TINJAUAN SISTEM OPERASI

TINJAUAN SISTEM OPERASI
Sebelum membahas sistem operasi, lebih enaknya kita mengetahui mengenai sistem komputer. Sistem komputer dapat dibagi menjadi empat komponen, yaitu:
1. Hardware, bertugas Menyediakan sumber daya dasar komputer. Misalnya CPU, Memori, I/O Device, dll.
2. Sistem Operasi, bertugas Mengontrol dan mengkoordinasi penggunaan hardware diantara berbagai aplilkasi dan user.
3. Program-program aplikasi, bertugas Mendefinisikan cara dimana sumber daya sistem digunakan untuk memecahkan masalah penghitungan (computing) user. Contohnya Microsoft Word, system database, dll
4. User yakni Manusia, Mesin atau komputer lain.

Definisi Sistem Operasi
Sistem Operasi muncul dengan alasan sebagai cara agar sistem penghitungan (computing) lebih berdaya guna. Tujuan dasar dari sistem komputer adalah meng-eksekusi program dan memecahkan permasalahan user lebih mudah.
Definisi umum lain dari sistem operasi adalah suatu program yang berjalan setiap waktu dalam komputer (disebut kernel) dengan semua program sistem dan aplikasinya.

Untuk lebih memahami tentang sistem operasi, di bawah ini akan dibahas sisi pandang user dan
sistem terhadap sistem operasi.
Sisi Pandang User
User adalah orang system komputer. Dalam hal ini sistem operasi didesain untuk user dapat memonopoli sumber daya computer tersebut dengan tujuan memaksimalkan pekerjaan serta meningkatkan kinerja user. Dalam hal ini system operasi didesain untuk dapat memaksimalkan penggunaan sumber daya (resource) dan menjamin CPU, memori dan peralatan I/O yang tersedia digunakan lebih efisien dan tidak ada seorang pengguna melebihi dari yang sebaiknya digunakan.
Sisi Pandang Sistem
Sistem operasi adalah pengalokasi sumber daya (resource) yang menjadi pengatur dalam pembagian
pelayanan sumber daya sehingga tidak terjadi konflik diantaranya. Sistem operasi juga harus
memutuskan bagaimana mengalokasikan spesifikasi program dan user sehingga mereka dapat
mengoperasikan komputer lebih efisien dan baik.
Sistem operasi adalah pengontrol program yang mengatur eksekusi program untuk mencegah
terjadinya kesalahan dan ketidaklayakan penggunaan komputer.

Organisasi Sistem Komputer
1) Operasi Sistem Komputer
Sistem komputer modern terdiri dari satu atau lebih CPU dan sejumlah device controller yang
terhubung melalui BUS dan menyediakan akses berbagi memori (shared memory). CPU dan semua device controller berjalan secara bersamaan sehingga dapat menimbulkan persaingan penggunaan memori. Untuk menjamin berbagi memori secara berurutan, pengontrol memori menyediakan fungsi akses sinkronisasi ke memori.

Gambar Sistem komputer modern
 Pada saat komputer dinyalakan, komputer melakukan inisialisasi oleh program (bootstrap) yang tersimpan dalam ROM (Read Only Memory) atau EEPROM (Electrically Erasable Programable Read Only memory) yang biasa disebut firmware melalui perangkat keras komputer.
 Program bootstrap harus mengetahui bagaimana meload sistem operasi dan meng-eksekusi sistem tersebut. Untuk mengerjakan tujuan ini, bootstrap harus melokasikan dan me-load kernel sistem operasi ke memori kemudian meng-eksekusi proses pertama (init) dan menunggu event-event yang akan terjadi.
 Kejadian-kejadian (events) biasanya disinyalkan oleh sebuah interupsi (interrupt) yang berasal dari perangkat keras (hardware) atau perangkat lunak (software). Hardware dapat memicu interrupt setiap saat dengan mengirim sinyal ke CPU, biasanya melalui system bus. Sedangkan software memicu interrupt dengan meng-eksekusi operasi khusus (system call atau monitor call).
 Ketika CPU ter-interrupt, CPU menghentikan proses yang dilakukan dan secara langsung mengeksekusi ke lokasi yang ditentukan, kemudian akan kembali ke proses semula jika proses interupsi sudah diselesaikan.
2) Struktur Penyimpanan
Program-program komputer harus tersimpan ke dalam memori utama (RAM Random Access Memory) untuk dieksekusi. CPU secara otomatis akan memanggil intruksi-intruksi dari memori utama untuk dieksekusi.
Kelemahan dari memori utama adalah sebagai berikut:
a. Memori utama umumnya terlalu kecil untuk memuat semua data dan program secara permanen
b. Memori utama merupakan media penyimpan volatile ( kehilangan data ketika komputer dimatikan).
Untuk mengatasi kelemahan tersebut, sistem komputer menyediakan media penyimpan sekunder
(secondary storage) misalnya Magnetic Disk, Tape dan media lainnya.

Hirarki Media Penyimpanan
3) Struktur I/O (Input/Output)
Umumnya sistem operasi mempunyai device driver untuk setiap device controller. Dalam memulai pengoperasian I/O, device driver me-load register yang tepat melalui device controller. Kemudian device controller memeriksa isi dari register tersebut untuk menentukan jenis aksi apa yang harus dilakukan (contoh pembacaan karakter dari keyboard). Controller mulai mentransfer data dari peralatan ke buffer lokal. Ketika selesai mentransfer, controller memberitahukan kepada device driver bahwa pekerjaan telah selesai melalui interrupt. Device driver kemudian mengembalikan pengontrolan ke sistem operasi atau mengirimkan informasi status.
Dalam format ini operasi interrupt driver I/O hanya melakukan transfer data dengan jumlah yang kecil, bila terjadi pemindahan data yang besar akan terjadi overhead. Solusi masalah dapat dipecahkan melalui penggunaan DMA (Direct Memory Access). Sesudah setting up buffer-buffer, pointer dan penghitung I/O device, device controller mentransfer sejumlah blok data secara langsung ke/dari buffer penyimpannya ke memori tanpa campur tangan CPU. Hanya satu interrupt dibangkitkan per blok, untuk memberitahukan device driver bahwa operasinya selesai, daripada satu interrupt per byte dibangkitkan pada peralatan dengan kecepatan rendah. Sementara controller melakukan operasinya, CPU dapat mengerjakan proses yang lain.

Arsitektur Sistem Komputer
Ada 3 macam arsitektur Komputer, yakni :
1. Sistem Pemroses Tunggal (Single-Processor Systems)
Dalam sistem ini hanya ada satu CPU yang mengeksekusi kumpulan instruksi termasuk instruksi dari user. Hampir semua sistem mempunyai pemroses khusus, contohnya Disk, Keyboard dan pengontrol graphic. Semua pemroses khusus ini menjalankan kumpulan instruksi yang terbatas dan tidak menjalankan proses-proses user dan diatur oleh sistem operasi.
2. Sistem Pemroses Banyak (Multiprocessor Systems)
Sistem Multiprocessor (parallel systems) mempunyai dua atau lebih processor dalam komunikasi tertutup, berbagi pakai computer bus, clock, memory dan peripheral device.
Tiga keuntungan utama penggunaan sistem multiprocessor, yaitu:
1) Increased throughput, Menambah sejumlah pemroses untuk mempercepat selesainya pekerjaan.
2) Economy of scale. Multiprocessors dapat menghemat biaya daripada multiple single-processor systems
3) Increased reliability. Mencegah kematian seluruh sistem.
Ada dua tipe sistem multiprocessor yang digunakan, yaitu:
 Asymmetric multiprocessing, dimana tiap pemroses diberikan tugas khusus. Pemroses utama mengendalikan sistem, sedangkan pemroses lain menjalankan perintah dari pemroses utama.
 Symmetric multiprocessing (SMP), dimana setiap pemroses melakukan semua tugas melalui sistem operasi dan semua pemroses berderajat sama.
3. Sistem Cluster
Sistem cluster hampir sama dengan sistem multiprocessor, perbedaannya adalah sistem cluster mengkomposisikan satu atau lebih sistem individu yang dipasangkan bersama. Biasanya sistem ini berbagi pakai sumber daya melalui jaringan lokal (LAN). Struktur Cluster dapat terdiri asimetris atau simetris

Struktur Sistem Operasi
Sistem operasi menyediakan lingkungan dimana program dapat dieksekusi. Salah satu aspek terpenting sistem operasi adalah kemampuan untuk melakukan multiprogramming.
Multiprogramming meningkatkan pemanfaatkan CPU dengan mengorganisir job (kode atau data) sehingga CPU selalu mempunyai satu job untuk diproses (mengurangi idle).
1) Pelayanan Sistem Operasi
Pelayanan sistem operasi menyediakan beberapa fungsi yang sangat membantu user, yaitu:
1. User Interface. Beberapa bentuk user interface adalah Command Line Interface (CLI), Batch Interface, dan Graphical User Interface (GUI).
2. Program Execution. Sistem harus dapat memanggil program ke memori dan menjalankannya.
3. I/O Operation. Program harus dapat mengatur piranti masukan atau keluaran.
4. File-System Manipulation. Program dapat melakukan baca/tulis, pengubahan dan penghapusan file.
5. Communications.
6. Error Detection. Sistem Operasi mampu melakukan deteksi kesalahan yang disebabkan oleh perangkat keras maupun perangkat lunak serta mampu menanganinya.
7. Resource allocation. Dimana beberapa user dan beberapa job berjalan bersama
8. Accounting. Menjaga jalur dimana user menggunakan berapa dan apa jenis sumber daya komputer tersebut.
9. Protection and Security. Perlindungan sangat diperlukan sistem dari berbagai gangguan yang berasal di luar maupun di dalam sistem tersebut. Layanan tersebut dapat berupa login dan password.
2) System Calls
System Calls menyediakan interface pelayanan-pelayanan yang disediakan oleh sistem operasi, umumnya sebagai rutin-rutin yang ditulis dengan bahasa C atau C++, atau beberapa tugas yang mengakses hardware secara langsung menggunakan bahasa rakitan.
Biasanya programmer lebih memilih Application Programming Interface (API) dibandingkan dengan low level programming.
Ada lima jenis system calls utama, yaitu:
1. Process control merupakan system calls yang mengendalikan proses-proses yang berjalan.
2. File manipulation adalah kumpulan system calls yang bertugas untuk melakukan manipulasi file
3. Device manipulation adalah system calls yang mengatur penggunaan peralatan-peralatan yang terhubung pada mesin tersebut.
4. Information maintenance. System calls yang menghubungkan user dengan sistem operasi dalam hal berbagi informasi.
5. Communications.
3) System Programs
System programs menyediakan lingkungan yang tepat untuk pengembangan program dan eksekusi. System ini dapat dibagi menjadi:
1. File manipulation.
2. Status information. Sistem menyediakan informasi yang dibutuhkan program
3. File modification. Sistem dapat memodifikasi dan mengubah isi berkas.
4. Programming language support. Sistem mendukung bahasa pemrograman.
5. Program loading and execution.
6. Communications. Sistem menyediakan komunikasi antar user
7. Application programs. Sistem dapat mendukung aplikasi-aplikasi yang dibutuhkan user.