan proses
• Penghancuran/terminasi proses
• Penundaan proses
• Pelanjutan kembali proses
• Pengubahan prioritas proses
• Memblok proses
• Membangunkan proses
• Menjadwalkan proses
• Memungkinkan proses berkomunikasi dengan proses lain

Melibatkan banyak aktivitas, yaitu :

• Memberi identitas proses
• Menyisipkan proses pada senarai atau tabel proses
• Menentukan prioritas awal proses
• Menciptakan PCB
• Mengalokasikan sumber daya awal bagi proses

Ketika proses baru ditambahkan, sistem operasi membangun struktur data untuk mengelola dan mengalokasikan ruang alamat proses.

Kejadian yang dapat menyebabkan penciptaan proses :

Penciptaan proses dapat disebabkan beragam sebab. Penciptaan proses meliputi beberapa tahap :

• Beri satu identifier unik ke proses baru. Isian baru ditambahkan ke tabel proses utama yang berisi satu isian perproses.
• Alokasikan ruang untuk proses.
• PCB harus diinisialisasi.
• Kaitan-kaitan antar tabel dan senarai yang cocok dibuat.
• Bila diperlukan struktur data lain maka segera dibuat struktur data itu.

PENGHANCURAN PROSES

Penghancuran proses melibatkan pembebasan proses dari sistem, yaitu :

• Sumber daya-sumber daya yang dipakai dikembalikan.
• Proses dihancurkan dari senarai atau tabel sistem.
• PCB dihapus (ruang memori PCB dikembalikan ke pool memori bebas).

Penghancuran lebih rumit bila proses telah menciptakan proses-proses lain. Terdapat dua pendekatan, yaitu :

• Pada beberapa sistem, proses-proses turunan dihancurkan saat proses induk dihancurkan secara otomatis.
• Beberapa sistem lain menganggap proses anak independen terhadap proses induk, sehingga proses anak tidak secara otomatis dihancurkan saat proses induk dihancurkan.

Alasan-alasan penghancuran proses, sebagai berikut.

PENGALIHAN PROSES

Kelihatannya pengalihan proses (process switching) adalah sepele. Pada suatu saat, proses running diinterupsi dan sistem operasi memberi proses lain state running dan menggilir kendali ke proses itu.

Kejadian-kejadian yang menyebabkan terjadinya alih proses adalah :

• Interupsi sistem, disebabkan kejadian eksternal dan tak bergantung proses yang saat itu sedang running. Contoh : selesainya operasi masukan/keluaran. Pada kejadian interupsi, kendali lebih dulu ditransfer ke interrupt handler yang melakukan penyimpanan data-data dan kemudian beralih ke rutin sistem operasi yang berkaitan dengan tipe interupsi itu. Tipe-tipeinterupsi antara lain :

• Trap, Adalah interupsi karena terjadinya kesalahan atau kondisi kekecualian (exception conditions) yang dihasilkan proses yang running, seperti usaha illegal dalam mengakses file. Dengan trap, sistem operasi menentukan apakah kesalahan yang dibuat merupakan kesalahan fatal ?

Kemungkinan yang dilakukan adalah menjalankan prosedur pemulihan atau memperingkatkan ke pemakai. Saat terjadi trap, mungkin terjadi pengalihan proses mungkin pula resume proses.

• Supervisor call, yaitu panggilan meminta atau mengaktifkan bagian sistem operasi. Contoh: Proses pemakai running meminta layanan masukan/keluaran seperti membuka file. Panggilan ini menghasilkan transfer ke rutin bagian sistem operasi. Biasanya, penggunaan system call membuat proses pemakai blocked karena diaktifkan proses kernel (sistem operasi).

PENGALIHAN KONTEKS

Pengalihan konteks dapat terjadi tanpa pengalihan state process yang sedang running, sedang pengalihan proses pasti melibatkan juga pengalihan konteks.

Siklus penanganan interupsi adalah :

• Pemroses menyimpan konteks program saat itu yang sedang dieksekusi ke stack.
• Pemroses menset register PC dengan alamat awal program untuk interuppet handler.
• Setelah kedua aktivitas itu, pemroses melanjutkan menjalankan instruksi-instruksi berikutnya di interuppt handler yang melayani interrupt.
• Pelaksanaan interupsi ini belum tentu mengakibatkan pengalihan ke proses lain (yaitu pengalihan PCB proses dari senarai running ke senarai lain (blocked, ready), dan sebaliknya. Kita menyebut pengalihan konteks adalah untuk pengalihan sementara yang singkat, misalnya untuk mengeksekusi program interrupt handler.
• Setelah penanganan interupsi selesa maka konteks yang terdapat pada stack dikembalikan sehingga kembali ke konteks proses semula tanpa terjadi pengalihan ke proses lain. Pengalihan proses terjadi jika proses yang running beralih menjadi state lain (ready, blocked), kemudian sistem operasi harus membuat perubahan-perubahan berarti terhadap lingkungannya. Rincian-rincian dalam pelaksanaan pengalihan proses dibahas setelah ini.

PENGALIHAN PROSES

Pengalihan proses terjadi jika proses yang running beralih menjadi state lain (ready, blocked) kemudian sistem operasi membuat perubahan-perubahan berarti terhadap lingkungan.

Langkah-langkah yang terlibat dalam pengalihan proses sebagai berikut :

• Simpan konteks pemroses, termasuk register PC dan register-register lain.
• Perbarui PCB proses yang running. Pelaksanaan termasuk mengubah state proses menjadi salah satu state (ready, blocked, suspendedready).
• Field-field yang relevan juga diperbarui misalnya alasan meninggalkan state running dan informasi akunting.
• Pindahkan PCB proses ke senarai yang cocok (ready, blocked).
• Pilih satu proses lain untuk dieksekusi sesuai dengan teknik penjadwalan.
• Perbarui PCB proses yang dipilih termasuk perubahan state menjadi running.
• Perbarui struktur-struktur data manajemen memori. Pekerjaan ini sesuai dengan pengelolaan translasi alamat.
• Kembalikan konteks pemroses dengan konteks simpanan yang memberitahu konteks proses terakhir saat dialihkan dari state running. Pengembalian konteks ini dilakukan dengan memuatkan nilai-nilai register PC dan register-register lain dengan nilai konteks yang tersimpan.
• Pengalihan proses melibatkan pengalihan konteks dan perubahan state, memerlukan usaha lebih besar daripada pengalihan konteks.

TABEL-TABEL PROSES

Tiap proses mempunyai state yang perlu diperhatikan sistem operasi yang dicatat dalam beragam tabel atau senarai yang saling berhubungan, yaitu :

• Tabel informasi manajemen memori, Untuk menjaga keutuhan memori utama dan memori sekunder yang menyimpan informasi tentang :

• Tabel informasi manajemen masukan/keluaran, Untuk mengelola perangkat masukan/keluaran, dimana perangkat tersebut digunakan proses tertenty, sehingga perlu dijaga agar proses lain tidak memakainya. Sistem operasi perlu mengetahui status operasi masukan/keluaran dan lokasi memori utama yang digunakan untuk transfer data.
• Tabel informasi sistem file, Berisi informasi mengenai ekstensi file, lokasi pada memori sekunder, status saat itu dan menyimpan atribut-atribut file lainnya.
• Tabel proses, Untuk mengelola informasi proses di sistem operasi, lokasinya di memori, status dan atribut proses lainnya.

Proses ditempatkan di memori utama di lokasi tertentu, proses mempunyai satu ruang alamat tersendiri. Ruang alamat yang digunakan proses disebut citra proses (process image), karena selain seluruh kode biner program, proses ditambahi atribut-atribut lain yang berkaitan penempatannya pada suatu lokasi memori dan status eksekusi pada saat itu.

PCB dan senarai proses

PCB berisi informasi mengenai proses yang diperlukan sistem operasi. PCB dibaca dan /atau dimodifikasi rutin sistem operasi seperti penjadwalan, alokasi sumber daya,  pemrosesan  interupsi,  monitoring  dan  analisis  kinerja.  Kumpulan  PCB mendefinisikan state sistem operasi. Untuk menyatakan senarai proses di sistem operasi dibuat senarai PCB.

Diagram memperlihatkan hanya satu PCB berada di senarai running. PCB ini menyatakan proses yang saat itu sedang dieksekusi pemroses sehingga hanya satu proses yang running. Tentu saja ini tidak berlaku untuk multiprocessing yang dapat mengeksekusi lebih dari satu proses sekaligus.

Prose-proses ready digambarkan dengan PCB proses-proses di senarai ready. Proses-proses menunggu dijadwalkan untuk dieksekusi pemroses. Proses yang dijadwalkan dieksekusi (yaitu mengalami transisi dari state ready menjadi running) maka PCBnya dipindah dari senarai ready ke senarai running.

Proses running (PCB-nya berada di senarai running) dipindah sesuai state yang dialami proses itu, sebagai berikut :

• Bila proses berakhir (selesai) maka dijalankan operasi terminasi sehingga PCB-nya tak ada lagi.
• Bila proses diblocked karena menunggu alokasi sumber daya maka PCBnyadipindah ke senarai blocked.
• Bila proses dijadwalkan habis jatah waktu eksekusinya maka PCBnya dipindahkan ke senarai ready.
• Proses yang sedang blocked berpindah menjadi ready bila sumber daya yang ditunggu telah teralokasi untuknya. Untuk itu PCBnya dipindahkan ke senarai ready.

PENGAKSESAN INFORMASI DI PCB

Rutin-rutin sistem operasi perlu mengakses informasi di PCB. Tiap proses dilengkapi ID unik yang digunakan sebagai indeks (penunjuk) ke tabel untuk mengambil PCB.

Kesulitan bukan pada mekanisme pengaksesan, tetapi masalah proteksi terhadap PCB. Dua masalah utama proteksi terhadap PCB, yaitu :

Bug (kesalahan pemrograman) pada rutin tunggal, misalnya interrupt handler dapat merusak PCB sehingga dapat berakibat menghancurkan kemampuan sistem    mengelola proses-proses yang diasosiasikan dengan PCB.

Perubahan rancangan struktur dan semantiks PCB dapat berdampak ke sejumlah    modul sistem operasi yang memakai PCB.

Kedua masalah tersebut memberi gagasan agar semua rutin sistem operasi melewati satu rutin khusus, yaitu rutin penanganan PCB dalam mengakses PCB. Tugas rutin adalah memproteksi PCB dan menjadi perantara pembacaan dan penulisan PCB. Masalah pertama dapat dicegah karena rutin penanganan PCB akan selalumenjaga agar PCB tidak rusak. Masalah kedua jelas langusng teratasi karena antarmuka terhadap rutin-rutin lain masih tetap dipertahankan walau rincian-rincian PCB diubah.

Rutin-rutin sistem operasi yang memakai antarmuka tidak perlu diubah. Teknik ini menghendaki didefinisikan antarmuka rutin penanganan PCB dan rutin-rutin lain dengan baik. Kelemahan teknik ini adalah adanya overhead kinerja karena harus memanggil rutin penanganan PCB. Pengaksesan langsung terhadap PCB tentu lebih cepat daripada harus memanggil rutin penanganan PCB.

KEDUDUKAN SISTEM OPERASI

Sistem operasi pada dasarnya adalah sepert perangkat lunak lain, yaitu program yang perlu dieksekusi pemroses.

Kedudukan sistem operasi dibanding proses-proses lain, adalah :

• Sistem operasi sebagai kernel tersendiri yang berbeda dengan proses-proses lain (kernel sebagai non-proses).
• Fungsi-fungsi sistem operasi dieksekusi dalam proses pemakai.
• Sistem  operasi  juga  sebagai  kumpulan  proses  (process  based  operating systems).

KERNEL SEBAGAI NON PROSES

Ketika proses running diinterupsi atau memanggil system call, maka konteks pemroses proses ini disimpan dan kendali dilewatkan ke kernel. Sistem operasi mempunyai daerah memori dan stack sendiri untuk pemanggilan prosedur.

Sistem operasi melakukan fungsi yang diinginkan dan mengembalikan konteks proses yang diinterupsi. Eksekusi proses pemakai yang diinterupsi dilanjutkan. Alternatif lain, sistem operasi menyimpan lingkungan proses, melakukan penjadwalan dan menjadwalkan proses lain.

Konsep proses hanya diterapkan untuk program-program pemakai. Kode sistem operasi dieksekusi sebagai satu entitas terpisah, beroperasi pada mode kernel. Proses adalah non-kernel, sedang sistem operasi adala kernel yang bukan proses.

DIEKSEKUSI DALAM PROSES PEMAKAI

Alternatif lain dieksekusi sistem operasi adalah mengeksekusi sistem operasi di konteks proses pemakai. Pendekatan ini didasarkan terutama pada pandangan bahwa sistem operasi sebagai kumpulan rutin yang dipanggil pemakai untuk melakukan beragam fungsi dan dieksekusi dalam lingkungan proses pemakai.

Pada seluruh waktu, sistem operasi mengelola N citra proses. Tiap citra tidak hanya mempunyai daerah untuk proses tapi juga daerah program, data dan stack untuk kernel. Terdapat juga ruang alamat yang dipakai bersama semua proses. Ketika diinterupsi, trap atau supervisor call terjadi,pemroses ditempatkan ke mode kernel dan kendali dilewatkan ke sistem operasi. Konteks pemroses disimpan dan alih konteks ke rutin sistem operasi.

Eksekusi dilanjutkan dalam proses pemakai saat itu, tidak dilakukan alih proses, hanya alih konteks di proses yang sama. Jika sistem operasi telah menyelesaikan tugas, menentukan apakah proses berlanjut, maka alih konteks meresume program yang diinterupsi dalam proses itu juga. Keunggulan pendekatan ini adalah program pemakai yang diinterupsi untuk memperoleh rutin sistem operasi dan diresume tidak mengalami overhead peralihan dua proses.

Jika sistem oper­asi menentukan bahwa alih proses terjadi bukan kembali ke proses semula yang dieksekusi, maka kendali dilewatkan ke rutin alih proses. Rutin ini boleh dijalankan pada proses boleh juga tidak, bergantung rancangan sistem. Pada keadaan ini, proses saat itu menjadi state non-running dan proses lain menjadi running.

Sistem operasi sebagai kumpulan proses

Pendekatan ini mengimplementasikan sistem operasi sebagai kumpulan proses.

Pendekatan ini digambarkan pada gambar berikut :

Variannya adalah perangkat lunak bagian kernel dieksekusi dalam mode kernel. Fungsi-fungsi kernel utama diorganisasi sebagai proses-proses terpisah. Terdapat kode kecil pengalihan proses yang dieksekusi di luar proses.

Pendekatan ini mempunyai beberapa keunggulan, yaitu :

Mikrokernel

Saat ini, mikrokernel mendapat banyak perhatian. Mikrokernel adalah inti sistem operasi yang menyebabkan landasan perluasan sistem operasi. Pendekatan mikrokernel dipopularkan sistem operasi MACH. Secara teoritis, pendekatan mikrokernel menyediakan derajat fleksibilitas dan modularitas tinggi. Sistem operasi yang memakai pendekatan mikrokernel adalah MS Windows NT.    Landasan pendekatan mikrokernel adalah hanya fungsi-fungsi sistem operasi inti yang secara mutlak esensi yang harus berada di kernel. Layanan-layanan dan aplikasi-aplikasi yang kurang esensi dibangin diatas mikrokernel itu. Meskipun pembagian antara yang perlu dan tidak perlu ada di mikrokernel beragam. Terdapat ciri yang sama yaitu banyak lauanan yang secara tradisional merupakan bagian sistem operasi menjadi subsistem eksternal. Subsistem in berinteraksi dengan kernel dan subsistem-subsistem lain.

Layanan-layanan itu antara lain sistem file, sistem windowing dan layanan-layanan keamanan.   Komponen-komponen   sistem   operasi   di   luar   mikrokernel   saling berinteraksi melalui pesan yang dilewatkan melalui mikrokernel. Fungsi mikrokernel adalh sebagai mediator pertukaran pesan.

Mikrokernel memvalidasi pesan, melewatkan pesan antara komponen-komponen dan memberi hak pengaksesan perangkat keras. Struktur ini ideal untuk lingkungan pemrosesan terdistribusi karena mikrokernel dapat melewatkan pesan baik secara lokal atau jarak jauh tanpa perubahan komponen-komponen sistem operasi yang lain.

-THANGKYOU ALL-