Materi Sistem Operasi
Sistem operasi merupakan sebuah penghubung antara
pengguna dari komputer dengan perangkat keras komputer. Sebelum ada sistem
operasi, orang hanya mengunakan komputer dengan menggunakan sinyal analog dan
sinyal digital. Seiring dengan berkembangnya pengetahuan dan teknologi, pada
saat ini terdapat berbagai sistem operasi dengan keunggulan masing-masing.
Untuk lebih memahami sistem operasi maka sebaiknya perlu diketahui terlebih
dahulu beberapa konsep dasar mengenai sistem operasi itu sendiri.
Pengertian sistem operasi secara umum ialah pengelola
seluruh sumber-daya yang terdapat pada sistem komputer dan menyediakan
sekumpulan layanan (system calls) ke pemakai sehingga memudahkan dan
menyamankan penggunaan serta pemanfaatan sumber-daya sistem komputer.
Fungsi Dasar
Sistem komputer pada dasarnya terdiri dari empat
komponen utama, yaitu perangkat-keras, program aplikasi, sistem-operasi, dan
para pengguna. Sistem operasi berfungsi untuk mengatur dan mengawasi penggunaan
perangkat keras oleh berbagai program aplikasi serta para pengguna.
SEJARAH SISTEM INFORMASI
Menurut Tanenbaum, sistem
operasi mengalami perkembangan yang sangat pesat, yang dapat dibagi kedalam
empat generasi:
o Generasi Pertama (1945-1955)
Generasi pertama merupakan
awal perkembangan sistem komputasi elektronik sebagai pengganti sistem
komputasi mekanik, hal itu disebabkan kecepatan manusia untuk menghitung
terbatas dan manusia sangat mudah untuk membuat kecerobohan, kekeliruan bahkan
kesalahan. Pada generasi ini belum ada sistem operasi, maka sistem komputer
diberi instruksi yang harus dikerjakan secara langsung.
o Generasi Kedua (1955-1965)
Generasi kedua memperkenalkan Batch Processing
System, yaitu Job yang dikerjakan dalam satu rangkaian, lalu dieksekusi
secara berurutan.Pada generasi ini sistem
komputer belum dilengkapi sistem operasi, tetapi beberapa fungsi sistem operasi
telah ada, contohnya fungsi sistem operasi ialah FMS dan IBSYS.
o Generasi Ketiga (1965-1980)
Pada generasi ini perkembangan sistem operasi
dikembangkan untuk melayani banyak pemakai sekaligus, dimana para pemakai
interaktif berkomunikasi lewat terminal secara on-line ke komputer, maka sistem
operasi menjadi multi-user (di gunakan banyak pengguna sekaligus) dan multi-programming
(melayani banyak program sekaligus).
o Generasi Keempat (Pasca 1980an)
Dewasa ini, sistem operasi dipergunakan untuk
jaringan komputer dimana pemakai menyadari keberadaan komputer-komputer yang
saling terhubung satu sama lainnya. Pada masa ini para pengguna juga telah
dinyamankan dengan Graphical User Interface yaitu antar-muka komputer
yang berbasis grafis yang sangat nyaman, pada masa ini juga dimulai era
komputasi tersebar dimana komputasi-komputasi tidak lagi berpusat di satu
titik, tetapi dipecah dibanyak komputer sehingga tercapai kinerja yang lebih
baik.
LAYANAN SISTEM OPERASI
Sebuah sistem operasi yang
baik menurut Tanenbaum harus memiliki layanan sebagai berikut:
1. Pembuatan
program
sistem operasi menyediakan fasilitas dan layanan
untuk membantu para pemrogram untuk menulis program
2. Eksekusi program
Instruksi-instruksi dan data-data harus dimuat ke
memori utama, perangkat-parangkat masukan/ keluaran dan berkas harus
di-inisialisasi, serta sumber-daya yang ada harus disiapkan, semua itu harus di
tangani oleh sistem operasi
3. Pengaksesan I/O
Device
Sistem Operasi harus mengambil alih sejumlah
instruksi yang rumit dan sinyal kendali menjengkelkan agar pemrogram dapat
berfikir sederhana dan perangkat pun dapat beroperasi
4. Pengaksesan
terkendali terhadap berkas.
Disediakannya mekanisme proteksi terhadap berkas
untuk mengendalikan pengaksesan terhadap berkas
5. Pengaksesan
sistem
Menggunakan prinsip shared system (sistem
digunakan bersamaan dalam suatu waktu). Fungsi pengaksesan harus menyediakan
proteksi terhadap sejumlah sumber-daya dan data dari pemakai tak terdistorsi
serta menyelesaikan konflik-konflik dalam perebutan sumber-daya
6. Deteksi dan
pemberian tanggapan pada kesalahan.
Jika muncul permasalahan muncul pada sistem
komputer maka sistem operasi harus memberikan tanggapan yang menjelaskan
kesalahan yang terjadi serta dampaknya terhadap aplikasi yang sedang berjalan
7. Akunting.
Sistem Operasi yang bagus mengumpulkan data
statistik penggunaan beragam sumber-daya dan memonitor parameter kinerja.
STRUKTUR SISTEM OPERASI
Pendekatan yang umum suatu
sistem yang besar dan kompleks adalah dengan memecah tugas-tugas(task) ke
bentuk komponen-komponen kecil dibandingkan dalam bentuk sistem tunggal (monolithic).
Komponen-komponen tersebut akan akan di bahas pada bagian berikut ini.
a. Struktur
Sederhana
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.
Kelemahan struktur monolitik adalah:
-
Pengujian dan penghilangan kesalahan sulit karena tidak
dapat dipisahkan dan dialokasikan
-
Sulit dalam menyediakan fasilitas pengamanan
-
Merupakan pemborosan memori bila setiap komputer harus
menjalan kernel monolitik, karena semua layanan tersimpan dalam bentuk tunggal
sedangkan tidak semua layanan diperlukan.
-
Kesalahahan sebagian fungsi menyebabkan sistem tidak
berfungsi.
Keuntungan struktur monolitik adalah layanan
dapat dilakukan dengan cepat karena terdapat dalam satu ruang.
b. Pendekatan
Berlapis (Layer Approach)
Sistem operasi dibagi menjadi beberapa lapisan.
Lapisan terbawah (layer 0) adalah hardware dan yang tertinggi (layer N) adalah
user interface. Lapisan N memberi layanan untuk lapisan N+1 sedangkan
proses-proses di lapisan N dapat meminta layanan lapisan N-1 untuk membangun
layanan lapisan N+1. Lapisan N dapat meminta layanan lapisan N-1 namun lapisan
N tidak dapat meminta layanan lapisan N+1. Masing-masing berjalan pada
lapisannya sendiri.
Menurut Tanenbaum dan Woodhull, sistem terlapis
terdiri dari enam lapisan, yaitu:
- Lapisan
0. Mengatur alokasi prosesor, pertukaran antar proses ketika interupsi
terjadi atau waktu habis dan lapisan ini mendukung dasar multi-programming
pada CPU.
- Lapisan
1. Mengalokasikan ruang untuk proses di memori utama dan pada 512 kilo
word drum yang digunakan untuk menahan bagian proses ketika tidak ada
ruang di memori utama.
- Lapisan
2. Menangani komunikasi antara masing-masing proses dan operator console.
Lapisan ini masing-masing proses secara efektif memiliki operator console
sendiri.
- Lapisan
3. Mengatur peranti I/O dan menampung informasi yang mengalir dari/ke
proses tersebut.
- Lapisan
4. Tempat program pengguna. Pengguna tidak perlu memikirkan tentang
proses, memori, console, atau manajemen I/O.
- Lapisan
5. Merupakan operator sistem.
Contoh sistem operasi yang menggunakan pendekatan
berlapis adalah THE yang dibuat oleh Djikstra dan mahasiswa-mahasiswanya, serta
sistem operasi MULTICS.
Kelemahan struktur ini adalah fungsi-fungsi
sistem operasi harus diberikan ke tiap lapisan secara hati-hati. Sedangkan
keunggulannya adalah memeliki semua kelebihan rancangan modular, yaitu sistem
dibagi menjadi beberapa modul dan tiap modul dirancang secara independen. Tiap
lapisan dapat dirancang, dikode dan diuji secara independen. Pendekatan
berlapis menyederhanakan rancangan, spesifikasi dan implementasi sistem
operasi.
c.
Microkernels
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.
Contoh sistem operasi yang menggunakan metode ini adalah TRU64 UNIX, MacOSX dan
QNX.
Keuntungan dari kernel ini adalah kemudahan dalam
memperluas sistem operasi, mudah untuk diubah ke bentuk arsitektur baru, kode
yang kecil dan lebih aman. Kelemahannya adalah kinerja akan berkurang selagi
bertambahnya fungsi-fungsi yang digunakan.
d. 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.
e.
Virtual Machine
Dalam struktur ini user seakan-akan mempunyai
seluruh komputer dengan simulasi atas pemroses yang digunakan. Sistem operasi
melakukan simulasi mesin nyata yang digunakan user, mesin virtual ini merupakan
tiruan seratus persen atas mesin nyata. Teknologi ini awalnya digunakan pada
IBM S/370. VM/370 menyediakan mesin virtual untuk tiap user dengan membuat
mesin virtual baru pada saat user tersebut melakukan log sistem. Kemudian
teknik ini berkembang menjadi operating system emulator sehingga sistem
operasi dapat menjalankan aplikasi-aplikasi untuk sistem operasi lain. Dalam
lingkungan ini terdapat proteksi berbagai sumber daya sistem. Setiap virtual-machine
secara lengkap mengisolasi dari semua virtual-machine yang lain,
sehingga tidak ada masalah proteksi. Ada dua pendekatan dalam penyediaan
sharing yang diimplementasikan, pertama hal ini memungkinkan share minidisk dan
share files. Kedua, memungkinkan pendefinisian jaringan virtual-machine,
sehingga dapat mengirim informasi melalui virtual jaringan komunikasi.
Contoh dari pengembangan itu adalah sebagai
berikut:
o Sistem operasi MS-Windows NT dapat
menjalankan aplikasi untuk MS-DOS, OS/2 mode teks dan aplikasi WIN16.
o IBM mengembangkan WABI untuk
meng-emulasikan Win32 API sehingga sistem operasi yang menjalankan WABI dapat
menjalankan aplikasi-aplikasi untuk MS-Windows.
o Para pengembang Linux membuat
DOSEMU untuk menjalankan aplikas-aplikasi DOS pada sistem operasi Linux, WINE
untuk menjalankan aplikasi-aplikasi MS-Windows.
o 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.
SISTEM KOMPUTER MULTIGUNA
Dewasa ini sistem komputer multiguna
terdiri dari CPU (Central Processing Unit); serta sejumlah device controller
yang dihubungkan melalui bus yang menyediakan akses ke memori. Setiap device
controller bertugas mengatur perangkat yang tertentu (contohnya disk
drive, audio device, dan video display). CPU dan device
controller dapat dijalankan secara bersamaan, namun demikian diperlukan
mekanisme sinkronisasi untuk mengatur akses ke memori.
Daftar CPU dan Device Controller
Pada saat pertama kali dijalankan
atau pada saat boot, terdapat sebuah program awal yang mesti dijalankan.
Program awal ini disebut program bootstrap. Program ini berisi semua
aspek dari sistem komputer, mulai dari register CPU, device controller,
sampai isi memori.
Interupsi merupakan bagian penting dari sistem arsitektur
komputer. Setiap sistem komputer memiliki mekanisme yang berbeda. Interupsi
bisa terjadi apabila perangkat keras (hardware) atau perangkat lunak (software)
minta “dilayani” oleh prosesor. Apabila terjadi interupsi maka prosesor
menghentikan proses yang sedang dikerjakannya, kemudian beralih mengerjakan service
routine untuk melayani interupsi tersebut. Setelah selesai mengerjakan service
routine maka prosesor kembali melanjutkan proses yang tertunda.
Untuk memastikan operasi berjalan baik kita harus melindungi sistem operasi,
program, dan data dari program-program yang salah. Proteksi ini memerlukan share
resources. Hal ini bisa dilakukan sistem operasi dengan cara menyediakan
pendukung perangkat keras yang mengizinkan kita membedakan mode pengeksekusian
program.
Mode yang kita butuhkan ada dua mode operasi yaitu:
1. Mode Monitor.
2. Mode Pengguna.
Pada perangkat keras akan ada bit atau Bit Mode yang
berguna untuk membedakan mode apa yang sedang digunakan dan apa yang sedang
dikerjakan. Jika Mode Monitor maka akan benilai 0, dan jika Mode Pengguna maka
akan bernilai 1.
Pada saat boot time, perangkat keras bekerja
pada mode monitor dan setelah sistem operasi di-load maka akan mulai
masuk ke mode pengguna. Ketika terjadi trap atau interupsi, perangkat
keras akan men-switch lagi keadaan dari mode pengguna menjadi mode
monitor (terjadi perubahan state menjadi bit 0). Dan akan kembali
menjadi mode pengguna jikalau sistem operasi mengambil alih proses dan kontrol
komputer (state akan berubah menjadi bit 1).
Sistem
operasi dirancang untuk dapat dijalankan di berbagai jenis mesin; sistemnya
harus di konfigurasi untuk tiap komputer. Program SYSGEN mendapatkan informasi
mengenai konfigurasi khusus dari sistem perangkat keras.
- Booting: memulai komputer dengan me-load
kernel.
- Bootstrap
program: kode
yang disimpan di code ROM yang dapat menempatkan kernel, memasukkannya
kedalam memori, dan memulai eksekusinya.
BOOTING
Booting adalah istilah teknologi informasi dalam bahasa inggris yang mengacu kepada proses awal
menyalakan komputer dimana semua register prosesor
disetting kosong, dan status mikroprosesor/prosesor disetting reset.
Kemudian address 0xFFFF diload di segment code (code segment) dan
instruksi yang terdapat pada alamat address 0xFFFF tersebut dieksekusi. Secara
umum program BIOS (Basic Input Output System), yaitu
sebuah software dasar, terpanggil. Sebab memang biasanya BIOS berada pada
alamat tersebut. Kemudian BIOS akan melakukan cek terhadap semua error dalam
memory, device-device yang terpasang/tersambung kepada komputer — seperti
port-port serial dan lain-lain. Inilah yang disebut dengan POST (Power-On
Self Test). Setelah cek terhadap sistem tersebut selesai, maka BIOS akan
mencari [Sistem Operasi], memuatnya di memori dan mengeksekusinya. Dengan
melakukan perubahan dalam setup BIOS (kita dapat melakukannya dengan menekan
tombol tertentu saat proses booting mulai berjalan), kita dapat menentukan agar
BIOS mencari Sistem
Operasi ke dalam
floppy disk, hard disk, CD-ROM, USB dan lain-lain, dengan urutan yang kita
inginkan.
BIOS sebenarnya tidak memuat Sistem Operasi secara
lengkap. Ia hanya memuat satu bagian dari code yang ada di sektor pertama (first
sector, disebut juga boot sector) pada media disk yang kita tentukan tadi.
Bagian/fragmen dari code Sistem Operasi tersebut sebesar 512 byte, dan 2 byte
terakhir dari fragmen code tersebut haruslah 0xAA55 (disebut juga sebagai boot
signature). Jika boot signature tersebut tidak ada, maka media disk
dikatakan tidak bootable, dan BIOS akan mencari Sistem Operasi pada media disk
berikutnya.
Fragmen code yang harus berada pada boot sector
tadi disebut sebagai boot-strap loader. BIOS akan memuat boot-strap
loader tersebut ke dalam memory diawali pada alamat 0x7C00, kemudian
menjalankan boot-strap loader tadi. Akhirnya sekarang kekuasaan
berpindah kepada boot-strap loader untuk memuat Sistem Operasi dan
melakukan setting yang diperlukan agar Sistem Operasi dapat berjalan. Rangkaian
proses inilah yang dinamakan dengan booting.
PROSES BOOTING
Secara umum, gambaran yang terjadi pada proses boot
adalah sebagai berikut :
1. Saat komputer
dihidupkan, memorinya masih kosong. Belum ada instruksi yang dapat dieksekusi
oleh prosesor. Karena itu, prosesor dirancang untuk selalu mencari alamat
tertentu di BIOS ROM. Pada alamat tersebut, terdapat sebuah instruksi jump yang
menuju ke alamat eksekusi awal BIOS. Setelah itu, prosesor menjalankan power-on-self
test(POST), yaitu memeriksa kondisi hardware yang ada.
2. Sesudah itu, BIOS
mencari video card. Secara khusus, dia mencari program BIOS milik video
card. Kemudian system BIOS menjalankan video card BIOS. Barulah setelah
itu, video card diinisalisasi.
3. Kemudian BIOS
memeriksa ROM pada hardware yang lain, apakah memiliki BIOS tersendiri apakah
tidak. Jika ya, maka akan dieksekusi juga.
4. BIOS melakukan
pemeriksaan lagi, misal memeriksa besar memori dan jenis memori. Lebih lanjut
lagi, dia memeriksa hardware yang lain, seperti disk. Lalu dia mencari disk
dimana proses boot bisa dilakukan, yaitu mencari boot sector. Boot
sector ini bisa berada di hard disk, atau floppy disk
Berdasarkan keadaan kejadian dari proses booting ini,
terdapat beberapa boot, yaitu:
a. Cold boot, boot yang terjadi ketika komputer
dari dalam keadaan mati, kebalikan dari warm boot.
b. Warm boot, proses boot yang terjadi ketika komputer diberikan arus listrik kembali,
dimana arus
listrik dimatikan hanya sejenak, dengan tujuan untuk mengulang
kembali proses komputer dari awal, kebalikan dari cold boot. Warm boot ini
biasanya terjadi karena software crash atau terjadi pengaturan ulang dari
sistem.
c. Soft boot, proses boot yang dikendalikan melalui
sistem.
d. Hard boot, proses boot yang terjadi dengan
cara dipaksa, kebalikan dari soft boot.
e. Reboot, peristiwa mengulang kembali sistem
dari awal, reboot ini terjadi karena beberapa hal, diantaranya seperti sistem
tidak bereaksi dalam beberapa lama, terjadi perubahan setting dari sistem.
Sumber :
