Penjelasan dan Deskripsi tentang Sistem Operasi

Sistem Operasi

 Definisi :

Perangkat lunak (software) yang berfungsi untuk mengelola seluruh komponen dan sumber daya sistem komputer, baik fisik maupun non fisik (misalkan data) agar dapat digunakan secara optimal.

Fungsi :

Sebagai Extended Machine (Virtual Machine), menyediakan sekumpulan layanan (system call ) ke pemakai sebagai pengelola sumber daya (Resource Manager), mengelola seluruh sumber daya yang terdapat pada sistem komputer.

Contoh Sistem Operasi Komputer Pribadi :

• Ms. DOS
• Windows 95
• Windows XP
• Windows 7
• Windows 8
• Linux
• Macintosh

Contoh Sistem Operasi Mini-computer, yakni OS/360

Contoh Sistem Operasi pada PDA (Personal Digital Asistant) :

• PalmOS,
• Windows CE
• Symbian

Sumber Daya Sistem Komputer

Ialah semua komponen di sistem komputer yang dapat memberi manfaat. Sumber daya ini terdiri dari :

• Sumber daya fisik
• Sumber daya nonfisik (abstrak)

Perangkat Sumber Daya Fisik

• Keyboard, barcode reader
• Mouse, joystick, linght-pen, track ball, touch screen
• Floppy disk drive, harddisk, tape drive, optical disk, CD ROM Drive
• Layar monitor, Printer

Sumber Daya Fisik

• Modem, ethernet card, PCMCIA
• Memory akses acak (RAM), chace memory, register, dll.
• Sound card, kamera, radio, dll.
• Scanner, digitizer, plotter, dll.
• Sensor inframerah
• Sumber daya nonfisik (abstrak)
• Sumber daya abstrak
• Data program
• Data semaphore
• PCB ( Process Control Block)
• Tabel segmen, tabel page, I-node, FAT
• File (berkas), dll.

Sistem Operasi Sebagai Extended Machine

Pada awal perkembangan komputer, dimana belum ada sistem operasi, semua operasi komputer dilakukan secara manual menggunakan panel kontrol oleh para ahli sistem operasi dikembangkan secara bertahap untuk mengotomatisasi hal-hal yang tadinya harus dilakukan secara manual. Selain itu sistem operasi menyembunyikan detil operasi perangkat keras serta menyediakan antar muka operasi yang lebih sederhana dan mudah dimengerti oleh pengguna. Dengan kata lain, sistem operasi melakukan abstraksi bagi pengguna terhadap pengaksesan sumber daya komputer.

Dengan adanya sistem operasi, pengguna hanya melihat komputer sebagai mesin yang dapat menjalankan tugas-tugas yang diberikan kepadanya, seperti memutar lagu, melakukan perhitungan matematis. pengguna tidak perlu tahu bagaimana sesungguhnya mekanisme kerja internal komputer seperti :

Menyalin kode instruksi program ke memori.

Melakukan perhitungan di processor.

Menyimpan data ke suatu alamat disk.

Bagaimana caranya data-data dikirim ke printer lewat kabel paralel.

Sistem Operasi sebagai Resource Manager

Pada sistem komputer dimungkinkan beberapa job dijawal secara bergantian untuk menggunakan processor. Sumber daya komputer dibagi pakai oleh job-job tersebut. Caranya adalah dengan melakukan multipleks (multiplexing) pada pengguna sumber daya, baik dari segi waktu maupun ruang.

Contoh sumber daya yang di multipleks secara waktu adalah processor dan printer. Multi programing pada processor tunggal dicapai dengan melakukan alokasi processor kepada masing-masing job secara bergantian. Setiap kali terjadi pergantian job, status eksekusi dari job sebelumnya harus disimpan sehingga jika eksekusi kembali lagi padanya, job tersebut dapat melanjutkan eksekusinya dari keadaan terakhirnya. Ini merupakan tugas sistem operasi.

Sejarah Perkembangan Sistem Operasi

1. Generasi ke-nol (1940)

• Komponen utama tabung hampa udara
• Sistem komputer belum menggunakan Sistem Operasi
• Semua operasi komputer dilakukan secara manual melalui plugboard, dan hanya bisa digunakan untuk menghitung +,-, dan *.

2. Generasi pertama (1950)

• Komponen utama transistor
• Input memakai punch card

3. Generasi kedua (1960)

• Komponen utama IC
• Berkembang konsep :
• Mulri programing
• Multi processor
• Spooling
• Device Independence
• Time Sharing
• Real time system

4. Generasi ketiga (1970)

• VLSI (Very-large-scale integration) , proses pembuatan IC dengan kombinasi ribuan transistor dalam satu chip.
• Konsep Generals Purpose Systen

5. Generasi keempat (1970-sekarang)

• PC makin populer
• Sistem Operasi untuk jaringan
• User Interface semakin user friendly

Fungsi dan Sasaran Sistem Operasi

Sistem operasi mempunyai 2 fungsi utama, yaitu :

1. Sebagai resource manager (pengelola seluruh sumber daya)
2. Sebagai extended/virtual machine (sebagai penyedia layanan)

Yaitu sistem operasi menyediakan sekumpulan layanan (system call) ke pemakai sehingga memudahkan dan menyamakan penggunaan atau pemanfaatan sumber daya sistem komputer.

Fungsi Sistem Operasi sebagai Resource Manager :

Sistem operasi bertanggung jawab mengelola sumber-sumber daya sistem komputer.

Fungsi Sistem Operasi sebagai Extended/Virtual machine

Sistem operasi dapat :

1. Memberi abstraksi mesin tingkat tinggi yang lebih sederhana dan menyembunyikan kerumitan perangkat keras.
2. Basis untuk program lain.

Layanan-layanan pada Sistem Operasi

Pembuatan program, yaitu sistem operasi menyediakan beragam fasilitas dan layanan untuk membantu pemograman menulis program, biasanya berbentuk program utilitas. Program utilitas bukan bagian sistem operasi tapi dapat diakses lewat sistem operasi.

Eksekusi program, yaitu sejumlah tugas perlu dilakukan untuk mengeksekusi program. Instruksi-instruksi dan data harus dimuat ke memori utama, perangkat I/O dan berkas-berkas harus diinisialisasi, serta sumber daya harus disiapkan.

Pengaksesan perangkat masukan/keluaran, yaitu tiap perangkat I/O mmemerlukan sejumlah instruksi atau sinyal kendali yang rumit agar perangkat dapat beroperasi. Sistem Operasi harus mengambil alih rincian-rincian itu sehingga pemograman dapat berfikir secara sederhana dalam memanfaatkan perangkat, misalnya dalam abstraksi sebagai membaca dan menulis berkas.

Pengaksesan terkendali terhadap berkas, yaitu sistem operasi menyediakan mekanismeproteksi untuk mengendalikan pengaksesan terhadap berkas.

Pengaksesan sistem, yaitu sistem operasi mengendalikan pengaksesan ke sumber daya sistem secara keseluruhan pada sistem publik atau dipakai bersama. Fungsi pengaksesan harus menyediakan proteksi terhadap sumber daya dan data dari pemakai tak diotorisasi serta harus menyelesaikan konflik-konflik dalam perebutan sumber daya.

Deteksi dan memberi tanggapan terhadap kesalahan, yaitu sistem operasi harus memberi tanggapan yang menjelaskan kondisi kesalahan dengan dampak terkecil bagi aplikasi-aplikasi yang sedang berjalan.

Akunting, yaitu sistem operasi mengumpulkan data statistik penggunaan sumber daya dan memonitor parameter kinerja seperti waktu tanggap. Pada suatu sistem, informasi ini berguna dalam mengantisipasi kebutuhan dimasa datang dan dalam menyesuaikan sistem untuk meningkatkan kinerja.

Komponen Sistem Operasi

Sebagai resource manager, sistem operasi menyediakan rutin-rutin penanganan sumber daya komputer, rutin-rutin tersebut dapat dikelompokkan sebagai berikut :

• Manajemen proses
• Manajemen memori
• Manajemen device
• Manajemen berkas

1. Manajemen Proses

Komponen manajemen proses merupakan sentral dari siste operasi dan menggunakan seluruh komponen manajemen lainnya. Secara khusus manajemen proses bertugas mengelola sumber daya komputer yang paling penting, yaitu processor.

Job-job yang dieksekusi oleh processor secara teknis disebut process. Tugas dari manajemen proses adalah membuat proses-proses yang berjalan tidak saling mengganggu bahkan saling bekerja sama. Proses adalah program yang sedang dieksekusi, yang berarti bahwa program tersebut sedang dijadwal untuk menggunakan processor. Suatu proses atau program yang sedang dieksekusi akan membutuhkan sumber daya yang lain seperti memori, berkas, dan peranti lainnya untuk menyelesaikan tugasnya.

Tugas-tugas komponen manajemen proses anatara lain :

• Membuat dan menghentikanj proses.
• Menunda dan melanjutkan kembali proses.
• Menyediakan mekanisme penjadwalan, komunikasi, sinkronisasi, dan penanganan deadlock bagi proses-proses yang berjalan secara bersamaan.

2. Manajemen Memori

Tugas utama komponen manajemen memori adalah mengatur pemakaian ruang memori utama yang terbatas agar dapat digunakan secara bersamaan oleh sebanyak mungkin proses tanpa saling mengganggu satu sama lain.

Tugas-tugas yang menjadi tanggung jawab manajemen memori antara lain :

• Mengelola memori kosong
• Mengalokasikan dan membebaskan ruang memori kepada proses sesuai kebutuhan.
• Melakukan proteksi dan bagi pakai memori utama.

3. Manajemen Device

Tugas utama komponen manajemen device adalah mengelola beragam device ataupun peranti I/O yang berbeda karakteristiknya dapat digunakan dengan baik oleh proses-proses.

Tugas-tugas yang dilakukan oleh manajemen device antara lain :

• Penjadwalan peranti I/O
• Buffering
• Caching
• Spooling
• Reservasi device
• Penanganan kesalahan pengaksesan peranti I/O

4. Manajemen Berkas

Berkas adalah sekumpulan informasi yang saling berkaitan dan disimpan sebagai suatu entitas tunggal pada media penyimpanan sekunder. Komponen manajemen berkas terkait erat dengan pengelolaan berkas pada media penyimpanan sekunder.

Tugas-tugas yang dilakukan manajemen berkas, antara lain :

• Mendukung pembuatan dan operasi pada berkas dan direktori.
• Melakukan alokasi ruang disk ke berkas.
• Mengelola ruang kosong disk.
• Mengelola isi direktori.
• Melakukan proteksi dan berbagai pakai berkas.
• Melakukan pemulihan (recovery) terhadap berkas.

System Call

Adalah prosedur atau rutin yang disediakan pustaka API (Application Programming Interface) yang umumnya berisis trap (semacam sinyal interupsi perangkat lunak) untuk memanggil rutin-rutin dari sistem operasi.

Setiap sistem operasi memiliki spesifikasi system call. Pada sistem operasi UNIX memiliki POSIX sebagai spesifikasi standar system call-nya, sedangkan windows memiliki spesifikasi Win32 API.

1. Struktur Monolitik

Yaitu sistem operasi sebagai kumpulan prosedur dimana prosedur dapat saling dipanggil oleh prosedur laun disistem bila diperlukan.

Contohnya pada sistem operasi MSDOS dan UNIX

Keunggulan sistem monolitik, layanan dapat dilakukan sangat cepat karena terdapat disatu ruang alamat.

Kelemahan sistem monolitik :

• Pengujian dan penghilangan kesalahan sulit karena tak dapat dipisahkan dan dilokalisasi.
• Sulit dalam menyediakan fasilitas pengamanan.
• Merupakan pemborosan bila setiap komputer harus menjalankan kernel monolitik sangat besat sementara sebenarnya tidak memerlukan seluruh layanan yang disediakan kernel tidak fleksibel.
• Kesalahan pemograman satu bagian dari kernel menyebabkan matinya seluruh sistem.

Sistem Operasi MSDOS

Pada Sistem operasi MSDOS, antara aplikasi dan sistem operasi bahkan tidak ada pemisahan yang jelas, ini menyebabkan mudahnya program-program virus memodifikasi dan merusak sisterm operasi MSDOS.

Pada sistem operasi MSDOS, program aplikasi memiliki akses untuk memodifikasi bagian sistem operasi (program resident, device driver MSDOS, maupun device driver BIOS).

Sistem Operasi UNIX

Pada sistem operasi UNIX, ada pemisahan antara program aplikasi dansistem operasi. Program aplikasi hanya dapat mengakses rutin-rutin sistem operasi lewat system call. Tetapi rutin-rutin sistem operasinya, seperti algoritma penjadwalan prosesor, manajemen sistem berkas, driver disk dan tape, semuanya tercampur aduk jadi satu.

2. Struktur Belapis (Layered)

Yaitu sistem operasi dibentuk secara hirarki berdasar lapisan-lapisan, dimana lapisan-lapisan bawah memberi layanan pada lapisan lebih atas.

Sistem operasi yang pertama kali memakai sistem berlapis adalah THE oleh Djikstra dan mahasiwa-mahasiswanya. Struktur berlapis dimaksudkan untuk mengurangi kompleksitas rancangan dan implementasi sistem operasi. Tiap lapisan mempunyai fungsional dan antar muka masukan-keluaran antara dua lapisan bersebelahan yang terdefinisi bagus.

Contoh Struktur Layered - THE :

THE (Technische Hogeschool at Wundhoven) Operating System (Djikstra, 1968)

• Level 5 : operator/user
• Level 4 : user program

Menangani komplikasi, eksekusi dan printing user program.

• Level 3 : I/O management
• Level 2 : Operator-process communication
• Level 1 : Memory management

Alokasi memori untuk prosess

• Level 0 : prosesor allocation dan multiprogramming

Menentukan alokasi proses ke CPU, menangani interupsi dan perpindahan proses (sebagai scheduler)

Keunggulan Sistem Berlapis :

• Memiliki semua 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.

Kelemahan Sistem Berlapis :

• Fungsi-fungsi sistem operasi harus diberikan ke tiap barisan secara hati-hati.
• Struktur sistem dengan Client-Server.

Yaitu sistem operasi yang mana proses-prosesnya dikategorikan sebagai server dan client, sebagai berikut :

• Server adalah proses yang menyediakan layanan.
• Client adalah proses yang memerlukan/meminta layanan.

Keunggulan Sistem Client server :

• Pengembangan dapat dilakukan secara modular.
• Kesalahan (bugs) disatu subsistem tidak merusak subsistem-subsistem lain sehingga tidak mengakibatkan satu sistem mati secara keseluruhan.
• Mudah diadaptasi untuk sistem tersebar.

Kelemahan Sistem Client server :

• Layanan dilakukan lambat karena harus melalui pertukaran pesan.
• Pertukaran pesan dapat menjadi botleneck.