Sistem Operasi Komputer (1)

• Pengertian Sistem Operasi

     Sistem Operasi merupakan sebuah program yang  bertindak sebagai perantara/intermediary antara pemakai/user komputer dengan perangkat keras/hardware komputer.

• Layanan Sistem Operasi 

      Layanan Sistem Operasi dirancang untuk membuat pemrograman menjadi lebih mudah. Macam-macam layanan dalam sistem operasi antara lain:

• Pembuatan program : Sistem operasi menyediakan berbagai fasilitas yang membantu programer dalam membuat program.
• Eksekusi program : Sistem harus me-load program ke memori, dan menjalankan program tersebut. Sistem operasi harus bisa mengetahui tentang program tersebut apakah hasil eksekusinya ada error atau tidak.
• Operasi masukan/keluaran : Program yang sedang dijalankan membutuhkan masukan atau keluaran. Operasi masukan dapat berupa pembacaan data keyboard. Sedangkan operasi keluaran dapat berupa penulisan ke layar monitor dan penulisan ke berkas data. 
• Manipulasi sistem berkas : Program harus membaca dan menulis berkas, dan kadang kala juga harus membuat dan menghapus berkas.
• Komunikasi : Ada dua cara umum dimana komunikasi dapat dilakukan. Komunikasi dapat terjadi antara proses dalam satu komputer, atau antara proses yang berada dalam komputer yang berbeda, dihubungkan oleh jaringan komputer. Komunikasi dapat dilakukan dengan share-memory atau message-passing, dimana sejumlah informasi dipindahkan antara proses oleh sistem operasi.
• Deteksi error : Sistem operasi harus selalu waspada teradap kemungkinan error. Error dapat terjadi di CPU dan memori perangkat keras, masukan atau keluaran, dan di dalam program yang dijalankan pengguna. Untuk setiap jenis error sistem operasi harus bisa mengambil langkah yang tepat untuk mempertahankan jalannya proses komputasi. Misalnya dengan menghentikan jalannya program, mencoba kembali melakukan operasi yang dijalankan, atau melaporkan kesalahan yang terjadi agar pengguna dapat mengambil langkah selanjutnya.
• Alokasi sumber daya : Ketika beberapa pengguna menggunakan sistem atau beberapa program dijalankan secara bersamaan, sumber daya harus dialokasikan bagi masing-masing pengguna dn program tersebut.
• Accounting : Kita menginginkan agar jumlah pengguna yang menggunakan sumber daya, dan jelas sumber daya yang digunakan selalu terjaga. Untuk itu maka diperlukan suatu perhitungan dan statik. Perhitungan ini diperlukan bagi seseorang yang ingin merubah konfigurasi sistem untuk meningkatkan pelayanan.
• Proteksi : Layanan proteksi memastikan bahwa segala akses ke sumber daya terkontrol. Dan tentu saja keamanan terhadap gangguan dari luar sistem tersebut. Keamanan bisa saja dilakukan dengan terlebih dahulu mengidentifikasi pengguna. Ini bisa dilakukan dengan meminta password bila ingin menggunakan sumber daya.

• Sistem Monilitik

     Sistem monolitik adalah kumpulan prosedur dimana prosedur tersebut dapat dipanggil oleh prosedur lain di sistem bila diperlukan.

Kekurangan dari sistem monolitik:

• Pengujian dan penghilangan kesalahan sulit karena tidak dapat dipisahkan dan dilokalisasi
• Sulit dalam menyediakan fasilitas pengamanan
• Terjadi 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

      Keunggulan dari sistem monolitik adalah sistem ini memliki pengaksesan layanan sangat cepat karena terdapat di satu ruang alamat saja. UNIX merupakan sistem operasi yang menggunakan sistem monolitik. 

• Sistem Berlapis 

      Sistem operasi dibentuk secara hirarki berdasar lapisan-lapisan. Lapisan yang paling bawah adalah perangkat keras, dan yang paling atas 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.

Menurut Tanenbaum dan Woodhull, sistem berlapis 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.

• Sistem Client-Server 

       Untuk mengelola suatu jaringan LAN komputer diperlukan adanya sistem operasi jaringan. Salah satu sistem operasi jaringan berdasarkan tipe jaringannnya, yaitu sistem operasi client-server. Server adalah komputer yang menyediakan fasilitas bagi komputer-komputer lain didalam jaringan dan client adalah komputer-komputer yang menerima atau menggunakan fasilitas yang disediakan oleh server. Dijaringan tipe client-server disebut dengan Dedicated Server karena murni berperan sebagai server yang menyediakan fasilitas kepada workstation dan server tersebut tidak dapat berperan sebagai workstation.

Keunggulan sistem client-server

• Kecepatan akses lebih tinggi karena penyediaan fasilitas jaringan dan pengelolaannya dilakukan secara khusus oleh satu komputer (server) yang tidak dibebani dengan tugas lain sebagai workstation.  
• Sistem keamanan dan administrasi jaringan lebih baik, karena terdapat seorang pemakai yang bertugas sebagai administrator jaringan, yang mengelola administrasi dan sistem keamanan jaringan. 
• Sistem backup data lebih baik, karena pada jaringan client-server backup dilakukan terpusat di server, yang akan membackup seluruh data yang digunakan di dalam jaringan

Kelemahan sistem client-server

• Biaya operasional relatif lebih mahal.
• Diperlukan adanya satu komputer khusus yang berkemampuan lebih untuk ditugaskan sebagai server.
• Kelangsungan jaringan sangat tergantung pada server. Bila server mengalami gangguan maka secara keseluruhan jaringan akan terganggu.

• Evolusi Sistem Operasi

    Evolusi dari sebuah sistem operasi berawal dari sistem serial processing, simple batch, multipogrammed, dan time-sharing.

Serial Processing 

      Programmer berinteraksi secara langsung dengan hardware komputer karena belum ada sistem operasi. Komputer ini dijalankan dengan perangkat yang terdiri dari display light, toggle switch, dan beberapa jenis alat input-an.

Sistem awal ini menunjukan 2 masalah utama, yaitu:

• Scheduling
• Setup Time

Simple Batch Systems

     Penggunaan bagian dari perangkat lunak yang dikenal sebagai monitor adalah ide utama di balik skema simple batch-processing. Dengan jenis OS ini, pengguna tidak lagi memiliki akses langsung ke prosesor. Sebaliknya, pengguna menyerahkan job pada kartu atau tape ke komputer operator, yang memaketkan job bersama-sama secara berurutan dan menempatkan seluruh paket pada perangkat input, untuk digunakan oleh monitor. Setiap program akan dibangun untuk kembali ke monitor bila itu selesai mengolah, di mana titik monitor secara otomatis mulai memuat program berikutnya.

Mode pada Simple Batch Systems:

• User Mode: Kondisi dimana pada saat program user sedang dikesekusi oleh prosesor sehingga protected memory dan privileged instructions tidak bisa diakses 
• Kernel Mode: kondisi pada saat program monitor sedang dieksekusi oleh prosesor dan protected memory dan privileged instructions boleh diakses. 

Multiprogrammed Batch Systems

     Multiprogramming Batch systems ada tipe OS modern yaitu OS yang sudah mendukung multiprogramming atau yang biasa disebut multitasking. 

Time-Sharing systems

     Sistem time-sharing merupakan sebuah sistem yang befungsi membagi sumber daya yang ada pada komputer dengan cara multi-programming dan multi-tasking. Dengan time sharing user dapat berinteraksi secara bersamaan dengan menggunakan satu komputer.

• Komponen Utama Sistem Operasi 

      Hal-hal yang ditangani oleh sistem operasi bukan hanya satu atau dua saja, melainkan banyak hal. Dari menangani perangkat keras, perangkat lunak atau program yang berjalan, sampai menangani pengguna/user. Hal tersebut menyebabkan sebuah sistem operasi memiliki banyak sekali komponen-komponen tersendiri yang memiliki fungsinya masing-masing. Seluruh komponen yang menyusun sistem operasi tersebut saling bekerjasama untuk satu tujuan, yaitu efisiensi kerja seluruh perangkat komputer dan kenyamanan dalam penggunaan sistem operasi.

Pada umumnya sebuah sistem operasi modern terdiri dari komponen sebagai berikut:

Manajemen Proses

     Sistem operasi bertanggung-jawab atas aktivitas-aktivitas yang berkaitan dengan manajemen proses seperti:

• Membuat dan menghapus proses pengguna dan sistem proses
• Menunda atau melanjutkan proses
• Menyediakan mekanisme untuk sinkronisasi proses
• Menyediakan mekanisme untuk komunikasi proses
• Menyediakan mekanisme untuk penanganan deadlock

Manajemen Memori Utama

     Sistem operasi memiliki tugas untuk mengatur bagian memori yang sedang digunakan dan mengalokasikan jumlah dan alamat memori yang diperlukan, baik untuk program yang akan berjalan maupun untuk sistem operasi itu sendiri. Tujuan dari manajemen memori utama adalah agar utilitas CPU meningkat dan untuk meningkatkan efisiensi pemakaian memori.

Sistem operasi bertanggung-jawab atas aktivitas-aktivitas yang berkaitan dengan manajemen memori seperti:

• Menjaga track dari memori yang sedang digunakan dan siapa yang menggunakannya
• Memilih program yang akan di-load ke memori

Manajemen Sistem Berkas

     File atau berkas adalah representasi program dan data yang berupa kumpulan informasi yang saling berhubungan dan disimpan di perangkat penyimpanan. Sistem operasi harus dapat melakukan operasi-operasi pada berkas, seperti membuka, membaca, menulis, dan menyimpan berkas tersebut pada sarana penyimpanan sekunder. Oleh karena itu, sistem operasi harus dapat melakukan operasi berkas dengan baik.

Sistem operasi bertanggung-jawab dalam aktivitas yang berhubungan dengan manajemen berkas:

• Pembuatan dan penghapusan berkas. 
• Pembuatan dan penghapusan direktori.
• Mendukung manipulasi berkas dan direktori. 
• Memetakan berkas ke secondary-storage.
• Membackup berkas ke media penyimpanan yang permanen (non-volatile)

Manajemen Sistem Masukan/Keluaran

     Sistem ini sering disebut dengan device manager. Menyediakan device driver yang umum sehingga operasi masukan/keluaran dapat seragam (membuka, membaca, menulis, menutup). Contoh: pengguna menggunakan operasi yang sama untuk membaca berkas pada perangkat keras, CD-ROM dan floppy disk.

Sistem operasi bertanggung-jawab atas aktivitas-aktivitas yang berkaitan dengan manajemen proses seperti:

• Penyangga: menampung sementara data dari/ke perangkat Masukan/Keluaran. 
• Spooling: melakukan penjadwalan pemakaian Masukan/Keluaran sistem supaya lebih efisien (antrian dsb.).
• Menyediakan driver: untuk dapat melakukan operasi rinci untuk perangkat keras masukan/keluaran tertentu.

Manajemen Penyimpanan Sekunder

     Data yang disimpan dalam memori utama bersifat sementara dan jumlahnya sangat kecil. Oleh karena itu, untuk menyimpan keseluruhan data dan program komputer dibutuhkan penyimpanan sekunder yang bersifat permanen dan mampu menampung banyak data, sebagai back-up dari memori utama. Contoh dari penyimpanan sekunder adalah hard-disk, disket, dll. Sistem operasi bertanggung-jawab atas aktivitas-aktivitas yang berkaitan dengan manajemen disk seperti:

• Free space management
• Alokasi penyimpanan
• Penjadwalan disk

Sistem Proteksi

    Proteksi mengacu pada mekanisme untuk mengontrol akses yang dilakukan oleh program, prosesor, atau pengguna ke sistem sumber daya. Mekanisme proteksi harus:

• Membedakan antara penggunaan yang sudah diberi izin dan yang belum
• Menspesifikasi kontrol untuk dibebankan/diberi tugas
• Menyediakan alat untuk pemberlakuan sistem