Sistem Komputer

Tanpa perangkat lunak (software) sebuah komputer sebenarnya sekumpulan besi yang tidak berguna. Dengan software sebuah komputer dapat digunakan untuk menyimpan, mengolah data (memproses) dan mendapatkan kembali informasi yang telah disimpan, menemukan kesalahan dalam program, memainkan games dan menggunakan banyak aktivitas lainnya yang bernilai. Pada umumnya program komputer dapat dibagi menjadi dua kategori, yaitu :

a. Program sistem (system program). Yang berfungsi untuk mengatur operasi dari komputer itu sendiri.

b. Program aplikasi (application program). Yang berfungsi untuk membantu menyelesaikan masalah untuk pemakainya.

1. Blok Diagram Komputer

Dasar yang sangat penting dari semua program sistem adalah operating system yang mengontrol semua sumber daya komputer dan menyediakan landasan sehingga sebuah program aplikasi dapat ditulis atau dijalankan.

Banyak cara / metode yang menyediakan pelindung (sheild) atau sesuatu yang dapat menyembunyikan programmer dari kekomplekan perangkat keras. Salah satunya dengan menentukan / membuat sebuah lapis (layer) perangkat lunak yang mengendalikan komponen pokok perangkat keras, mengatur semua bagian sistem dan menyediakan pemakai dengan antarmuak (interface) / virtual machine yang memudahkan memahami dan memprogram. Lapisan dari perangkat lunak tersebut adalah operating system.

User

Banking Word Game Program

System Processing Aplikasi

Compiler Utility Command Program

Interpreter

Sistem Operasi (Operating System) Sistem

Bahasa Mesin (Machine Language) Hardware

Pemrograman Mikro (Microprogramming)

Perangkat Fisik (Physical Devices)

Keterangan :

- Perangkat keras / hardware membentuk dua atau lebih lapis. Lapis yang paling bawah (physical devices) berisi perangkat fisik, yang terdiri dari integrasi circuit chips, kabel (wires), power supplies, cathode ray tubes (CRT) dan perangkat lainnya yang dibuat dan sistem kerjanya merupakan bagian insinyur elektronik. 

- Lapis berikutnya, software primitive langsung mengontrol peralatan tersebut (physical devices)  dan menyediakan interface (a cleaner interface) untuk layer diatasnya dikenal dengan microprogram yang ditempatkan dalam read-only memory (ROM). Sebenarnya microprogram berfungsi sebagai penerjemah, mengambil (fetching) intruksi bahasa mesin, seperti ADD, MOVE dan JUMP serta melaksanakan proses-proses kecil yang saling terkait. Contohnya apabila melaksanakan instruksi ADD, microprogram harus menentukan dimana angka-angka yang ditambahkan ditempatkan (disimpan sementara), mengambilnya, menambahkannya dan menyimpan hasilnya disuatu tempat tertentu. 

- Sekumpulan instruksi yang diterjemahkan microprogram disebut machine language (bahasa mesin), yang memilikim 50 sampai 300 instruksi yang kenyataannya bukan bagian dari perangkat mesin semuanya, tetapi pembuat komputer selalu menjelaskannya dalam manualnya (sejenis buku panduan perangkat kerasnya), sehingga banyak orang mengira sebagai mesin sesungguhnya. Dalam lapis ini, perangkat masukan/keluaran mengontrol pemuatan nilai ke dalam register khusus. 

- Fungsi utama dari Operating System adalah menyembunyikan semua kekomplekan / kerumitan dan memberikan programmer sebuah kenyamanan, kemudahan, kepraktisan dari instruksi yang digunakan untuk bekerja dengannya, contohnya, READ BLOCK FROM  FILE adalah konsep / gagasan penyederhanaan daripada harus berpikir  tentang bagaimana memindahkan head disk secara rinci, menunggu untuk menjadi tenang (posisi istirahat).

- Diatas lapis Operating System (OS) adalah untuk menempatkan software system. Dari sini ditemukan penerjemah perintah (command interpreter/shield), compiler, editor dan application program independent. Adalah penting untuk menyadari/merealisasikan bahwa program-program ini dengan pasti bukan bagian dari SO, walaupun secara khas disediakan oleh pembuat komputer. OS adalah bagian dari software yang dijalankan dalam kernel mode atau supervisor mode. SO memproteksi dari pemakai yang menganggu pemakain hardware 

- Compiler dan editors dijalankan dalam user mode. Jika seorang tidak suka sebuah compiler khusus, pemakai bebas menulis miliknya jika dapat memilih dan tentunya tidak bebas untuk menangani interrupt disk yang merupakan bagian dari OS dan normalnya akan memproteksi hardware terhadap usaha pemakai untuk memodifikasinya.

- Diatas layer system program adalah application program. Program ini ditulis oleh user untuk memecahkan masalah khusus, seperti proses pengolahan data, perhitungan rekayasa atau memainkan sebuah permainan.

2. Sistem Operasi Komputer

 Pengertian Sistem Operasi

 Seperangkat program yang memantau dan mengatur pemakaian sumber daya komputer (processor, main memory, file, I/O device, dll).

 Menjembatani / penghubung antara user (program user) dengan perangkat keras komputer.

 Fungsi Sistem Operasi 

 Sebagai Resource Manager /pengelola seluruh sumber daya system komputer

 Mengatur dan mengefisienkan penggunaan selluruh sumber daya komputer (computer resources) 

 Tugas utamanya : memantau penggunaan semua resources; menerapkan aturan (policy); mengalokasikan resources yang diminta; mengambil kembali (dealokasi) resource

 Sumber daya pada komputer terdiri dari :

- Sumber daya fisik, misalnya : Keyboard, bar-code reader, mouse, joystick, light-pen, touch-screen, pointing devices, floppy disk drive, harddisk, tape drive, optical disk, CD ROM drive, CRT, LCD, printer, modem, ethernet card, PCMCIA, RAM, cache memory, register, kamera, sound card, radio, digitizer, scanner, plotter, dan sebagainya.

- Sumber daya abstrak, terdiri dari :Data dan Program

 Sebagai Extended Machine (Virtual Machine), penyedia layanan 

 Menyembunyikan kompleksitas / kerumitan pemrograman hardware dari programmer atau user.

 Menyajikan fasilitas yang lebih mudah dan sederhana untuk menggunakan hardware.

 Konsep Sistem Operasi

 Proses

 Proses adalah program yang sedang di-eksekusi.

 Proses terdiri dari : Executable program; program data dan stack; program counter; dll

 Pada sistem timesharing secara periodik sistem operasi menggilir eksekusi proses-proses yang ada, biasanya berdasarkan porsi waktu CPU.

 Ketika suatu proses dihentikan untuk sementara, maka proses tersebut harus dimulai kembali pada state yang sama dengan state ketika ia dihentikan.

• Semua informasi yang berkaitan dengan proses tersebut harus disimpan. Umumnya informasi tersebut disimpan pada tabel proses (array atau linked list), satu tabel untuk setiap proses.

• Tabel proses (process table) adalah tabel yang berisi informasi tentang      semua proses yang dijalankan.

• Suatu proses terdiri dari : address space (core image) dan atribut / informasi pada tabel proses

 System call utama dalam pengaturan proses adalah yang berkaitan dengan pembuatan dan pemberhentian suatu proses.

Contoh :

• Command interpreter atau shell akan membaca command yang diketikkan user pada terminal, dan membuat proses yang menjalankan command tersebut.

• Bila telah selesai, maka proses akan menjalankan system call untuk menghentikan dirinya.

 Suatu proses dapat men-create proses lainnya yang disebut sebagai child process.

 Sistem operasi dapat berkomunikasi dengan suatu proses dengan menggunakan signal.

 Signal juga dapat digunakan untuk komunikasi antar proses.

 Pada sistem multiprogramming, setiap proses memiliki user identification (uid) yang berasal dari uid pemilik proses.

 Files

Terdiri dari : Pathname; Working directory; rwx (read, write, execute) bits protection code; File descriptor / handle; Special file (block & character); Standard input; Standard output; Standard error; Pipe. SO mendukung konsep direktori.

 Root Directory

Directory File

System Calls / API (Aplication Programming Interface)

 Suatu set tata cara pemanggilan di program aplikasi untuk memperoleh layanan system operasi. Berupa extended instructions / perluasan instruksi yang merupakan interface / layanan langsung antara program-program dengan sistem operasi.

 System calls meng-create, men-delete dan menggunakan objek-objek yang diatur oleh system operasi, antara lain : proses-proses dan file-file.

 Library procedure meletakkan parameter-parameter system call pada tempat tertentu dan memberikan instruksi trap untuk memulai sistem operasi

 Trap instruction : ketika diterima oleh sistem operasi, sistem memeriksa apakah parameter tersebut valid atau tidak

 Return form trap : sistem operasi mengembalikan kontrol ke library procedure

 Contoh mekanisme system calls untuk READ pada program C. 

count = read (file, buffer, nbytes)

 Shell

 Shell pada Unix merupakan command interpreter yang walaupun bukan merupakan bagian dari sistem operasi, menggunakan banyak feature sistem operasi

 Prompt : standar input, menandakan bahwa shell siap menerima command

 Contoh :

date

date > file

sort < file1 > file2

cat file1 file2 file3 | sort > /dev/lp

 Background job : proses yang berjalan sementara user tetap bisa terus bekerja

 Struktur Sistem Operasi

 Sistem Monolitik 

 Konsep : “Sistem operasi sebagai kumpulan prosedur dimana prosedur dapat saling dipanggil oleh prosedur lain di sistem bila diperlukan”.

 Kernel berisi semua layanan yang disediakan sistem operasi untuk pemakai.

 Contoh : Sistem Operasi Unix menggunakan konsep kernel loadable modules, yaitu :

• Bagian-bagian kernel terpenting berada dimemori utama secara tetap.

• Bagian-bagian esensi lain berupa modul yang dapat ditambahkan ke kernel saat diperlukan dan dicabut begitu tidak digunakan lagi diwaktu jalan (run-time).

 The ‘big mess’

 Tidak berstruktur

 Kernel call / supervisor call

 User mode

 Kernel mode / supervisor mode

                                                                    User Program

                                                                    Runs in

                                                                    User Mode

    

                                                                                                              Operating System

                                                                                                              runs in                           

                                                                                                              Kernel Mode

 Sistem Berlapis (Layered System) 

 Konsep : “Sistem operasi dibentuk secara hirarki berdasarkan lapisan-lapisan, dimana lapisan-lapisan memberi layanan lapisan lebih atas”.

 Dimaksudkan untuk mengurangi kompleksitas rancangan dan implementasi system operasi. Tiap lapisan mempunyai fungsional dan antarmuka I/O antara dua lapisan bersebelahan.

 Contoh : 

• Sistem Operasi THE (Technique Hogesschool Endiche), Djikstra, 1968.

• Sistem Operasi MULTICS (menggunakan concentric rings).

Tabel 1. Lapisan-lapisan pada Sistem Operasi THE

Layer Function Fungsi

5 The Operator Untuk operator

4 User Programs Untuk aplikasi program pemakai

3 I/O Management Untuk menyederhanakan akses I/O pada level atas

2 Operator-Process Communication Untuk mengatur komunikasi antar proses

1 Memory & Drum Management Untuk mengatur alokasi ruang memori / drum magnetic

0 Processor Allocation & Multiprogramming Untuk mengatur aloksi pemroses dan switching multiprogramming dan pengaturan prosesor 

Keterangan :

- Lapisan n memberi layanan untuk lapisan n+1. Proses-proses di lapisan n dapat meminta layanan lapisan n-1 untuk memberikan layanan bagi lapisan n+1. Tetapi lapisan n tidak dapat meminta layanan n+1. Kelanjutan sistem berlapis adalah sistem berstruktur cincin seperti sistem MULTICS yang terdiri 64 lapisan cincin dimana satu lapisan mempunyai fungsi 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.

 Sistem dengan Mesin Maya (Virtual Machines)

 Konsep : “Awalnya struktur ini membuat seolah-olah user mempunyai seluruh komputer dengan simulasi atas pemroses yang digunakan. Sistem operasi melakukan simulasi mesin nyata. Mesin hasil simulasi digunakan user, mesin maya merupakan tiruan 100% atas mesin nyata. Semua user diberi ilusi mempunyai satu mesin yang sama-sama canggih”.

 Contoh : 

• Sistem operasi MS-Windows NT dapat menjalankan aplikasi MS-Dos, OS/2 mode teks, dan Win 16.

• Pengembang Linux membuat DOSEMU agar aplikasi MS-Dos dapat dijalankan di Linux, WINE agar aplikasi MS-Windows dapat dijalankan di Linux, iBCS agar aplikasi SCO-Unix dapat dijalankan di Linux.

 CP/CMS

 VM/370

 Virtual Machine Monitor

 CMS (Conversational Monitor System)                 

                                 Virtual 370s

System Call

I/O Intruction CMS CMS CMS Trap

Trap VM 370

370 Bare Hardware

 Sistem dengan Client-Server

 Konsep : “Server adalah proses yang menyediakan layanan, dan 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 percakapan dengan client”.

Client

Client Process Term. File Mem User

Process Process Server Server … Server Server Mode

 

Kernel

  Mode

 

  Kernel

Client obtains service by sending messages 

to server processes

Gambar 6. Model Client Server

 Model Client Server pada distributed system

 Client

    Client Client Client

 Kernel

    Kernel Kernel Kernel

                       Message from client to server  NETWORK

 Sistem berorientasi objek 

 Konsep : “Layanan diimplementasikan sebagai objek”.

 Model ini terstruktur dan memisahkan antara layanan yang disediakan dan implementasinya.

 Contoh : 

• Sistem operasi X-kernel

• Sistem operasi MS-Windows NT telah mengadopsi beberapa teknologi berorientasi objek, tapi belum secara keseluruhan.

 Layanan Sistem Operasi Komputer

 Layanan Otomatis : Alokasi sumberdaya; Catatan pemakaian; Proteksi; Penanganan kekeliruan; Pindah baris; Gulung jendela pada monitor

 Layanan permintaan pemakaian : Loading; Mengolah/run; Menyimpan/save; Menghapus/delete

 Jenis Sistem Operasi

 Aspek kegiatan

 Pemakai tunggal (single user)

 Pemakai jamak (multiuser)

 Berdasarkan jenis-jenisnya

 Linux

 MS-Dos

 MS Windows-NT

 MS Windows 

 Dll

3. Sejarah Perkembangan Sistem Operasi

 Generasi Sistem Operasi

 Generasi ke-1 (1945-1955) : Vacuum Tubes dan Plugboards

 Analytical Engine (Charles Babbage)

 Calculating Engine menggunakan vacuum tubes (Howard Aitken, John von Neumann, J.P Eckert, Konrad Zuse)

 Beluam ada bahasa pemrograman

 Belum ada sistem operasi, system komputer diberi instruksi yang harus dikerjakan langsung.

 Operasi menggunakan plugboard

 Pengenalan punched card

 Generasi Ke-2 (1955-1965) : Transistors dan Batch System

 Tetap belum dilengkapi system operasi. Tetapi beberapa fungsi dasar SO sudah ada.

 Pengenalan transistor untuk komputer

 Pemisahan fungsi personil :Designer , Operator, Programmer dan Maintenance personel

 Pengenalan job (program atau seperangkat program)

 Penggunaan bahasa FORTRAN, Assembeler

 Penerapan Batch System

 Pengoperasian Off-Line

 Penggunaan mesin-mesin besar untuk kalkulasi sains dan engineering

 Typical operating system : FMS (Fortran Monitor System) dan IBSYS (sistem operasi untuk IBM 7094)

 Generasi Ke-3 (1965-1980) : IC dan Multiprogramming

 IBM mengenalkan IBM 360 dengan sistem operasi OS/360

 Menggunakan Integrated Circuit (IC)

 Dapat menangani komputasi sains dan komersial

 Mengadopsi konsep ‘one family’

 Sistem operasi berukuran besar dan kompleks

 Mengenalkan multiuser, komputer memiliki resource yang dapat digunakan oleh banyak orang sekaligus

 Mengenalkan multiprogramming, komputer melayani banyak proses sekaligus pada waktu yang bersamaan dengan menerapkan partisi memori menjadi beberapa bagian memori dengan satu bagian memori untuk satu job berbeda. Saat satu job menunggu operasi I/O selesai, job lain dapat menggunakan proses.

Partisi Memori

Job 3

Job 2

Job 1

Sistem operasi

 Mengenalkan Time Sharing (berbagi waktu), tiap pemakai mempunyai satu terminal online dengan pemroses hanya memberi layana pada pemakai yang aktif secara bergantian secara cepat. Pemakai akan merasa dilayani terus menerus. Padahal sebenarnya secara bergantian.

 Mengenalkan SPOOLING (Simultaneous Peripheral Operation On Line), membuat peripheral seolah-olah dapat digunakan bersamaan, dapat diaksis secara simultan yaitu dengan cara menyediakan beberapa partisi memori. Saat terdapat permintaan layanan peripheral, langsung diterima dan data disimpan lebih dulu di memori yang disediakan berupa antrian kemudian dijadwalkan agar secara nyata dilayani peripheral.

 Sistem time sharing pertama, CTSS, dikembangkan di MIT

 Usaha pengembangan ‘computer utility’ mesin yang dapat menunjang ratusan time sharing user

 Pengembangan komputer MINI (DEC-PDP-1 s/d PDP-11)

 Ken Thompson mengembangkan versi satu pemakai (single user) dari MULTICS (MULTIplex and Computing Services)

 UNIX (Uniplexed Information and Computing Services) 

 Generasi Ke-4 (1980-1990) : LSI, VLSI, dan Personal Computer (PC)

 Pengembangan LSI dan VLSI melahirkan PC dan Workstation

 Perangkat lunaknya ‘user friendly’

 Dua sistem operasi yang dominan :

• MS-DOS (pada IBM-PC dengan CPU Intel 8088, 80286, 80386, 80486)

• UNIX (pada Non-Intel computer dan workstation)

 RISC Chips

 Network Operating System

 Distributed Operating System

 Generasi Ke-5 (1990-sekarang) : VLSI, ULSI an teknologi Nano Second, Internet, Multimedia

 Pengembangan VLSI an ULSI melahirkan PC yang berbasis Pentium untuk server maupun workstation

 Pengembangan sistem operasi windows

 Pengembangan internet dan multimedia

 Pengembangan aplikasi yang berbasis Web atau WWW

 dll.

CONTOH KASUS :

 Linux

 MS Dos

Sistem operasi MS Dos berisi :

Ibmbio.com, yaitu disk dan character I/O System

IO.sys, yaitu disk dan file manager

MSDOS.sys, yaitu command processor, shellprimitif

Sistem operasi kompatibel dengan CP/M, dengan peningkatan alokasi disk, lebih cepat dan mendukung shell script primitif disebut batch files.

 MS Windows

Microsoft Windows 95 merupakan sistem operasi Windows yang terintegrasi dan lengkap mulai dengan fungsi-fungsi dasar yang sekarang ada pada MS Windows, Windows dan Windows for Workgroup.

Agar PC lebih mudah dipakai, diberikan shell baru. Plug and Play (PnP) yang terintegrasi kedalam sistem operasi, termasuk wizard untuk memandu para pemakai melalui sistem operasi dan memberikan interface pemakai yang konsisten untuk seluruh komponen sistem operasi dan spasi nama. Kecepatan dan daya tambahan dari sistem operasi 32-bit modern dengan preemptive multitasking, thread dan plaltform untuk generasi baru aplikasi 32-bit.

Windows 95 adalah sistem operasi lengkap yang tidak dibatasi oleh MS Dos dan punya semua manfaat dari sistem operasi grafis yang lengkap yang ada pada dirinya. Dalam hal konektivitas baik dalam LAN, WAN maupun nobile dial-up dibuat konektivitas ke sumber daya yang bersifat remote semudah hubungan ke sumber daya lokal. Dan dimasukkan akses ke informasi elektronik untuk surat elektronik dan layanan on-line. Dan juga Windows 95 dibuat kompatibel dengan software dan hardware yang dimiliki pemakai pada saat ini.

Walaupun Microsoft mengeluarkan sistem operasi baru dengan format grafis dan ber-arsitektur 32 bit, bukan berarti sistem operasi ini mutlak dipakai. Ini hanya sebagai sistem operasi alternatif yang sudah ada, seperti UNIX, IBM OS2/Warp, Oracle, IBM AS/400, dan lain-lain.