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:
- 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.
- Sistem operasi
Lebih berhubungan kepada
programer. Lapisan ini mencakup lapisan 2 menurut Tanenbaum, dan level 5
sampai dengan level 7 menurut Stallings.
- Kelengkapan
Lebih berhubungan kepada
programer. Lapisan ini mencakup lapisan 3 menurut Tanenbaum, dan level 8
sampai dengan level 11 menurut Stallings.
- 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.
Sumber : http://tamtamcomputer.blogspot.com/2012/04/arsitektur-sistem-operasi.html
Tidak ada komentar:
Posting Komentar