Sistem Operasi

Pengenalan Umum Sistem Operasi

1. Definisi Sistem Operasi

Sistem operasi Komputer 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.

1. Peran Sistem Operasi dalam Sistem Komputer

Sistem Operasi komputer merupakan software pada lapisan pertama yang diletakkan pada memori komputer, (memori komputer dalam hal ini ada Hardisk, bukan memory ram) pada saat komputer dinyalakan. Sedangkan software-software lainnya dijalankan setelah Sistem Operasi Komputer berjalan, dan Sistem Operasi akan melakukan layanan inti umum untuk software-software itu. Layanan inti umum tersebut seperti akses ke disk, manajemen memori, scheduling 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.
Sistem Operasi berfungsi sebagai penghubung antara lapisan hardware dan lapisan software. selain itu, Sistem Operasi komputer juga melakukan semua perintah perintah penting dalam komputer, serta menjamin aplikasi-aplikasi yang berbeda fungsinya dapat berjalan lancar secara bersamaan tanpa hambatan. Sistem Operasi Komputer menjamin aplikasi perangkat lunak lainnya bisa memakai memori, melakukan input serta output terhadap peralatan lain, dan mempunya akses kepada sistem file. Jika beberapa aplikasi berjalan secara bersamaan, maka Sistem Operasi Komputer akan mengatur jadwal yang tepat, sehingga sebisa mungkin semua proses pada komputer yang berjalan mendapatkan waktu yang cukup untuk menggunakan CPU dan tidak saling mengganggu dengan perangkat yang lain.

1. Tujuan Sistem Operasi

Tujuan sistem operasi adalah untuk memaksimalkan utilitas CPU dan peripheral, serta memaksimalkan kenyamanan dan respon user.

1. Sejarah Perkembangan Sistem Operasi

Perkembangan sistem operasi dipengaruhi oleh perkembangan hardware. Sistem operasi mulai dikembangkan sejak ±40 tahun lalu, yaitu:

1. Generasi ke-nol (1940).

• Komponen utama tabung hampa udara;
• Sistem komputer belum menggunakan sistem operasi;
• Sistem operasi komputer dilakukan secara manual melalui plugboard, dan hanya bisa digunakan untuk menghitung (+,-, dan *).

1. Generasi pertama (1950).

• Komponen utama transistor;
• Sistem operasi berfungsi terutama sebagai pengatur pergantian antar job agar waktu instalasi job berikutnya lebih efisien. Dalam masa ini muncul konsep batch system (semua job sejenis dikumpulkan jadi satu);
• Input pemakai punch card.

1. Generasi kedua (1960).

• Komponen utama IC;
• Berkembang konsep-konsep:
• Multiprogramming, satu prosesor mengerjakan banyak program yang ada di memori utama;
• Multiprosesing, satu job dikerjakan oleh banyak prosesor berguna untuk meningkatkan utilitas;
• Spooling Simultaneous Peripheral Operation On Line, bertindak sebagai buffer (penyangga) saja, dan mampu menerima pesanan meskipun belum akan dikerjakan;
• Device Indipendence, masing-masing komponen memiliki sifat yang saling berbeda (misal: tiap-tiap printer memiliki driver);
• Time Sharing atau Multitasking, sistem bagi waktu yang diberikan oleh CPU terhadap berbagai job yang sedang dijalankan.
• Real-time system, berguna sebagai kontrol bagi mesin-mesin.

1. Generasi ketiga (1970)

• Komponen utama VLSI (Very Large Scale Integrated Circuit);
• Ditandai dengan berkembangnya konsep general purpose system, sehingga sistem operasi menjadi sangat kompleks, mahal dan sulit untuk dipelajari;

1. Generasi keempat (pertengahan 1970-an hingga sekarang).

• PC makin populer;
• Ditandai dengan berkembangnya sistem operasi untuk jaringan komputer dengan tujuan: data sharing, hardware sharing, dan program sharing;
• User interface semakin user friendly tanpa harus mengorbankan unjuk kerja.

1. a. Batch System

Batch processing adalah eksekusi rangkaian program dalam komputer tanpa intervensi manual.
Rangkaian program tersebut disiapkan agar bisa dijalankan sampai selesai tanpa intervensi manual. Jadi semua data input telah dipilih sebelumnya melalui script atau command-line parameters. Sebuah program mengambil satu set data files sebagai input, data diproses, dan menghasilkan satu set data files sebagai output.
Proses operasi ini disebut “batch processing” karena data input dikumpulkan kedalam kumpulan(batch) file dan diproses batch demi batch oleh program.
b. Multiprogramming System
Multiprogramming system adalah metode untuk menjalankan beberapa program berbeda dalam komputer pada saat yang sama. Multiprogramming system di desain agar CPU bisa digunakan secara maksimal.
Multiprogramming adalah saat dimana beberapa program dijalankan pada saat yang bersamaan dalam sebuah processor. Sistem operasi akan memproses sebagian dari program pertama, lalu sebagian dari program kedua, dan seterusnya. Sistem operasi menjalankannya secara bergantian dengan cepat, dengan cara memproses sedikit demi sedikit pada setiap giliran. Bagi seorang user hal itu akan terlihat seperti semua program sedang berjalan secara bersamaan. Kecepatan processor akan sangat berpengaruh dalam jumlah banyaknya program yang bisa dijalankan secara bersamaan.
c. Time Sharing System
Time Sharing System (TSS) merupakan konsep distribusi proses berdasarkan waktu, ini merupakan bentuk pertama pengaplikasian jaringan (network) komputer. Pada sistem TSS beberapa terminal terhubung secara seri ke sebuah host komputer.
konsep TSS sendiri ditemukan oleh Christopher Strachy pada tahun 1959 . Baru pada tahun 1961, pertama kali sistem yang benar-benar berbentuk time sharing system dilakukan di MIT (Massachusetts Institute of Technology) dan diberi nama CTSS (Compatible Time Sharing System) yang bisa melayani sebanyak 8 pemakai dengan menggunakan omputer IBM 7090. Pada TSS tiap-tiap User dilayani oleh komputer dengan bergiliran dalam waktu yang sangat cepat. Sehingga tiap pemakai komputer tidak merasa bahwa komputer melayani beberapa pemakai sekaligus secara bergiliran.
d. Multi Processing System
Multiprocessing system adalah tipe pemrosesan dimana dua processor atau lebih bekerjasama untuk memproses banyak program secara terus menerus sehingga system bisa melakukan pekerjaan dengan lebih cepat. UNIX adalah salah satu multiprocessing system yang paling banyak digunakan.
e. Distributed System
Distributed system terdiri dari beberapa unit komputer yang saling berkomunikasi melalui jaringan komputer. Secara sederhana, distributed computing adalah cara agar banyak komputer bisa bekerja sama dalam sebuah grup untuk menyelesaikan sebuah masalah yang telalu sulit bila dikerjakan sendirian. Jadi, masalah tersebut dibagi menjadi beberapa bagian lalu tiap bagian tersebut dikerjakan oleh satu komputer.
f. Real Time System
Real time system adalah sistem yang harus memproses informasi dan menghasilkan respon dalam waktu yang ditentukan. Jeda waktu dari input sampai output harus sangat kecil. Artinya, sistem dengan batasan waktu real-time, harus mendapatkan jawaban dan tindakan yang benar sebelum waktu deadline-nya. Jika lewat dari deadline, jawaban dan tindakan tersebut tidak akan berguna.
Struktur Sistem Komputer

1. Operasi Sistem Komputer

Sistem komputer serbaguna berisi satu atau lebih CPU dan sejumlah device controller yang dihubungkan melalui bus yang menyediakan adanya pemakaian memori secara bersama-sama seperti yang terlihat pada gambar berikut. CPU dan device controller tersebut dapat bekerja secara bersama-sama dan saling berkompetisi untuk menggunakan memori. Untuk menjamin berbagi memori secara berurutan, pengontrol memori menyediakan fungsi akses sinkronisasi ke memori.

1. Struktur Input/Output

I/O adalah suatu mekanisme pengiriman data secara bertahap dan terus menerus melalui suatu aliran data dari proses ke peranti (begitu pula sebaliknya).
Fungsi I/O Pada dasarnya adalah mengimplementasikan algoritma I/O pada level aplikasi. Hal ini dikarenakan kode aplikasi sangat fleksible, dan bugs aplikasi tidak mudah menyebabkan sebuah sistem crash. Port I/O yang berarti gerbang konektor Input/Output pada komputer, seperti pada keyboard, mouse paralel/serial ataupun USB. Menyediakan koneksi untuk piranti eksternal seperti kamera digital, printer dan scanner. Unit Input/Output (I/O) adalah bagian dari sistem mikroprosesor yang digunakan oleh mikroprosesor itu untuk berhubungan dengan dunia luar. Unit input adalah unit luar yang digunakan untuk memasukkan data dari luar ke dalam mikroprosesor ini, contohnya data yang berasal dari keyboard atau mouse.
Unit output biasanya digunakan untuk menampilkan data, atau dengan kata lain untuk menangkap data yang dikirimkan oleh mikroprosesor, contohnya data yang akan ditampilkan pada layar monitor atau printer. Bagian input (masukan) dan juga keluaran (output) ini juga memerlukan sinyal kontrol, antara lain untuk baca I/O (Input/Ouput Read [IOR]) dan untuk tulis I/O (Input/Output Write [IOW]). Untuk memulai mengoperasikan I/O, CPU memanggil register-register yang cocok untuk device controller. Kemudian device controller menjawab dengan mengisi registry.

1. Struktur Penyimpanan

Program komputer harus berada di memori utama (biasanya RAM) untuk dapat dijalankan. Memori utama adalah satu-satunya tempat penyimpanan yang dapat diakses secara langsung oleh prosesor. Idealnya program dan data secara keseluruhan dapat disimpan dalam memori utama secara permanen. Namun demikian hal ini tidak mungkin karena:

• • Ukuran memori utama relatif kecil untuk dapat menyimpan data dan program secara keseluruhan.
• • Memori utama bersifat volatile, tidak bisa menyimpan secara permanen, apabila komputer dimatikan maka data yang tersimpan di memori utama akan hilang.

Hanya memori utama dan register merupakan tempat penyimpanan yang dapat diakses secara langsung oleh prosesor. Oleh karena itu instruksi dan data yang akan dieksekusi harus disimpan di memori utama atau register.
Untuk mempermudah akses perangkat I/O ke memori, pada arsitektur komputer menyediakan fasilitas pemetaan memori ke I/O. Dalam hal ini sejumlah alamat di memori dipetakan dengan device register. Membaca dan menulis pada alamat memori ini menyebabkan data ditransfer dari dan ke device register. Metode ini cocok untuk perangkat dengan waktu respon yang cepat seperti video controller.
Register yang terdapat dalam prosesor dapat diakses dalam waktu 1 clock cycle. Hal ini menyebabkan register merupakan media penyimpanan dengan akses paling cepat bandingkan dengan memori utama yang membutuhkan waktu relatif lama. Untuk mengatasi perbedaan kecepatan, dibuatlah suatu penyangga (buffer) penyimpanan yang disebut cache.
Magnetic Disk berperan sebagai secondary storage pada sistem komputer modern. Magnetic Disk disusun dari piringan-piringan seperti CD. Kedua permukaan piringan diselimuti oleh bahan-bahan magnetik. Permukaan dari piringan dibagi-bagi menjadi track yang memutar, yang kemudian dibagi lagi menjadi beberapa sektor.

1. Proteksi Hardware

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 .

Gambar 1-18. Dual Mode Operation

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.

Gambar 1-19. I/O Protection

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.

Gambar 1-20. Memory Protection

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 secara hardware lebih dikenal sebagai System Timer/ CPU Timer . Load Timer juga Privileged Instruction .
http://bebas.vlsm.org/v06/Kuliah/SistemOperasi/2003/49/produk/SistemOperasi/c13.html
http://cnx.org/content/m31661/latest/
http://dewa18.wordpress.com/2009/10/28/operasi-sistem-komputer-struktur-sistem-operasi-dan-system-call/
http://en.wikipedia.org