Arsitektur Sistem Operasi

Organisasi dan arsitektur system operasi

 

Komputer yang digunakan saat ini dibangun berdasarkan teknologi elektronika digital, sehingga disebut komputer digital. Pengertian teknologi digital tidak dibahas lebih lanjut pada tingkat SMA. Secara sistematis, komputer harus dipandang sebagai kesat

Sistem komputer adalah suatu jaringan elektronik yang terdiri dari perangkat lunak dan perangkat keras yang melakukan tugas tertentu (menerima input, memproses input, menyimpan perintah-perintah, dan menyediakan output dalam bentuk informasi).

Elemen dari sistem komputer terdiri dari manusianya (brainware), perangkat lunak (software), set instruksi (instruction set), dan perangkat keras (hardware). Dengan demikian komponen tersebut merupakan elemen yang terlibat dalam suatu sistem komputer. Tentu saja hardware tidak berarti apa-apa jika tidak ada salah satu dari dua lainnya (software dan brainware).

Sistem operasi (bahasa Inggris: operating system ; OS) adalah seperangkat program yang mengelola sumber daya perangkat keras komputer, dan menyediakan layanan umum untuk aplikasi perangkat lunak. Sistem operasi adalah jenis yang paling penting dari perangkat lunak sistem dalam sistem komputer. Tanpa sistem operasi, pengguna tidak dapat menjalankan program aplikasi pada komputer mereka, kecuali program aplikasi boot diri.

Untuk fungsi-fungsi perangkat keras seperti sebagai masukan dan keluaran dan alokasi memori, sistem operasi bertindak sebagai perantara antara program aplikasi dan perangkat keras komputer, meskipun kode aplikasi biasanya dieksekusi langsung oleh perangkat keras dan seringkali akan menghubungi OS atau terputus oleh itu. Sistem operasi yang ditemukan pada hampir semua perangkat yang berisi komputer-dari ponsel dan konsol permainan video untuk superkomputer dan server web.

Contoh populer sistem operasi modern termasuk Linux, Android, iOS, Mac OS X, dan Microsoft Windows.

Sejak tahun 1940 – 1950, masih belum ada sistem operasi, program masih berhubungan langsung dengan hardware

Fungsi sistem operasia dalah untuk mempermudah penggunaan komputer dan memberikan fungsi maksimal dari sumber daya komputer

Unsur-unsur sistem komputer

Komputer yang digunakan saat ini dibangun berdasarkan teknologi elektronika digital, sehingga disebut komputer digital. Pengertian teknologi digital tidak dibahas lebih lanjut pada tingkat SMA. Secara sistematis, komputer harus dipandang sebagai kesatuan dari:

1. Brainware (Pengguna Komputer)

2. Hardware (Perangkat Keras)

3. Software (Perangkat Lunak)

  

Brainware

Brainware adalah setiap orang yang terlibat dalam kegiatan pemanfaatan komputer/ sistem pengolahan data. Brainware merupakan sumber inspirasi utama bagi terbentuknya suatu sistem komputer.

Menurut tingkat pemanfaatan terhadap komputer, Brainware digolongkan dalam empat tingkatan dimulai dari tingkatan yang tertinggi:

a. System Analyst: Penanggung jawab dan perencana sistem dari sebuah proyek pembangunan sebuah sistem informasi khususnya yang memanfaatkan komputer.

b. Programmer : Pembuat dan petugas yang mempersiapkan program yang dibutuhkan pada system komputerisasi yang dirancang.

c. Administrator : Seseorang yang bertugas mengelola suatu system operasi dan program-program yang berjalan pada sebuah sistem/jaringan komputer.

d. Operator : Pengguna biasa, hanya memanfaatkan system komputer yang sudah ada.

Hardware

Perangkat Keras dapat didefinisikan sebagai peralatan dalam sistem komputer yang dapat dilihat dan dapat dijamah secara fisik. Secara fungsional, perangkat keras dapat digolongkan sebagai berikut:

Perangkat Input

Digunakan untuk memasukkan data ke dalam komputer sesuai dengan

format yang diijinkan komputer untuk kemudian diolah ke dalam media

pemroses. Contoh: Keyboard, mouse, bar-code reader, floppy-disk drive,CD-ROM drive, USB drive dll

Perangkat Output

Digunakan untuk mengeluarkan hasil pengolahan data dari media pemroses

ke dalam bentuk dan format yang bermacam-macam sesuai dengan

keinginan manusia. Contoh: Printer, monitor, plotter, proyektor-LCD dll

Penyimpan Data (Storage Media)

1. Random Access Memory (RAM)

Adalah media penyimpan yang bersifat non-permanen, data dan

proses yang sedang dikerjakan akan disimpan ke dalam RAM selama

komputer aktif (hidup), setelah komputer dimatikan (daya listrik

dicabut), data dan proses akan terhapus. Kapasitas RAM harus

mampu mengimbangi kinerja prosesor, bila kapasitas RAM kecil

sedangkan proses yang dikerjakan banyak, maka RAM akan cepat

penuh, prosesor akan berhenti bekerja dan tidak dapat melakukan

proses apa pun, keadaan ini biasa dikenal dengan istilah hang.

Terdapat macam-macam jenis RAM, di antaranya EDO RAM, SDRAM,

DDR-SDRAM dan RD-RAM.

 

1. Read-Only Memory (ROM)

Pada awalnya, istilah ROM hanya digunakan untuk media yang dapat menyimpan data secara permanen dan tidak dapat diubahubah lagi, contohnya adalah EE-PROM yang tersimpan pada sirkuit CMOS pada rangkaian motherboard di dalam CPU dan bertugas menyimpan instruksi input-output dasar yang dikenal sebagai BIOS. Dalam perkembangannya,istilah ROM digunakan untuk setiap media yang dapat menyimpandata secara permanen pada saat tidak menyimpan daya listrik. Pada pengertian yang kedua ini, ROM dibagi menjadi dua,yaitu

a. Removable-Disk

Merupakan media penyimpan yang tidak mempengaruhi kerja sistem secara langsung, artinya, pada saat media ini dipasang maupun dilepas secara langsung (plug ‘n play) saat komputer menyala, tidak menyebabkan kerusakan pada sistem komputer secara keseluruhan, contoh; floppydisk (disket), CD-ROM, DVD, USB Flash-disk, MMC dll

b. CU (Control Unit)

Merupakan unit pengendalian atas suatu proses yang sedang dikerjakan. Merk yang beredar di pasaran bermacam-macam, antara lain: Intel,Motorola, AMD, Transmeta dll. Kecepatan kinerja prosesor dinyatakan dalam satuan Hertz, yang menunjukkan banyaknya proses yang mampu dikerjakan oleh proses dalam satu detik

Booting

Istilah booting berarti suatu proses kerja komputer, dari tidak

bisa digunakan, menjadi bisa digunakan. Secara umum terdapat dua

macam booting, yaitu:

● Cold booting: Booting yang dilakukan sejak komputer dalamkeadaan mati.Setelah seluruh perangkat di rangkai dengan sempurna, dan perangkat komputer telah tersambung dengan arus listrik,

proses booting dapat dimulai dengan menekan tombol power pada casing PC yang akan dihidupkan.

● Warm Booting: Booting yang dilakukan sejak komputer dalam keadaan hidup. Setelah seluruh program aplikasi dimatikan, proses warm-booting dapat dilakukan melalui menu Restart.Pada Sistem Operasi MS Windows dapat dilakukan dengan memilih menu Start >Turn Off Computer… > Restart.Dalam keadaan darurat (misal; komputer mengalami keadaan hang)Warm-booting dapat dilakukan dengan menekan ombol Reset pada casing

Prosedur mematikan komputer

Untuk menjaga keamanan file dan hard-disk, computer harus dimatikan dengan prosedur yang benar. Berikut ini adalah prosedur baku untuk mematikan komputer pada Sistem Operasi Linux (desktop KDE).

Arsitektur Sistem Operasi dan Penjelasannya Lengkap

   Arsitektur sistem operasi adalah merupakan arsitektur perangkat lunak yang digunakan untuk membangun suatu perangkat lunak sistem operasi yang akan digunakan dalam sistem komputer. Perkembangan arsitktur sistem operasi modern ini semakin komplek dan rumit sehingga memerlukan sistem operasi yang dirancang dengan sangat hati-hati, cermat dan tepat agar dapat berfungsi secara optimum dan mudah untuk dimodifikasi.

Sistem operasi merupakan kumpulan dari program-program (prosedur,fungsi, library) dimana prosedur dapat saling dipanggil oleh prosedur lain di sistem bila diperlukan”. Sistem pemanggilan program untuk mendapatkan layanan dari sistem operasi tersebut dikenal dengan nama Sistem Call atau API (aplication programming interface). Berbagai ragam Arsitektur sistem operasi moderen diantaranya adalah : 1) Sistem Monolitik. 2) Sistem Berlapis. 3) Sistem Client/server. 4) Sistem Virtual mesin dan 5) Sistem Berorientasi objek.

1) Sistem Monolitik

   Sistem monolitik Merupakan struktur sistem operasi sederhana yang dilengkapi dengan operasi “dual” pelayanan {sistem call} yang diberikan oleh sistem operasi. Model sistem call dilakukan dengan cara mengambil sejumlah parameter pada tempat yang telah ditentukan sebelumnya, seperti register atau stack dan kemudian mengeksekusi suatu intruksi trap tertentu pada monitor mode.

Keunggulan dari sistem Monolitik ini adalah: 

• Layanan terhadap job-job yang ada bisa dilakukan dengan cepat karena berada pada satu ruang alamat memory.

Kelemahan dari sistem Monolitik adalah:

• Pengujian dan penghilangan kesalahan sulit dilakukan karena tidak dapat dipisahkan dan dilokasikan,
• Sulit dalam menyediakan fasilitas pengamanan.
• Kurang efisien dalam penggunaan memori dimana setiap computer harus menjalankan kernel yang besar sementara tidak memerlukan seluruh layanan yang disediakan kernel.
• Kesalahan pemrograman di satu bagian kernel menyebakan matinya seluruh sistem.

2) Sistem berlapis

   Teknik pendekatan struktur sistem berlapis sistem operasi pada dasarnya dibuat menggunakan pendekatan top-down, semua fungsi ditentukan dan dibagi menjadi komponen komponen. Modularisasi sistem dilakukan dengan cara memecah sistem operasi menajdi beberapa lapis (tingkat). Lapisan terendah (layer 0) adalah perangkat keras dan lapisan teratas (layer N) adalah user interface. Dengan sistem modularisasi, setiap lapisan mempunyai fungsi (operasi) tertentu dan melayani lapisan yang lebih rendah.

   Sistem operasi pertama kali yang memakai sistem berlapis adalah THE. Sistem operasi THE yang dibuat oleh Dijkstra dan mahasiswa-mahasiswanya. Pada dasarnya sistem operasi berlapis dimaksudkan untuk mengurangi kompleknya rancangan dan implementasi dari suatu sistem operasi. Contoh sistem operasi yang menggunakan sistem ini adalah: UNIX termodifikasi, THE, Venus dan OS/2

Keuntungan Sistem Berlapis adalah:

• Memiliki semua keunggulan rancangan modular.
• Sistem terbagi dalam beberapa modul, setiap modul dan lapisan bisa dirancang, di uji, secara independen sehingga jika terjadi suatu kesalahan mudah untuk menanganinya.

Kelemahan Sistem Berlapis adalah:

• Semua fungsi-fungsi dari sistem operasi harus terdapat di masing-masing lapisan, jika terjadi suatu kesalahan bisa jadi semua lapisan harus diprogram ulang.

3) Sistem Mesin virtual

   Konsep dasar dari mesin virtual ini tidak jauh berbeda dengan pendekatan sistem terlapis dengan tambahan berupa antarmuka yang menghubungkan perangkat keras dengan kernel untuk tiap-tiap proses. Mesin virtual menyediakan antar muka yang identik untuk perangkat keras yang ada. Sistem operasi ini membuat ilusi atau virtual untuk beberapa proses, masing-masing virtual proses mengeksekusi prosessornya dan memorinya (virtual) masing masing.

   Meskipun konsep ini cukup baik, namun cukup komplek untuk diimple-mentasikan, karena system menggunakan metode dual-mode. Mesin virtual hanya dapat berjalan pada monitor-mode jika berupa sistem operasi, se-dangkan mesin virtual itu sendiri berjalan dalam bentuk user-mode. Konsek-uensinya, baik virtual monitor-mode maupun virtual user-mode harus dijalankan melalaui physical user mode. Hal ini menyebabkan adanya transfer dari user-mode ke monitor-mode pada mesin nyata, yang juga akan menyebabkan adan-ya transfer dari virtual user-mode ke virtual monitor-mode pada mesin virtual. Sumber daya (resource) dari computer fisik dibagi untuk membuat mesin virtual. Penjadwalan CPU dapat membuat penampilan bahwa user mempunyai proses-sor sendiri. Spooling dan system file dapat menyediakan card reader virtual dan line printer virtual. Terminal time sharing pada user melayani sebagai console operator mesin virtual. Contoh sistem operasi yang memakai mesin virtual ada-lah IBM S/370 dan IBM VM/370.

   Teknik ini berkembang menjadi sistem operasi emulator, shingga system operasi dapat menjalankan aplikasi-aplikasi untuk system operasi lain. Sistem operasi MS-Windows NT dapat menjalankan aplikasi untuk MS-DOS, OS/2 mode teks dan aplikasi Win16. aplikasi tersebut dijalankan sebagai input bagi subsistem di MS-Windows NT yang mengemulasikan system calls yang di-panggil aplikasi dengan Win32 API ( Sistem Call di MS-Windows NT).

Keuntungan dan kerugian konsep mesin virtual adalah sebagai berikut:

• 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 cocok untuk riset dan pengembangan system operasi. Pengembangan system dikerjakan pada mesin virtual, termasuk di dalamnya mesin fisik dan tidak mengganggu operasi system yang normal.
• Konsep mesin virtual sangat sulit untuk mengimplementasikan kebutuhan dan duplikasi yang tepat pada mesin yang sebenarnya.

4) Sistem Client Server

   Sistem operasi modem memiliki kecendrungan untuk memindahkan kode ke lapisan yang lebih tinggi dan menghapus sebanyak mungkin, kode-kode tersebut dari sistem operasi sehingga akan meninggalkan keruel yang minimal. Konsep ini biasa diimplementasikan dengan dengan cara menjadikan fungsi-fungsi yang ada pada sistem operasi menjadi user proses. Jika satu proses minta untuk dilayani, misalnya satu blok file, maka user proses {disini dinamakan: Client proses} mengirim permintaan tersebut ke user proses. Server proses akan melayani permintaan tersebutkemudian mengirimkan jawabannya kembali. Semua pekerjaan keruel dilakukan pada pengendalian komunikasi antara client dan server. Dengan membagi sistem operasi menjadi beberapa lapisan, dimana tiap-tipa bagian mengendalikan satu segi sistem, seperti pelayanan file, pelayanan proses, pelayanan terminal, atau pelayanan memori, maka tiap-tiap bagian menjadi lebih sederhana dan dapat diatur selain itu, oleh karena semua server berjalan pada user mode proses, dan bukan merupakan monitor mode, maka server tidak dapat mengakses hardware secara lansung. Akibatnya, jika terjadi kerusakan pada file server, maka pelayanan file akan terganggu. Namun hal ini tidak akan sampai menganggu sistem lainnya.

Keuntungan dari model client server ini adalah:

• Dapat diadaptasikan pada sistem terdistribusi.
• Jika suatu client berkomunikasi dengan server dengan cara mengirimkan pesan, maka server tidak perlu tahu apakah pesan itu dikirim oleh dan dari mesin itu sendiri {local} atau dikirim oleh mesin yang lain melalui jaringan.
• Pengembangan dapat dilakukan secara modular
• Kesalahan pada suatu subsistem tidak menganggu subsistem lain sehingga tidak mengakibatkan system mati secara keseluruhan

Kelemahan dari sistem client-server adalah :

• Pertukaran pesan dapat menjadi bottleneck dan Layanan dilakukan secara “lambat” karena harus melalui pertukaran pesan antar client-server

5) Sistem Berorientasi Obyek

   Layanan Sistem operasi sebagai kumpulan proses untuk menyelesaikan pekerjaannya, yang sering disebut dengan system operasi bermodel proses, sedangkan layanan system operasi sebagai objek disebut dengan system operasi berorentasi objek. Pendekatan objek dimaksudkan untuk mengadopsi keunggulan dari teknolgi berorientasi objek.

  Pada system operasi berorientasi objek, layanan diimplementasikan sebagai kumpulan objek, masing-masing objek diberi tipe yang menandai property objek seperti proses, dirktori, berkas, dan sebagainya. Dengan memanggil operasi yang didefinisikan di objek, data yang berada dalam objek tersebut dapat diakses dan dimodifikasi

Contoh dari system operasi berorentasi objek antara lain adalah: 1) Eden 2) Choices 3) X-kernel. 4) Medusa. 5) Clunds. 6) Amoeba. 7) Muse. 8) Sistem operasi MS-Windows NT mengadopsi beberapa teknologi berorientasi objek tapi tidak secara keseluruhannya.