STRUKTUR SISTEM OPERASI
Secara umum, Sistem Operasi adalah software pada lapisan pertama yang ditempatkan pada
memori komputer
pada saat komputer dinyalakan. Sedangkan software-software lainnya
dijalankan setelah Sistem Operasi berjalan, dan Sistem Operasi akan
melakukan layanan inti umum untuk software-software itu. Layanan inti
umum tersebut seperti akses ke disk, manajemen memori, skeduling task,
dan antar-muka user. Sehingga masing-masing software tidak perlu lagi
melakukan tugas-tugas inti umum tersebut, karena dapat dilayani dan
dilakukan oleh Sistem Operasi. Bagian kode yang melakukan tugas-tugas
inti dan umum tersebut dinamakan dengan “
kernel” suatu Sistem Operasi.
Kalau sistem komputer terbagi dalam
lapisan-lapisan, maka Sistem Operasi adalah penghubung antara lapisan
hardware dan lapisan software. Lebih jauh daripada itu, Sistem Operasi
melakukan semua tugas-tugas penting dalam komputer, dan menjamin
aplikasi-aplikasi yang berbeda dapat berjalan secara bersamaan dengan
lancar. Sistem Operasi menjamin aplikasi software lainnya dapat
menggunakan memori, melakukan input dan output terhadap peralatan lain
dan memiliki akses kepada sistem file. Apabila beberapa aplikasi
berjalan secara bersamaan, maka Sistem Operasi mengatur skedule yang
tepat, sehingga sedapat mungkin semua proses yang berjalan mendapatkan
waktu yang cukup untuk menggunakan prosesor (CPU) serta tidak saling
mengganggu.
- STRUKTUR SISTEM OPERASI
Sebuah sistem yang besar dan kompleks
seperti sistem operasi modern harus diatur dengan cara membagi task
kedalam komponen-komponen kecil agar dapat berfungsi dengan baik dan
mudah.
Brikut ini adalah Struktur Sistem Operasi;
- Struktur Sederhana
- Sistem Berlapis (layered system)
- Kernel Mikro
- Modular (Modules)
- Mesin Maya ( Virtual Machine )
- Client-Server Model
- Sistem Berorientasi Objek
1. Struktur Sederhana
Sistem operasi sebagai kumpulan prosedur
dimana prosedur dapat saling dipanggil oleh prosedur lain di sistem bila
diperlukan. 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.
Kelebihan Struktur Sederhana:
- Layanan dapat dilakukan sangat cepat karena terdapat di satu ruang alamat.
Kekurangan Struktur Sederhana:
- Pengujian dan penghilangan kesalahan sulit karena tidak dapat dipisahkan dan dilokalisasi.
- Sulit dalam menyediakan fasilitas pengamanan.
- Merupakan 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.
Evolusi :
Kebanyakan UNIX sampai saat ini
berstruktur monolitik. Meskipun monolitik, yaitu seluruh
komponen/subsistem sistem operasi terdapat di satu ruang alamat tetapi
secara rancangan adalah berlapis. Rancangan adalah berlapis yaitu secara
logik satu komponen/subsistem merupakan lapisan lebih bawah dibanding
lainnya dan menyediakan layanan-layanan untuk lapisan-lapisan lebih
atas. Komponen-komponen tersebut kemudia dikompilasi dan dikaitkan
(di-link) menjadi satu ruang alamat. Untuk mempermudah dalam
pengembangan terutama pengujian dan fleksibilitas, kebanyakan UNIX saat
ini menggunakan konsep kernel loadable modules,yaitu:
- Bagian-bagian kernel terpenting berada di memori utama secara tetap.
- Bagian-bagian esensi lain berupa modul yang dapat ditambahkan
ke kernel saat diperlukan dan dicabut begitu tidak digunakan lagi
di waktu jalan (run time).
Contoh : UNIX berstruktur monolitik, MS-DOS
2. Sistem Berlapis (layered system)
Sistem operasi dibentuk secara hirarki
berdasar lapisan-lapisan, dimana lapisan-lapisan bawa memberi layanan
lapisan lebih atas. Lapisan yang paling bawah adalah perangkat keras,
dan yang paling tinggi 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.
Sedangkan menurut Tanenbaum dan Woodhull, sistem terlapis terdiri dari enam lapisan, yaitu:
Lapis 5 – The operator
Berfungsi untuk pemakai operator.
Lapis 4 – User programs
Berfungsi untuk aplikasi program pemakai.
Lapis 3 – I/O management
Berfungsi untuk menyederhanakan akses I/O pada level atas.
Lapis 2 -Operator-operator communication
Berfungsi untuk mengatur komunikasi antar proses.
Lapis 1 -Memory and drum management
Berfungsi untuk mengatur alokasi ruang memori atau drum magnetic.
Lapis 0 -Processor allocation and multiprogramming
Berfungsi untuk mengatur alokasi pemroses dan switching, multi programming dan pengaturan prosessor.
Menurut Stallings, model tingkatan sistem
operasi yang mengaplikasikan prinsip ini dapat dilihat pada tabel
berikut, yang terdiri dari level-level dibawah ini:
Terdiri dari sirkuit elektronik dimana
obyek yang ditangani adalah register memory cell, dan gerbang logika.
Operasi pada obyek ini seperti membersihkan register atau membaca lokasi
memori.
Pada level ini adalah set instruksi pada
prosesor. Operasinya adalah instruksi bahasa-mesin, seperti menambah,
mengurangi, load dan store.
Tambahan konsep prosedur atau subrutin ditambah operasi call atau return.
Mengenalkan interupsi yang menyebabkan
prosesor harus menyimpan perintah yang baru dijalankan dan memanggil
rutin penanganan interupsi. Empat level pertama bukan bagian sistem
operasi tetapi bagian perangkat keras. Meski pun demikian beberapa
elemen sistem operasi mulai tampil pada level-level ini, seperti rutin
penanganan interupsi. Pada level 5, kita mulai masuk kebagian sistem
operasi dan konsepnya berhubungan dengan multi-programming.
Level ini mengenalkan ide proses dalam
mengeksekusi program. Kebutuhan-kebutuhan dasar pada sistem operasi
untuk mendukung proses ganda termasuk kemampuan men-suspend dan
me-resume proses. Hal ini membutuhkan register perangkat keras untuk
menyimpan agar eksekusi bisa ditukar antara satu proses ke proses
lainnya.
Mengatasi penyimpanan sekunder dari
komputer. Level ini untuk menjadualkan operasi dan menanggapi permintaan
proses dalam melengkapi suatu proses.
Membuat alamat logik untuk proses. Level
ini mengatur alamat virtual ke dalam blok yang bisa dipindahkan antara
memori utama dan memori tambahan. Cara-cara yang sering dipakai adalah
menggunakan ukuran halaman yang tetap, menggunakan segmen sepanjang
variabelnya, dan menggunakan cara keduanya. Ketika blok yang dibutuhkan
tidak ada dimemori utama, alamat logis pada level ini meminta transfer
dari level 6. Sampai point ini, sistem operasi mengatasi sumber daya
dari prosesor tunggal. Mulai level 8, sistem operasi mengatasi obyek
eksternal seperti peranti bagian luar, jaringan, dan sisipan komputer
kepada jaringan.
Ø Level 8
Mengatasi komunikasi informasi dan
pesan-pesan antar proses. Dimana pada level 5 disediakan mekanisme
penanda yang kuno yang memungkinkan untuk sinkronisasi proses, pada
level ini mengatasi pembagian informasi yang lebih banyak. Salah satu
peranti yang paling sesuai adalah pipe (pipa) yang menerima output suatu
proses dan memberi input ke proses lain.
Mendukung penyimpanan jangka panjang yang
disebut dengan berkas. Pada level ini, data dari penyimpanan sekunder
ditampilkan pada tingkat abstrak, panjang variabel yang terpisah. Hal
nini bertentangan tampilan yang berorientasikan perangkat keras dari
penyimpanan sekunder.
Menyediakan akses ke peranti eksternal menggunakan antarmuka standar.
Bertanggung-jawab mempertahankan hubungan
antara internal dan eksternal identifier dari sumber daya dan obyek
sistem. Eksternal identifier adalah nama yang bisa dimanfaatkan oleh
aplikasi atau pengguna. Internal identifier adalah alamat atau indikasi
lain yang bisa digunakan oleh level yang lebih rendah untuk meletakkan
dan mengontrol obyek.
Menyediakan suatu fasilitator yang penuh
tampilan untuk mendukung proses. Hal ini merupakan lanjutan dari yang
telah disediakan pada level 5. Pada level 12, semua info yang dibutuhkan
untuk managemen proses dengan berurutan disediakan, termasuk alamat
virtual di proses, daftar obyek dan proses yang berinteraksi dengan
proses tersebut serta batasan interaksi tersebut, parameter yang harus
dipenuhi proses saat pembentukan, dan karakteristik lain yang mungkin
digunakan sistem operasi untuk mengontrol proses.
Menyediakan antarmuka dari sistem operasi
dengan pengguna yang dianggap sebagai shell atau dinding karena
memisahkan pengguna dengan sistem operasi dan menampilkan sistem operasi
dengan sederhana sebagai kumpulan servis atau pelayanan.
Dari ketiga sumber diatas dapat kita simpulkan bahwa lapisan sistem operasi secara umum terdiri atas 4 bagian, yaitu:
- Perangkat keras
Lebih berhubungan kepada perancang
sistem. Lapisan ini mencakup lapisan 0 dan 1 menurut Tanenbaum, dan
level 1 sampai dengan level 4 menurut Stallings.
- Sistem operasi
Lebih berhubungan kepada programer.
Lapisan ini mencakup lapisan 2 menurut Tanenbaum, dan level 5 sampai
dengan level 7 menurut Stallings.
- Kelengkapan
Lebih berhubungan kepada programer.
Lapisan ini mencakup lapisan 3 menurut Tanenbaum, dan level 8 sampai
dengan level 11 menurut Stallings.
- Program aplikasi
Lebih berhubungan kepada pengguna
aplikasi komputer. Lapisan ini mencakup lapisan 4 dan lapisan 5 menurut
Tanebaum, dan level 12 dan level 13 menurut Stallings.
Lapisan n memberi layanan untuk lapisan
n+1. Proses-proses di lapisan n dapat meminta layanan lapisan n-1 untuk
membangunan layanan bagi lapisan n+1. Lapisan n dapat meminta layanan
lapisan n-1. Kebalikan tidak dapat, lapisan n tidak dapat meminta
layanan n+1. Masing-masing berjalan di ruang alamat-nya sendiri.
Kelanjutan sistem berlapis adalah sistem berstruktur cincin seperti
sistem MULTICS. Sistem MULTICS terdiri 64 lapisan cincin dimana satu
lapisan berkewenangan berbeda. Lapisan n-1 mempunyai kewenangan lebih
dibanding lapisan n. Untuk meminta layanan lapisan n-1, lapisan n
melakukan trap. Kemudian, lapisan n-1 mengambil kendali sepenuhnya untuk
melayani lapisan n.
Kelebihan Sistem Berlapis (layered system):
- Memiliki rancangan modular, yaitu sistem dibagi menjadi beberapa modul & tiap modul dirancang secara independen.
- Pendekatan berlapis menyederhanakan rancangan, spesifikasi dan implementasi sistem operasi.
Kekurangan Sistem Berlapis (layered system):
- Fungsi-fungsi sistem operasi diberikan ke tiap lapisan secara hati-hati.
Contoh: Sistem operasi
yang menggunakan pendekatan berlapis adalah THE yang dibuat oleh
Djikstra dan mahasiswa-mahasiswanya, serta sistem operasi MULTICS.
3. Kernel Mikro
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.
Kelebihan Kernel Mikro:
- kemudahan dalam memperluas sistem operasi
- mudah untuk diubah ke bentuk arsitektur baru
- kode yang kecil dan lebih aman
Kekurangan Kernel Mikro:
- kinerja akan berkurang selagi bertambahnya fungsi-fungsi yang digunakan.
Contoh: sistem operasi yang menggunakan metode ini adalah TRU64 UNIX, MacOSX dan QNX.
4. 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.
5. Mesin Maya ( Virtual Machine )
Mesin maya mempunyai sistem timesharing
yang berfungsi untuk ,menyediakan kemampuan untuk multiprogramming dan
perluasan mesin dengan antarmuka yang lebih mudah.
Struktur Mesin maya ( CP/CMS, VM/370 ) terdiri atas komponen dasar utama :
- Control Program, yaitu virtual machine monitor yang mengatur fungsi
ari prosessor, memori dan piranti I/O. Komponen ini berhubungan langsung
dengan perangkat keras.
- Conventional Monitor System, yaitu sistem operasi sederhanayang
mengatur fungsi dari proses, pengelolaan informasi dan pengelolaan
piranti.
Kelebihan Mesin Maya ( Virtual Machine ):
- Konsep 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 sempurna untuk riset dan
pengembangan system operasi. Pengembangan system dikerjakan pada mesin
virtual, termasuk di dalamnya mesin fisik dan tidak mengganggu operasi
system yang normal.
Kekurangan Mesin Maya ( Virtual Machine ):
- Konsep mesin virtual sangat sulit untuk mengimplementasikan kebutuhan dan duplikasi yang tepat pada mesin yang sebenarnya.
Contoh:
- Sistem operasi MS-Windows NT dapat menjalankan aplikasi untuk MS-DOS, OS/2 mode teks dan aplikasi WIN16.
- IBM mengembangkan WABI untuk meng-emulasikan Win32 API sehingga
sistem operasi yang menjalankan WABI dapat menjalankan aplikasi-aplikasi
untuk MS-Windows.
- Para pengembang Linux membuat DOSEMU untuk menjalankan
aplikas-aplikasi DOS pada sistem operasi Linux, WINE untuk menjalankan
aplikasi-aplikasi MS-Windows.
- 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.
6. Client-Server Model
Mengimplementasikan sebagian besar fungsi
sistem operasi pada mode pengguna (user mode). Sistem operasi merupakan
kumpulan proses dengan proses-proses dikategorikan sebagai server dan
client, yaitu :
Server, adalah proses yang menyediakan layanan.
Client, adalah proses yang memerlukan/meminta layanan.
Proses client yang memerlukan layanan
mengirim pesan ke server dan menanti pesan jawaban. Proses server
setelah melakukan tugas yang diminta, mengirim hasil dalam bentuk pesan
jawaban ke proses client. Server hanya menanggapi permintaan client dan
tidak memulai dengan percakapan client. Kode dapat diangkat ke level
tinggi, sehingga kernel dibuat sekecil mungkin dan semua tugas diangkat
ke bagian proses pemaka. Kernel hanya mengatur komunikasi antara client
dan server. Kernel yang ini popular dengan sebutan mikrokernel.
Kelebihan Client-Server Model:
- Pengembangan dapat dilakukan secara modular.
- Kesalahan (bugs) di satu subsistem (diimplementasikan sebagai satu
proses) tidak merusak subsistem-subsistem lain, sehingga tidak
mengakibatkan satu sistem mati secara keseluruhan.
- Mudah diadaptasi untuk sistem tersebar.
Kekurangan Client-Server Model:
- Layanan dilakukan lambat karena harus melalui pertukaran pesan.
- Pertukaran pesan dapat menjadi bottleneck.
- Tidak semua tugas dapat dijalankan di tingkat pemakai (sebagai proses pemakai).
7. Sistem Berorientasi Objek
Sisten operasi merealisasikan layanan
sebagai kumpulan proses disebut sistem operasi bermodel proses.
Pendekatan lain implementasi layanan adalah sebagai objek-objek. Sistem
operasu yang distrukturkan menggunakan objek disebut sistem operasi
berorientasi objek. Pendekatan ini dimaksudkan untuk mengadopsi
keunggulan teknologi berorientasi objek. Pada sistem yang berorientasi
objek, layanan diimplementasikan sebagai kumpulan objek. Objek
mengkapsulkan struktur data dan sekumpulan operasi pada struktur data
itu. Tiap objek diberi tipe yang menandadi properti objek seperti
proses, direktori, berkas, dan sebagainya. Dengan memanggil operasi yang
didefinisikan di objek, data yang dikapsulkan dapat diakses dan
dimodifikasi. Model ini sungguh terstruktur dan memisahkan antara
layanan yang disediakan dan implementasinya. Sistem operasi MS Windows
NT telah mengadopsi beberapa teknologi berorientasi objek tetapi belum
keseluruhan.
Kelebihan Sistem Berorientasi Objek:
- Terstruktur dan memisahkan antara layanan yang disediakan dan implementasinya.
Kekurangan Sistem Berorientasi Objek:
- Sistem operasi MS Windows NT telah mengadopsi beberapa teknologi berorientasi objek tetapi belum keseluruhan.
Contoh sistem operasi yang berorientasi objek, antara lain : eden, choices, x-kernel, medusa, clouds, amoeba, muse, dan sebagainya.
“Penting: Bagi siapa aja yang ingin menyalin Artikel ini Silahkan Saja, jangan lupa dicamtumkan Sumbernya.
Mohon Komentarnya untuk perbaikan buat Artikel Berikutnya..”
Referensi:
- http://blog.unand.ac.id/tiasiskom057/2010/05/24/struktur-sistem-operasi/
- http://coolaugust.blogspot.com/2009/07/struktur-dasar-sistem-operasi_14.html
- http://dewa18.wordpress.com/2009/10/28/struktur-sistem-operasi/
- http://ekohandoyo.blog.undip.ac.id/2009/12/08/struktur-sistem-operasi-ii/
- http://id.wikipedia.org/wiki/Sistem_operasi
- http://imam_muiz.staff.gunadarma.ac.id/Downloads/files/11365/SISTEM+OPERASI-2.pdf
- http://jauari88.wordpress.com/2007/11/17/struktur-sistem-operasi/
- http://depemaginting.wordpress.com/2011/03/24/struktur-sistem-operasi/