Pengantar Sistem Operasi Komputer PART I

Pengantar Sistem Operasi Komputer: Plus Studi Kasus Kernel Linux

oleh Masyarakat Digital Gotong Royong (MDGR)

$Revision: 2.0 $ Edisi

Diterbitkan $Date: 2004/09/09 13:26:10 $

Silakan menyalin, mengedarkan, dan/atau, memodiﬁkasi bagian dari dokumen – $Revision: 2.0 $ – – yang dikarang

oleh Masyarakat Digital Gotong Royong (MDGR), sesuai dengan ketentuan "GNU Free Documentation License versi

1.1" atau versi selanjutnya dari FSF (Free Software Foundation); tanpa bagian "Invariant", tanpa teks "Front-Cover",

dan tanpa teks "Back-Cover". Lampiran A ini berisi salinan lengkap dari lisensi tersebut. Ketentuan ini TIDAK berlaku

untuk bagian dan/atau kutipan yang bukan dikarang oleh Masyarakat Digital Gotong Royong (MDGR). Versi digital

terakhir dari buku ini dapat diambil dari http://bebas.vlsm.org/v06/Kuliah/SistemOperasi/BUKU/

(http://bebas.vlsm.org/v06/Kuliah/SistemOperasi/BUKU/).

Catatan Revisi

Revisi 2.0 09-09-2004 Direvisi oleh: RMS46

Memulai revisi 2.0

Revisi 1.10 09-09-2004 Direvisi oleh: RMS46

Perbaikan kecil. Pesiapan ke revisi 2.0

Revisi 1.9.2.10 24-08-2004 Direvisi oleh: RMS46

Ambil alih kelompok 51, perbaikan isi buku.

Revisi 1.9.1.2 15-03-2004 Direvisi oleh: RMS46

Revisi lanjutan: perbaikan sana-sini, ejaan, indeks, dst.

Revisi 1.9.1.0 11-03-2004 Direvisi oleh: RMS46

Revisi ini diedit ulang oleh Rahmat M. Samik-Ibrahim, serta perbaikan sana-sini.

Revisi 1.9 24-12-2003 Direvisi oleh: Kelompok 49

Versi rilis ﬁnal buku OS.

Revisi 1.8 08-12-2003 Direvisi oleh: Kelompok 49

Versi rilis beta buku OS.

Revisi 1.7 17-11-2003 Direvisi oleh: Kelompok 49

Versi rilis alfa buku OS.

Revisi 1.5 17-11-2003 Direvisi oleh: Kelompok 49

Penggabungan pertama (kel 41-49), tanpa indeks dan rujukan utama. ada.

Revisi 1.4 08-11-2003 Direvisi oleh: Kelompok 49

Pengubahan template versi 1.3 dengan template yang baru yang akan digunakan dalam versi 1.4-2.0

Revisi 1.3.0.5 12-11-2003 Direvisi oleh: RMS46

Revisi ini diedit oleh Rahmat M. Samik-Ibrahim dipilah sesuai dengan sub-pokok bahasan yang ada.

Revisi 1.3 30-09-2003 Direvisi oleh: RMS46

Revisi ini diedit oleh Rahmat M. Samik-Ibrahim melanjutkan perbaikan tata letak dan pengindeksan.

Revisi 1.2 17-09-2003 Direvisi oleh: RMS46

Revisi ini diedit oleh Rahmat M. Samik-Ibrahim melanjutkan perbaikan.

Revisi 1.1 01-09-2003 Direvisi oleh: RMS46

Revisi ini diedit oleh Rahmat M. Samik-Ibrahim melakukan perbaikan struktur SGML, tanpa terlalu banyak mengubah isi buku.

Revisi 1.0 27-05-2003 Direvisi oleh: RMS46

Kompilasi ulang, serta melakukan sedikit perapihan.

Revisi 0.21.4 05-05-2003 Direvisi oleh: Kelompok 21

Perapihan berkas dan penambahan entity.

Revisi 0.21.3 29-04-2003 Direvisi oleh: Kelompok 21

Perubahan dengan menyempurnakan nama ﬁle.

Revisi 0.21.2 24-04-2003 Direvisi oleh: Kelompok 21

Merubah Kata Pengantar.

Revisi 0.21.1 21-04-2003 Direvisi oleh: Kelompok 21

Menambahkan Daftar Pustaka dan Index.

Revisi 0.21.0 26-03-2003 Direvisi oleh: Kelompok 21

Memulai membuat tugas kelompok kuliah Sistem Operasi.

Pengantar Sistem Operasi Komputer: Plus Studi Kasus Kernel Linux

oleh Masyarakat Digital Gotong Royong (MDGR)

$Revision: 2.0 $ Edisi

Diterbitkan $Date: 2004/09/09 13:26:10 $

Silakan menyalin, mengedarkan, dan/atau, memodiﬁkasi bagian dari dokumen – $Revision: 2.0 $ – – yang dikarang

oleh Masyarakat Digital Gotong Royong (MDGR), sesuai dengan ketentuan "GNU Free Documentation License versi

1.1" atau versi selanjutnya dari FSF (Free Software Foundation); tanpa bagian "Invariant", tanpa teks "Front-Cover",

dan tanpa teks "Back-Cover". Lampiran A ini berisi salinan lengkap dari lisensi tersebut. Ketentuan ini TIDAK berlaku

untuk bagian dan/atau kutipan yang bukan dikarang oleh Masyarakat Digital Gotong Royong (MDGR). Versi digital

terakhir dari buku ini dapat diambil dari http://bebas.vlsm.org/v06/Kuliah/SistemOperasi/BUKU/

(http://bebas.vlsm.org/v06/Kuliah/SistemOperasi/BUKU/).

Catatan Revisi

Revisi 2.0 09-09-2004 Direvisi oleh: RMS46

Memulai revisi 2.0

Revisi 1.10 09-09-2004 Direvisi oleh: RMS46

Perbaikan kecil. Pesiapan ke revisi 2.0

Revisi 1.9.2.10 24-08-2004 Direvisi oleh: RMS46

Ambil alih kelompok 51, perbaikan isi buku.

Revisi 1.9.1.2 15-03-2004 Direvisi oleh: RMS46

Revisi lanjutan: perbaikan sana-sini, ejaan, indeks, dst.

Revisi 1.9.1.0 11-03-2004 Direvisi oleh: RMS46

Revisi ini diedit ulang oleh Rahmat M. Samik-Ibrahim, serta perbaikan sana-sini.

Revisi 1.9 24-12-2003 Direvisi oleh: Kelompok 49

Versi rilis ﬁnal buku OS.

Revisi 1.8 08-12-2003 Direvisi oleh: Kelompok 49

Versi rilis beta buku OS.

Revisi 1.7 17-11-2003 Direvisi oleh: Kelompok 49

Versi rilis alfa buku OS.

Revisi 1.5 17-11-2003 Direvisi oleh: Kelompok 49

Penggabungan pertama (kel 41-49), tanpa indeks dan rujukan utama. ada.

Revisi 1.4 08-11-2003 Direvisi oleh: Kelompok 49

Pengubahan template versi 1.3 dengan template yang baru yang akan digunakan dalam versi 1.4-2.0

Revisi 1.3.0.5 12-11-2003 Direvisi oleh: RMS46

Revisi ini diedit oleh Rahmat M. Samik-Ibrahim dipilah sesuai dengan sub-pokok bahasan yang ada.

Revisi 1.3 30-09-2003 Direvisi oleh: RMS46

Revisi ini diedit oleh Rahmat M. Samik-Ibrahim melanjutkan perbaikan tata letak dan pengindeksan.

Revisi 1.2 17-09-2003 Direvisi oleh: RMS46

Revisi ini diedit oleh Rahmat M. Samik-Ibrahim melanjutkan perbaikan.

Revisi 1.1 01-09-2003 Direvisi oleh: RMS46

Revisi ini diedit oleh Rahmat M. Samik-Ibrahim melakukan perbaikan struktur SGML, tanpa terlalu banyak mengubah isi buku.

Revisi 1.0 27-05-2003 Direvisi oleh: RMS46

Kompilasi ulang, serta melakukan sedikit perapihan.

Revisi 0.21.4 05-05-2003 Direvisi oleh: Kelompok 21

Perapihan berkas dan penambahan entity.

Revisi 0.21.3 29-04-2003 Direvisi oleh: Kelompok 21

Perubahan dengan menyempurnakan nama ﬁle.

Revisi 0.21.2 24-04-2003 Direvisi oleh: Kelompok 21

Merubah Kata Pengantar.

Revisi 0.21.1 21-04-2003 Direvisi oleh: Kelompok 21

Menambahkan Daftar Pustaka dan Index.

Revisi 0.21.0 26-03-2003 Direvisi oleh: Kelompok 21

Memulai membuat tugas kelompok kuliah Sistem Operasi.

Kata Pengantar Revisi 1.X

Buku ini merupakan hasil karya Masyarakat Digital Gotong Royong (MDGR) Fakultas Ilmu Komputer

Universitas Indonesia (Fasilkom UI). Kelompok Kerja 21-28 mengawali penulisan buku ini, lalu Kelompok

Kerja 41-49, 51 melakukan revisi dan perbaikan. Tujuan utama penulisan buku ini ialah untuk dimanfaatkan

sendiri sebagai rujukan utama pada mata ajar IKI-20230 Sistem Operasi (http://rms46.vlsm.org/2/101.html) di

Fakultas Ilmu Komputer Universitas Indonesia (http://www.cs.ui.ac.id/). Versi digital terakhir dari buku ini dapat

diambil dari http://bebas.vlsm.org/v06/Kuliah/SistemOperasi/BUKU/

(http://bebas.vlsm.org/v06/Kuliah/SistemOperasi/BUKU/).

Buku ini mencakup delapan pokok bahasan bidang Sistem Operasi. Setiap pokok bahasan dipisahkan ke dalam

bab yang tersendiri, yang kemudian dibagi menjadi beberapa sub-pokok bahasan. Setiap sub-pokok bahasan

dirancang untuk mengisi satu jam tatap muka kuliah. Buku yang terdiri dari 52 sub-pokok bahasan ini, sehingga

cocok untuk sebuah mata ajar dengan bobot empat Satuan Kredit Semester (SKS).

Pembahasan buku ini diawali dengan pengenalan Konsep Dasar Sistem Komputer (Bab 1). Bab ini akan

membahas tiga sub-pokok bahasan, yaitu Pengenalan Sistem Operasi Komputer, Pengenalan Perangkat Keras

Komputer, serta Aspek Lainnya seperti: Proteksi, Keamanan, Jaringan. Bab ini bersifat pengulangan hal-hal

yang menjadi prasyarat untuk buku ini. Jika mengalami kesulitan memahami bab ini, sebaiknya mendalami

kembali subyek yang berhubungan dengan Pengantar Organisasi Komputer serta Pengantar Struktur Data.

Bab 2 akan membahas Konsep Dasar Sistem Operasi. Ini merupakan bab yang paling penting dari buku ini.

Bab 3 akan membahas Proses dan Penjadualan.

Bab 4 akan membahas Sinkronisasi dan Deadlock.

Bab 5 akan membahas Managemen Memori.

Bab 6 akan membahas Sistem Berkas.

Bab 7 akan membahas I/O.

Akhirnya, Bab 8 akan membahas sebuah studi kasus yaitu sistem GNU/Linux.

Setiap bab berisi soal-soal latihan agar para pembaca dapat mengulas kembali pembahasan pada bab tersebut dan

mengevaluasi sejauh mana pengetahuan mengenai bab tersebut. Gambar dipilih sedemikian rupa sehingga dapat

memberikan ilustrasi yang membantu pembaca untuk lebih memahami pembahasan.

Kami menyadari bahwa pada buku ini sangat berbau buku karya Schilberschatz dan kawan-kawan. Kebanyakan

sub-pokok bahasan buku ini memang berbasis kerangka kerja (framework) buku tersebut. Diharapkan secara

perlahan, bau tersebut akan pudar pada revisi-revisi yang mendatang. Silakan menyampaikan

kritik/tanggapan/usulan anda ke <writeme04 <@T> yahoogroups DOT com>.

iKata Pengantar Revisi 2.X

Maaf -- selesai tidak selesai -- mulai semester ganjil 2004/2005, buku ini digunakan sebagai rujukan utama mata

ajar IKI-20230 Sistem Operasi (http://rms46.vlsm.org/2/117.html) di Fakultas Ilmu Komputer Universitas

Indonesia. Selanjutnya, buku ini akan diperbaiki sambil jalan. Diharapkan, revisi tiga akan jauh lebih baik

daripada revisi ini. Seperti biasa, silakan menyampaikan kritik/tanggapan/usulan anda ke <writeme04 <@T>

yahoogroups DOT com>. Maaf.

iiBab 1. Konsep Dasar Perangkat Komputer

Sebuah komputer modern merupakan sistem yang kompleks. Komputer tersebut, secara ﬁsik terdiri dari

beberapa bagian seperti prosesor, memori, disk, pencetak (printer), serta perangkat lainnya. Sebuah komputer

dapat menjalankan berbagai perangkat lunak aplikasi (software aplication). Sebuah sistem operasi merupakan

perangkat lunak penghubung antara perangkat keras (hardware) dengan perangkat lunak aplikasi tersebut di atas.

Secara singkat, bab pendahuluan ini akan memberikan gambaran umum perihal komponen-komponen komputer

tersebut. Mula-mula, akan diperkenalkan apa yang dimaksud dengan sistem operasi. Uraian yang lebih lengkap

akan dilanjutkan pada bab berikutnya (Bab 2). Selanjutnya, akan diuraikan aspek-aspek yang terkait dengan

perangkat keras komputer. Aspek-aspek tersebut diperlukan untuk memahami konsep-konsep sistem operasi

yang akan dijabarkan dalam buku ini. Selain itu, akan dibahas perihal proteksi perangkat keras, keamanan, serta

jaringan komputer. Tentunya tidak dapat diharapkan bahwa pembahasan yang dalam. Rincian lanjut, sebaiknya

dilihat pada rujukan yang berhubungan dengan "Pengantar Organisasi Komputer", "Pengantar Struktur Data",

serta "Pengantar Jaringan Komputer".

1.1. Pengenalan Sistem Operasi Komputer

1.1.1. Deﬁnisi Umum Sistem Operasi

Para pembaca sepertinya pernah mendengar istilah "sistem operasi". Mungkin pula pernah berhubungan secara

langsung atau pun tidak langsung dengan istilah tersebut. Namun, belum tentu dapat menjabarkan perihal apa

yang sebetulnya dimaksud dengan kata "sistem operasi". Sebaliknya, banyak pula yang pernah mendengar

merek dagang "Windows

TM 1

)" atau pun istilah "GNU/Linux

)", lalu mengidentikkan nama Windows

atau

GNU/Linux dengan istilah "sistem operasi" tersebut. Mendeﬁnisikan istilah "sistem operasi" mungkin

merupakan hal yang mudah, namun mungkin juga merupakan hal yang sangat ribet!

Sistem operasi merupakan salah satu komponen utama dari sebuah "sistem komputer". Komponen komputer

lainnya ialah "perangkat keras", "perangkat lunak aplikasi", dan "para pengguna" (Gambar 1-1). "Perangkat

keras" merupakan penyedia sumber daya untuk komputasi. Perangkat keras merupakan benda konkret yang

dapat dilihat dan disentuh. Perangkat lunak merupakan sarana yang memberitahukan perangkat keras apa yang

harus dikerjakannya. Berbeda dengan perangkat keras, perangkat lunak merupakan benda abstrak yang hanya

dapat dilihat dari sudut apa yang dilakukannya terhadap perangkat keras. Perangkat lunak dibagi lagi menjadi

dua bagian yaitu "sistem operasi" dan "program aplikasi". Program aplikasi merupakan perangkat lunak yang

menentukan bagaimana sumber daya digunakan untuk menyelesaikan masalah para pengguna. Terakhir, istilah

"pengguna komputer" yang dimaksud di sini dapat berupa manusia, program aplikasi lain, atau pun komputer

lain.

Secara lebih rinci, sistem operasi dideﬁnisikan sebagai sebuah program yang mengatur perangkat keras

komputer, dengan menyediakan landasan untuk aplikasi yang berada di atasnya, serta bertindak sebagai

penghubung antara para pengguna dengan perangkat keras. Sistem operasi bertugas untuk mengendalikan

(kontrol) serta mengkoordinasikan pengunaan perangkat keras untuk berbagai program aplikasi untuk

bermacam-macam pengguna. Dengan demikian, sebuah sistem operasi bukan merupakan bagian dari perangkat

keras komputer, dan juga bukan merupakan bagian dari perangkat lunak aplikasi komputer, apalagi tentunya

bukan merupakan bagian dari para pengguna komputer.

Sistem operasi berada di antara perangkat keras komputer dan perangkat aplikasinya. Namun, bagaimana

caranya menentukan secara pasti, letak perbatasan antara "perangkat keras komputer" dan "sistem operasi", dan

terutama antara "perangkat lunak aplikasi" dan "sistem operasi"? Umpamanya, apakah "Internet Explorer

TM3

merupakan aplikasi atau bagian dari sistem operasi? Siapakah yang berhak menentukan perbatasan tersebut?

Apakah para pengguna? Apakah perlu didiskusikan habis-habisan melalui milis? Apakah perlu diputuskan oleh

1Bab 1. Konsep Dasar Perangkat Komputer

sebuah pengadilan? Apakah para politisi (busuk?) sebaiknya mengajukan sebuah Rencana Undang Undang

Sistem Operasi terlebih dahulu? Ha!

Gambar 1-1. Abstraksi Komponen Sistem Komputer

Pengertian dari sistem operasi dapat dilihat dari berbagai sudut pandang. Dari sudut pandang pengguna, sistem

operasi merupakan sebagai alat untuk mempermudah penggunaan komputer. Dalam hal ini sistem operasi

seharusnya dirancang dengan mengutamakan kemudahan penggunaan, dibandingkan mengutamakan kinerja

atau pun utilisasi sumber daya. Sebaliknya dalam lingkungan berpengguna-banyak (multi-user), sistem operasi

dapat dipandang sebagai alat untuk memaksimalkan penggunaan sumber daya komputer. Akan tetapi pada

sejumlah komputer, sudut pandang pengguna dapat dikatakan hanya sedikit atau tidak ada sama sekali. Misalnya

embedded computer pada peralatan rumah tangga seperti mesin cuci dan sebagainya mungkin saja memiliki

lampu indikator untuk menunjukkan keadaan sekarang, tetapi sistem operasi ini dirancang untuk bekerja tanpa

campur tangan pengguna.

Dari sudut pandang sistem, sistem operasi dapat dianggap sebagai alat yang menempatkan sumber daya secara

eﬁsien (Resource Allocator). Sistem operasi ialah manager bagi sumber daya, yang menangani konﬂik

permintaan sumber daya secara eﬁsien. Sistem operasi juga mengatur eksekusi aplikasi dan operasi dari alat I/O.

Fungsi ini dikenal juga sebagai program pengendali (Control Program). Lebih lagi, sistem operasi merupakan

suatu bagian program yang berjalan setiap saat yang dikenal dengan istilah kernel.

Dari sudut pandang tujuan sistem operasi, sistem operasi dapat dipandang sebagai alat yang membuat komputer

lebih nyaman digunakan (convenient) untuk menjalankan aplikasi dan menyelesaikan masalah pengguna. Tujuan

lain sistem operasi ialah membuat penggunaan sumber daya komputer menjadi eﬁsien.

Dapat disimpulkan, bahwa sistem operasi merupakan komponen penting dari setiap sistem komputer. Akibatnya,

pelajaran "sistem operasi" selayaknya merupakan komponen penting dari sistem pendidikan berbasis "ilmu

komputer".

Konsep sistem operasi dapat lebih mudah dipahami, jika juga memahami jenis perangkat keras yang digunakan.

Demikian pula sebaliknya. Dari sejarah diketahui bahwa sistem operasi dan perangkat keras saling

mempengaruhi dan saling melengkapi. Struktur dari sebuah sistem operasi sangat tergantung pada perangkat

keras yang pertama kali digunakan untuk mengembangkannya. Sedangkan perkembangan perangkat keras

2Bab 1. Konsep Dasar Perangkat Komputer

sangat dipengaruhi dari hal-hal yang diperlukan oleh sebuah sistem operasi. Dalam bagian-bagian berikut ini,

akan diberikan berbagai ilustrasi perkembangan dan jenis sistem operasi beserta perangkat kerasnya.

1.1.2. Sejarah Perkembangan Sistem Operasi

Arsitektur komputer tradisional terdiri dari empat komponen utama yaitu "Prosesor", "Memori Penyimpanan",

"Masukan" (Input), dan "Keluaran" (Output). Model tradisional tersebut sering dikenal dengan nama arsitektur

von Neumann (Gambar 1-2). Pada saat awal, komputer berukuran sangat besar sehingga

komponen-komponennya dapat memenuhi sebuah ruangan yang sangat besar. Sang pengguna -- menjadi

programmer yang sekali gus merangkap menjadi menjadi operator komputer -- juga bekerja di dalam ruang

komputer tersebut.

Gambar 1-2. Arsitektur Komputer von Neumann

Walau pun berukuran besar, sistem tersebut diketegorikan sebagai "komputer pribadi" (PC). Siapa saja yang

ingin melakukan komputasi; harus memesan/antri untuk mendapatkan alokasi waktu (rata-rata 30-120 menit).

Jika ingin melakukan kompilasi Fortran, maka pengguna pertama kali akan me-load kompilator Fortran, yang

diikuti dengan "load" program dan data. Hasil yang diperoleh, biasanya berbentuk cetakan (print-out).

Timbul beberapa masalah pada sistem PC tersebut. Umpama, alokasi pesanan harus dilakukan dimuka. Jika

pekerjaan rampung sebelum rencana semula, maka sistem komputer menjadi "idle"/tidak tergunakan.

Sebaliknya, jika perkerjaan rampung lebih lama dari rencana semula, para calon pengguna berikutnya harus

menunggu hingga pekerjaan selesai. Selain itu, seorang pengguna kompilator Fortran akan beruntung, jika

pengguna sebelumnya juga menggunakan Fortran. Namun, jika pengguna sebelumnya menggunakan Cobol,

maka pengguna Fortran harus me-"load". Masalah ini ditanggulangi dengan menggabungkan para pengguna

kompilator sejenis ke dalam satu kelompok batch yang sama. Medium semula yaitu punch card diganti dengan

tape.

Selanjutnya, terjadi pemisahan tugas antara programer dan operator. Para operator biasanya secara eksklusif

menjadi penghuni "ruang kaca" seberang ruang komputer. Para programer yang merupakan pengguna (users),

mengakses komputer secara tidak langsung melalui bantuan para operator. Para pengguna mempersiapkan

sebuah job yang terdiri dari program aplikasi, data masukan, serta beberapa perintah pengendali program.

3Bab 1. Konsep Dasar Perangkat Komputer

Medium yang lazim digunakan ialah kartu berlubang (punch card). Setiap kartu dapat menampung informasi

satu baris hingga 80 karakter Set kartu job lengkap tersebut kemudian diserahkan kepada para operator.

Perkembangan sistem operasi dimulai dari sini, dengan memanfaatkan sistem batch (Gambar 1-3). Para operator

mengumpulkan job-job yang mirip yang kemudian dijalankan secara berkelompok. Umpama, job yang

memerlukan kompilator Fortran akan dikumpulkan ke dalam sebuah batch bersama dengan job-job lainnya yang

juga memerlukan kompilator Fortran. Setelah sebuah kelompok job rampung, maka kelompok job berikutnya

akan dijalankan secara otomatis.

Gambar 1-3. Bagan Memori Untuk Sistem Monitor Batch Sederhana

Pada perkembangan berikutnya, diperkenalkan konsep Multiprogrammed System. Dengan sistem ini job-job

disimpan di main memory di waktu yang sama dan CPU dipergunakan bergantian. Hal ini membutuhkan

beberapa kemampuan tambahan yaitu: penyediaan I/O routine oleh sistem, pengaturan memori untuk

mengalokasikan memory pada beberapa Job, penjadualan CPU untuk memilih job mana yang akan dijalankan,

serta pengalokasian perangkat keras lain (Gambar 1-4).

Peningkatan lanjut dikenal sistem "bagi waktu"/"tugas ganda"/"komputasi interaktif" (Time-Sharing

System/Multitasking/Interactive Computing). Sistem ini, secara simultan dapat diakses lebih dari satu pengguna.

CPU digunakan bergantian oleh job-job di memori dan di disk. CPU dialokasikan hanya pada job di memori dan

job dipindahkan dari dan ke disk. Interaksi langsung antara pengguna dan komputer ini melahirkan konsep baru,

yaitu response time yang diupayakan wajar agar tidak terlalu lama menunggu.

Hingga akhir tahun 1980-an, sistem komputer dengan kemampuan yang "normal", lazim dikenal dengan istilah

main-frame. Sistem komputer dengan kemampuan jauh lebih rendah (dan lebih murah) disebut "komputer mini".

Sebaliknya, komputer dengan kemampuan jauh lebih canggih disebut komputer super (super-computer). CDC

6600 merupakan yang pertama dikenal dengan sebutan komputer super menjelang akhir tahun 1960-an. Namun

prinsip kerja dari sistem operasi dari semua komputer tersebut lebih kurang sama saja.

Komputer klasik seperti diungkapkan di atas, hanya memiliki satu prosesor. Keuntungan dari sistem ini ialah

lebih mudah diimplementasikan karena tidak perlu memperhatikan sinkronisasi antar prosesor, kemudahan

kontrol terhadap prosesor karena sistem proteksi tidak, teralu rumit, dan cenderung murah (bukan ekonomis).

Perlu dicatat yang dimaksud satu buah prosesor ini ialah satu buah prosesor sebagai Central Processing Unit

(CPU). Hal ini ditekankan sebab ada beberapa perangkat yang memang memiliki prosesor tersendiri di dalam

4Bab 1. Konsep Dasar Perangkat Komputer

perangkatnya seperti VGA Card AGP, Optical Mouse, dan lain-lain.

Gambar 1-4. Bagan Memori untuk Model Multiprogram System

1.1.3. Sistem Operasi Komputer Meja (Desktop)

Dalam pembahasan ini, semua yang layak diletakan di atas meja kerja dikategorikan ke dalam keluarga

"komputer meja" (desktop). Salah satu jenis desktop yang paling mudah dikenal ialah komputer personal (PC).

Pada awalnya, perangkat keras dari jenis komputer ini relatif sederhana. Sedangkan sistem operasinya hanya

mampu secara nyaman, melayani satu pengguna dengan satu job per saat.

Baik komputer meja mau pun sistem operasinya, sudah sangat popular sehingga mungkin tidak perlu perkenalan

lebih lanjut. Bahkan, mungkin banyak yang belum menyadari bahwa masih terdapat banyak jenis komputer dan

sistem operasi lainnya. Dewasa ini, komputer meja lebih canggih ribuan kali dibandingkan IBM PC yang

pertama (1981, prosesor 8088, 4.77 MHz). Sedangkan PC pertama tersebut, beberapa kali lebih canggih

dibandingkan main-frame tahun 1960-an.

Titik fokus perancangan sistem operasi jenis komputer meja agak berbeda dibadingkan dengan sistem operasi

"main-frame". Pertama, kinerja serta derajat kerumitan komponen perangkat keras komputer meja jauh lebih

sederhana (dan murah). Karena itu, "utilisasi" perangkat keras tidak lagi menjadi masalah utama. Kedua, para

pengguna komputer meja tidak selalu merupakan "pakar", sehingga kemudahan penggunaan menjadi prioritas

utama dalam perancangan sistem operasinya. Ketiga, akibat dari butir kedua di atas, "keamanan" dan

"perlindungan" kurang mendapatkan perhatian. Dewasa ini, "virus" dan "cacing" (worm) telah menjadi masalah

utama yang dihadapi para pengguna sistem operasi komputer meja tertentu.

Yang juga termasuk keluarga komputer meja ini ialah komputer jinjing. Pada dasarnya, tidak terdapat banyak

perbedaan, kecuali:

a. sistem portable ini pada dasarnya mirip dengan sistem komputer meja, namun harganya relatif lebih mahal.

b. penggunaan catu daya internal (baterei) agar catu daya dapat bertahan selama mungkin (rata-rata 3-6 jam).

5Bab 1. Konsep Dasar Perangkat Komputer

c. bobot komputer yang lebih ringan, serta ukuran komputer yang nyaman untuk dijinjing. Sistem ini nyaman

digunakan untuk bekerja di perjalanan atau pekerjaan yang menuntut ﬂeksibilitas tempat.

1.1.4. Sistem Operasi Prosesor Jamak

Pada umumnya, setiap komputer dilengkapi dengan satu buah prosesor (CPU). Namun, dewasa ini mulai umum,

jika sebuat sistem komputer memiliki lebih dari satu prosesor (multi-procesor). Terdapat dua jenis sistem

prosesor jamak, yaitu Symmetric MultiProcessing (SMP) dan Asymmetric MultiProcessing (ASMP). Dalam SMP

setiap prosesor menjalankan salinan identik dari sistem operasi dan banyak job yang dapat berjalan di suatu

waktu tanpa pengurangan kinerja. Sementara itu dalam ASMP setiap prosesor diberikan suatu tugas yang

spesiﬁk. Sebuah prosesor bertindak sebagai Master processor yang bertugas menjadualkan dan mengalokasikan

pekerjaan pada prosesor lain yang disebut slave processors. Umumnya ASMP digunakan pada sistem yang besar.

Sistem Operasi Jamak memiliki beberapa keunggulan [Silbeschatz 2004]:

a. Peningkatan throughput karena lebih banyak proses/thread yang dapat dijalankan sekali gus. Perlu diingat

hal ini tidak berarti daya komputasinya menjadi meningkat sejumlah prosesornya. Yang meningkat ialah

jumlah pekerjaan yang bisa dilakukannya dalam waktu tertentu.

b. Economy of Scale: Ekonomis dalam peralatan yang dibagi bersama. Prosesor-prosesor terdapat dalam satu

komputer dan dapat membagi peripheral (ekonomis) seperti disk dan catu daya listrik.

c. Peningkatan Kehandalan: Jika satu prossor mengalami suatu gangguan, maka proses yang terjadi masih

dapat berjalan dengan baik karena tugas prosesor yang terganggu diambil alih oleh prosesor lain. Hal ini

dikenal dengan istilah Graceful Degradation. Sistemnya sendiri dikenal bersifat fault tolerant atau fail-soft

system.

1.1.5. Sistem Operasi Terdistribusi dan Terkluster

Melaksanakan komputasi secara terdistribusi diantara beberapa prosesor. Hanya saja komputasinya bersifat

loosely coupled system yaitu setiap prosesor mempunyai local memory sendiri. Komunikasi terjadi melalui bus

atau jalur telepon. Keuntungannya hampir sama dengan prosesor jamak, multiprocessor, yaitu adanya

pembagian sumber daya dan komputasi lebih cepat. Namun, pada distributed system juga terdapat keuntungan

lain, yaitu memungkinkan komunikasi antar komputer.

Sistem terdistribusi merupakan kebalikan dari Sistem Operasi Prosesor Jamak. Pada sistem tersebut, setiap

prosesor memiliki memori lokal tersendiri. Kumpulan prosesornya saling berinteraksi melalui saluran

komunikasi seperti LAN dan WAN menggunakan protokol standar seperti TCP/IP. Karena saling berkomunikasi,

kumpulan prosesor tersebut mampu saling berbagi beban kerja, data, serta sumber daya lainnya. Namun,

keduanya berbagi keunggulan yang serupa seperti dibahas sebelum ini.

Terdapat sekurangnya tiga model dalam sistem terdistribusi ini. Pertama, sistem client/server yang membagi

jaringan berdasarkan pemberi dan penerima jasa layanan. Pada sebuah jaringan akan didapatkan: ﬁle server, time

server, directory server, printer server, dan seterusnya. Kedua, sistem point to point dimana sistem dapat sekali

gus berfungsi sebagai client mau pun server. Terakhir sistem terkluster, yaitu beberapa sistem komputer yang

digabungkan untuk mendapatkan derajat kehandalan yang lebih baik.

Sistem operasi tersebut diatas, ialah NetOS/Distributed OS. Contoh penerapan Distributed System: Small Area

Network (SAN), Local Area Network (LAN), Metropolitan Area Network (MAN), Online Service (OL)/Outernet,

Wide Area Network (WAN)/Internet.

6Bab 1. Konsep Dasar Perangkat Komputer

Gambar 1-5. Distributed System

Sistem kluster ialah gabungan dari beberapa sistem individual (komputer) yang dikumpulkan pada suatu lokasi,

saling berbagi tempat penyimpanan data (storage), dan saling terhubung dalam jaringan lokal (Local Area

Network). Sistem kluster memiliki persamaan dengan sistem paralel dalam hal menggabungkan beberapa CPU

untuk meningkatkan kinerja komputasi. Jika salah satu mesin mengalami masalah dalam menjalankan tugas

maka mesin lain dapat mengambil alih pelaksanaan tugas itu. Dengan demikian, sistem akan lebih andal dan

fault tolerant dalam melakukan komputasi.

Dalam hal jaringan, sistem kluster mirip dengan sistem terdistribusi (distributed system). Bedanya, jika jaringan

pada sistem terdistribusi melingkupi komputer-komputer yang lokasinya tersebar maka jaringan pada sistem

kluster menghubungkan banyak komputer yang dikumpulkan dalam satu tempat.

Dalam ruang lingkup jaringan lokal, sistem kluster memiliki beberapa model dalam pelaksanaannya: asimetris

dan simetris. Kedua model ini berbeda dalam hal pengawasan mesin yang sedang bekerja. Pengawasan dalam

model asimetris menempatkan suatu mesin yang tidak melakukan kegiatan apapun selain bersiap-siaga

mengawasi mesin yang bekerja. Jika mesin itu mengalami masalah maka pengawas akan segera mengambil alih

tugasnya. Mesin yang khusus bertindak pengawas ini tidak diterapkan dalam model simetris. Sebagai gantinya,

mesin-mesin yang melakukan komputasi saling mengawasi keadaan mereka. Mesin lain akan mengambil alih

tugas mesin yang sedang mengalami masalah.

Jika dilihat dari segi eﬁsiensi penggunaan mesin, model simetris lebih unggul daripada model asimetris. Hal ini

disebabkan terdapat mesin yang tidak melakukan kegiatan apapun selain mengawasi mesin lain pada model

asimetris. Mesin yang ’menganggur’ ini dimanfaatkan untuk melakukan komputasi pada model simetris. Inilah

yang membuat model simetris lebih eﬁsien.

Isu yang menarik tentang sistem kluster ialah bagaimana mengatur mesin-mesin penyusun sistem dalam berbagi

tempat penyimpanan data (storage). Untuk saat ini, biasanya sistem kluster hanya terdiri dari dua hingga empat

mesin berhubung kerumitan dalam mengatur akses mesin-mesin ini ke tempat penyimpanan data.

Isu di atas juga berkembang menjadi bagaimana menerapkan sistem kluster secara paralel atau dalam jaringan

yang lebih luas (Wide Area Network). Hal penting yang berkaitan dengan penerapan sistem kluster secara paralel

ialah kemampuan mesin-mesin penyusun sistem untuk mengakses data di storage secara serentak. Berbagai

software khusus dikembangkan untuk mendukung kemampuan itu karena kebanyakan sistem operasi tidak

menyediakan fasilitas yang memadai. Salah satu contoh perangkat-lunak-nya-nya ialah Oracle Parallel Server

yang khusus didesain untuk sistem kluster paralel.

Seiring dengan perkembangan pesat teknologi kluster, sistim kluster diharapkan tidak lagi terbatas pada

sekumpulan mesin pada satu lokasi yang terhubung dalam jaringan lokal. Riset dan penelitian sedang dilakukan

agar pada suatu saat sistem kluster dapat melingkupi berbagai mesin yang tersebar di seluruh belahan dunia.

7Bab 1. Konsep Dasar Perangkat Komputer

Komputasi model terbaru ini juga berbasis jaringan dengan clustered system. Digunakan super computer untuk

melakukan komputasinya. Pada model ini komputasi dikembangkan melalui pc-farm. Perbedaan yang nyata

dengan komputasi berbasis jaringan ialah bahwa komputasi berbasis grid dilakukan bersama-sama seperti

sebuah multiprocessor dan tidak hanya melakukan pertukaran data seperti pada komputasi berbasis jaringan.

1.1.6. Sistem Operasi Waktu Nyata

Sistem waktu nyata (Real Time Systems) ialah suatu sistem yang mengharuskan suatu komputasi selesai dalam

jangka waktu tertentu. Jika komputasi ternyata belum selesai maka sistem dianggap gagal dalam melakukan

tugasnya. Sistem waktu nyata memiliki dua model dalam pelaksanaannya: hard real time system dan soft real

time system.

Hard real time system menjamin suatu proses yang paling penting dalam sistem akan selesai dalam jangka waktu

yang valid. Jaminan waktu yang ketat ini berdampak pada operasi dan perangkat keras (hardware) yang

mendukung sistem. Operasi I/O dalam sistem, seperti akses data ke storage, harus selesai dalam jangka waktu

tertentu. Dari segi (hardware), memori jangka pendek (short-term memory) atau read-only memory (ROM)

menggantikan hard-disk sebagai tempat penyimpanan data. Kedua jenis memori ini dapat mempertahankan data

mereka tanpa suplai energi. Ketatnya aturan waktu dan keterbatasan hardware dalam sistem ini membuat ia sulit

untuk dikombinasikan dengan sistem lain, seperti sistim multiprosesor dengan sistem time-sharing.

Soft real time system tidak memberlakukan aturan waktu seketat hard real time system. Namun, sistem ini

menjamin bahwa suatu proses terpenting selalu mendapat prioritas tertinggi untuk diselesaikan diantara

proses-proses lainnya. Sama halnya dengan hard real time system, berbagai operasi dalam sistem tetap harus ada

batas waktu maksimum.

Aplikasi sistem waktu nyata banyak digunakan dalam bidang penelitian ilmiah, sistem pencitraan medis, sistem

kontrol industri, dan industri peralatan rumah tangga. Dalam bidang pencitraan medis, sistem kontrol industri,

dan industri peralatan rumah tangga, model waktu nyata yang banyak digunakan ialah model hard real time

system. Sedangkan dalam bidang penelitian ilmiah dan bidang lain yang sejenis digunakan model soft real time

system.

Menurut Morgan [MORG92], terdapat sekurangnya lima karakteristik dari sebuah sistem waktu nyata

• deterministik, dapat ditebak berapa waktu yang dipergunakan untuk mengeksekusi operasi.

• responsif, kapan secara pasti eksekusi dimulai serta diakhiri.

• kendali pengguna, dengan menyediakan pilihan lebih banyak daripada sistem operasi biasa.

• kehandalan, sehingga dapat menanggulangi masalah-masalah pengecualian dengan derajat tertentu.

• penanganan kegagalan, agar sistem tidak langsung crash.

1.1.7. Aspek Lain Sistem Operasi

Masih terdapat banyak aspek sistem operasi yang lain; yang kurang cocok diuraikan dalam bab pendahuluan ini.

Sebagai penutup dari sub-pokok bahasan ini; akan disinggung secara singkat perihal:

• Sistem Multimedia

• Embeded System

• Komputasi Berbasis Jaringan

8Bab 1. Konsep Dasar Perangkat Komputer

• PDA dan Telepon Seluler

• Smart Card

Sistem MultiMedia

Sistem multimedia merupakan sistem yang mendukung sekali gus berbagai medium seperti gambar tidak

bergerak, video (gambar bergerak), data teks, suara, dan seterusnya. Sistem operasi yang mendukung multimedia

seharusnya memiliki karakteristik sebagai berikut:

• Handal: para pengguna tidak akan gembira jika sistem terlalu sering crash/tidak handal.

• Sistem Berkas: ukuran berkas multimedia cenderung sangat besar. Sebagai gambaran, berkas video dalam

format MPEG dengan durasi 60 menit akan berukuran sekitar 650 MBytes. Untuk itu, diperlukan sistem

operasi yang mampu menangani berkas-berkas dengan ukuran tersebut secara efektif dan eﬁsien.

• Bandwidth: diperlukan bandwidth (ukuran saluran data) yang besar untuk multimedia.

• Waktu Nyata (Real Time): selain bandwidth yang besar, berkas multimedia harus disampaikan secara lancar

berkesinambungan, serta tidak terputus-putus. Walau pun demikian, terdapat toleransi tertentu terhadap

kualitas gambar/suara (soft real time).

Embeded System

Komputasi embedded melibatkan komputer embedded yang menjalankan tugasnya secara real-time. Lingkungan

komputasi ini banyak ditemui pada bidang industri, penelitian ilmiah, dan lain sebagainya.

Mengacu pada sistem komputer yang bertugas mengendalikan tugas spesiﬁk dari suatu alat seperti mesin cuci

digital, tv digital, radio digital. Terbatas dan hampir tak memiliki user-interface. Biasanya melakukan tugasnya

secara real-time merupakan sistem paling banyak dipakai dalam kehidupan.

Komputasi Berbasis Jaringan

Pada awalnya komputasi tradisional hanya meliputi penggunaan komputer meja (desktop) untuk pemakaian

pribadi di kantor atau di rumah. Namun, seiring dengan perkembangan teknologi maka komputasi tradisional

sekarang sudah meliputi penggunaan teknologi jaringan yang diterapkan mulai dari desktop hingga sistem

genggam. Perubahan yang begitu drastis ini membuat batas antara komputasi tradisional dan komputasi berbasis

jaringan sudah tidak jelas lagi.

Komputasi berbasis jaringan menyediakan fasilitas pengaksesan data yang luas oleh berbagai perangkat

elektronik. Akses tersedia asalkan perangkat elektronik itu terhubung dalam jaringan, baik dengan kabel maupun

nirkabel.

PDA dan Telepon Seluler

Secara umum, keterbatasan yang dimiliki oleh sistem genggam sesuai dengan kegunaan/layanan yang

disediakan. Sistem genggam biasanya dimanfaatkan untuk hal-hal yang membutuhkan portabilitas suatu mesin

seperti kamera, alat komunikasi, MP3 Player dan lain lain.

9Bab 1. Konsep Dasar Perangkat Komputer

Sistem genggam ialah sebutan untuk komputer-komputer dengan kemampuan tertentu, serta berukuran kecil

sehingga dapat digenggam. Beberapa contoh dari sistem ini ialah Palm Pilots, PDA, dan telepon seluler.

Isu yang berkembang tentang sistem genggam ialah bagaimana merancang perangkat lunak dan perangkat keras

yang sesuai dengan ukurannya yang kecil.

Dari sisi perangkat lunak, hambatan yang muncul ialah ukuran memori yang terbatas dan ukuran monitor yang

kecil. Kebanyakan sistem genggam pada saat ini memiliki memori berukuran 512 KB hingga 8 MB. Dengan

ukuran memori yang begitu kecil jika dibandingkan dengan PC, sistem operasi dan aplikasi yang diperuntukkan

untuk sistem genggam harus dapat memanfaatkan memori secara eﬁsien. Selain itu mereka juga harus dirancang

agar dapat ditampilkan secara optimal pada layar yang berukuran sekitar 5 x 3 inci.

Dari sisi perangkat keras, hambatan yang muncul ialah penggunaan sumber tenaga untuk pemberdayaan sistem.

Tantangan yang muncul ialah menciptakan sumber tenaga (misalnya baterai) dengan ukuran kecil tapi

berkapasitas besar atau merancang hardware dengan konsumsi sumber tenaga yang sedikit.

Smart Card

Smart Card (Kartu Pintar) merupakan sistem komputer dengan ukuran kartu nama. Kemampuan komputasi dan

kapasitas memori sistem ini sangat terbatas sehingga optimasi merupakan hal yang paling memerlukan

perhatian. Umumnya, sistem ini digunakan untuk menyimpan informasi rahasia untuk mengakses sistem lain.

Umpamanya, telepon seluler, kartu pengenal, kartu bank, kartu kredit, sistem wireless, uang elektronis, dst.

Dewasa ini (2004), smart card dilengkapi dengan prosesor 8 bit (5 MHz), 24 kB ROM, 16 kB EEPROM, dan 1

kB RAM. Namun kemampuan ini meningkat drastis dari waktu ke waktu.

1.2. Struktur Sistem Komputer

Tidak ada suatu ketentuan khusus tentang bagaimana seharusnya struktur sistem sebuah komputer. Setiap ahli

dan desainer arsitektur komputer memiliki pandangannya masing-masing. Akan tetapi, untuk mempermudah

kita memahami detail dari sistem operasi di bab-bab berikutnya, kita perlu memiliki pengetahuan umum tentang

struktur sistem komputer.

1.2.1. Operasi Sistem Komputer

Secara umum, sistem komputer terdiri atas CPU dan sejumlah device controller yang terhubung melalui sebuah

bus yang menyediakan akses ke memori. Umumnya, setiap device controller bertanggung jawab atas sebuah

hardware spesisﬁk. Setiap device dan CPU dapat beroperasi secara konkuren untuk mendapatkan akses ke

memori. Adanya beberapa hardware ini dapat menyebabkan masalah sinkronisasi. Karena itu untuk

mencegahnya sebuah memory controller ditambahkan untuk sinkronisasi akses memori.

Pada sistem komputer yang lebih maju, arsitekturnya lebih kompleks. Untuk meningkatkan performa, digunakan

beberapa buah bus. Tiap bus merupakan jalur data antara beberapa device yang berbeda. Dengan cara ini RAM,

Prosesor, GPU (VGA AGP) dihubungkan oleh bus utama berkecepatan tinggi yang lebih dikenal dengan nama

FSB (Front Side Bus). Sementara perangkat lain yang lebih lambat dihubungkan oleh bus yang berkecepatan

lebih rendah yang terhubung dengan bus lain yang lebih cepat sampai ke bus utama. Untuk komunikasi antar bus

ini digunakan sebuah bridge.

10Bab 1. Konsep Dasar Perangkat Komputer

Gambar 1-6. Arsitektur Umum Komputer

Tanggung jawab sinkronisasi bus yang secara tak langsung juga mempengaruhi sinkronisasi memori dilakukan

oleh sebuah bus controller atau dikenal sebagai bus master. Bus master akan mengendalikan aliran data hingga

pada satu waktu, bus hanya berisi data dari satu buah device. Pada prakteknya bridge dan bus master ini

disatukan dalam sebuah chipset.

NB: GPU = Graphics Processing Unit; AGP = Accelerated Graphics Port; HDD = Hard Disk Drive; FDD =

Floppy Disk Drive; FSB = Front Side Bus; USB = Universal Serial Bus; PCI = Peripheral Component

Interconnect; RTC = Real Time Clock; PATA = Pararel Advanced Technology Attachment; SATA = Serial

Advanced Technology Attachment; ISA = Industry Standard Architecture; IDE = Intelligent Drive

Electronics/Integrated Drive Electronics; MCA = Micro Channel Architecture; PS/2 = Sebuah port yang

dibangun IBM untuk menghubungkan mouse ke PC;

Jika komputer dinyalakan, yang dikenal dengan nama booting, komputer akan menjalankan bootstrap program

yaitu sebuah program sederhana yang disimpan dalam ROM yang berbentuk chip CMOS (Complementary Metal

Oxide Semiconductor). Chip CMOS modern biasanya bertipe Electrically Erasable Programmable Read Only

Memory (EEPROM), yaitu memori non-volatile (tak terhapus jika power dimatikan) yang dapat ditulis dan

dihapus dengan pulsa elektronik. Lalu bootsrap program ini lebih dikenal sebagai BIOS (Basic Input Output

System).

Bootstrap program utama, yang biasanya terletak di motherboard akan memeriksa perangkat keras utama dan

melakukan inisialisasi terhadap program dalam hardware yang dikenal dengan nama ﬁrmware.

Bootstrap program utama kemudian akan mencari dan meload kernel sistem operasi ke memori lalu dilanjutkan

dengan inisialisasi sistem operasi. Dari sini program sistem operasi akan menunggu kejadian tertentu. Kejadian

ini akan menentukan apa yang akan dilakukan sistem operasi berikutnya (event-driven).

11Bab 1. Konsep Dasar Perangkat Komputer

Gambar 1-7. Arsitektur PC Modern

Kejadian ini pada komputer modern biasanya ditandai dengan munculnya interrupt dari software atau hardware,

sehingga Sistem Operasi ini disebut Interrupt-driven. Interrupt dari hardware biasanya dikirimkan melalui suatu

signal tertentu, sedangkan software mengirim interrupt dengan cara menjalankan system call atau juga dikenal

dengan istilah monitor call. System/Monitor call ini akan menyebabkan trap yaitu interrupt khusus yang

dihasilkan oleh software karena adanya masalah atau permintaan terhadap layanan sistem operasi. Trap ini juga

sering disebut sebagai exception.

Setiap interrupt terjadi, sekumpulan kode yang dikenal sebagai ISR (Interrupt Service Routine) akan menentukan

tindakan yang akan diambil. Untuk menentukan tindakan yang harus dilakukan, dapat dilakukan dengan dua

cara yaitu polling yang membuat komputer memeriksa satu demi satu perangkat yang ada untuk menyelidiki

sumber interrupt dan dengan cara menggunakan alamat-alamat ISR yang disimpan dalam array yang dikenal

sebagai interrupt vector di mana sistem akan memeriksa Interrupt Vector setiap kali interrupt terjadi.

Arsitektur interrupt harus mampu untuk menyimpan alamat instruksi yang di- interrupt. Pada komputer lama,

alamat ini disimpan di tempat tertentu yang tetap, sedangkan padakomputer baru, alamat itu disimpan di stack

bersama-sama dengan informasi state saat itu.

12Bab 1. Konsep Dasar Perangkat Komputer

1.2.2. Struktur I/O

Ada dua macam tindakan jika ada operasi I/O. Kedua macam tindakan itu adalah:

Setelah proses I/O dimulai, kendali akan kembali ke user program saat proses I/O selesai (Synchronous).

Instruksi wait menyebabkan CPU idle sampai interrupt berikutnya. Akan terjadi Wait loop (untuk menunggu

akses berikutnya). Paling banyak satu proses I/O yang berjalan dalam satu waktu.

Setelah proses I/O dimulai, kendali akan kembali ke user program tanpa menunggu proses I/O selesai

(Asynchronous). System call permintaan pada sistem operasi untuk mengizinkan user menunggu sampai I/O

selesai.Device-status table mengandung data masukkan untuk tiap I/O device yang menjelaskan tipe, alamat, dan

keadaannya. Sistem operasi memeriksa I/O device untuk mengetahui keadaan device dan mengubah tabel untuk

memasukkan interrupt. Jika I/O device mengirim/mengambil data ke/dari memory hal ini dikenal dengan nama

Direct Memory Access (DMA).

Gambar 1-8. Struktur I/O

Direct Memory Access

Digunakan untuk I/O device yang dapat memindahkan data dengan kecepatan tinggi (mendekati frekuensi bus

memori). Device controller memindahkan data dalam blok-blok dari buffer langsung ke memory utama atau

sebaliknya tanpa campur tangan prosesor. Interrupt hanya terjadi tiap blok bukan tiap word atau byte data.

Seluruh proses DMA dikendalikan oleh sebuah controller bernama DMA Controller (DMAC). DMA Controller

13Bab 1. Konsep Dasar Perangkat Komputer

mengirimkan atau menerima signal dari memori dan I/O device. Prosesor hanya mengirimkan alamat awal data,

tujuan data, panjang data ke DMA Controller. Interrupt pada prosesor hanya terjadi saat proses transfer selesai.

Hak terhadap penggunaan bus memory yang diperlukan DMA controller didapatkan dengan bantuan bus arbiter

yang dalam PC sekarang berupa chipset Northbridge.

Bus

Suatu jalur transfer data yang menghubungkan setiap device pada komputer. Hanya ada satu buah device yang

boleh mengirimkan data melewati sebuah bus, akan tetapi boleh lebih dari satu device yang membaca data bus

tersebut. Terdiri dari dua buah model: Synchronous bus di mana digunakan dengan bantuan clock tetapi

berkecepatan tinggi, tapi hanya untuk device berkecepatan tinggi juga; Asynchronous bus digunakan dengan

sistem handshake tetapi berkecepatan rendah, dapat digunakan untuk berbagai macam device.

1.2.3. Struktur Penyimpanan

Hal penting yang perlu diingat adalah program adalah bagian dari data.

Tempat penyimpanan beberapa buah data volatile yang akan diolah langsung di prosesor yang berkecepatan

sangat tinggi. Register ini berada di dalam prosesor dengan jumlah yang sangat terbatas karena fungsinya

sebagai tempat perhitungan/komputasi data

Cache Memory

Tempat penyimpanan sementara (volatile) sejumlah kecil data untuk meningkatkan kecepatan pengambilan atau

penyimpanan data di memori oleh prosesor yang berkecepatan tinggi. Dahulu cache disimpan di luar prosesor

dan dapat ditambahkan. Misalnya pipeline burst cache yang biasa ada di komputer awal tahun 90-an. Akan tetapi

seiring menurunnya biaya produksi die atau wafer dan untuk meningkatkan kinerja, cache ditanamkan di

prosesor. Memori ini biasanya dibuat berdasarkan desain static memory.

Random Access Memory

Tempat penyimpanan sementara sejumlah data volatile yang dapat diakses langsung oleh prosesor. Pengertian

langsung di sini berarti prosesor dapat mengetahui alamat data yang ada di memori secara langsung. Sekarang,

RAM dapat diperoleh dengan harga yang cukup murah dangan kinerja yang bahkan dapat melewati cache pada

komputer yang lebih lama.

Memori Ekstensi

Tambahan memory yang digunakan untuk membantu proses-proses dalam komputer, biasanya berupa buffer.

Peranan tambahan memori ini sering dilupakan akan tetapi sangat penting artinya untuk eﬁsiensi. Biasanya

tambahan memori ini memberi gambaran kasar kemampuan dari perangkat tersebut, sebagai contoh misalnya

jumlah VGA memory, soundcard memory.

14Bab 1. Konsep Dasar Perangkat Komputer

Secondary Storage

Media penyimpanan data yang non-volatile yang dapat berupa Flash Drive, Optical Disc, Magnetic Disk,

Magnetic Tape.

Gambar 1-9. Struktur Harddisk

Media ini biasanya daya tampungnya cukup besar dengan harga yang relatif murah. Portability-nya juga relatif

lebih tinggi.

15Bab 1. Konsep Dasar Perangkat Komputer

Gambar 1-10. Struktur Optical Drive

1.2.4. Penyimpanan Hirarkis

Dasar susunan sistem storage adalah kecepatan, biaya, sifat volatilitas. Caching menyalin informasi ke storage

media yang lebih cepat; Main memory dapat dilihat sebagai cache terakhir untuk secondary storage.

Menggunakan memory berkecepatan tinggi untuk memegang data yang diakses terakhir. Dibutuhkan cache

management policy. Cache juga memperkenalkan tingkat lain di hirarki storage. Hal ini memerlukan data untuk

disimpan bersama-sama di lebih dari satu level agar tetap konsisten.

16Bab 1. Konsep Dasar Perangkat Komputer

Gambar 1-11. Penyimpanan Hirarkis

1.3. Proteksi Perangkat Keras dan Struktur Jaringan

1.3.1. Proteksi Perangkat Keras

Dual Mode Operation

Membagi sumber daya sistem yang memerlukan sistem operasi untuk menjamin bahwa program yang salah

tidak menyebabkan program lain berjalan salah juga. Menyediakan dukungan perangkat keras untuk

membedakan minimal dua mode operasi yaitu: User Mode - Eksekusi dikendalikan oleh user;

Monitor/Kernel/System Mode - Eksekusi dikendalikan oleh sistem operasi. Instruksi tertentu hanya berjalan di

mode ini (Privileged Instruction). Ditambahkan sebuah bit penanda operasi. Jika terjadi interrupt, maka

perangkat keras berpindah ke monitor mode.

17Bab 1. Konsep Dasar Perangkat Komputer

Gambar 1-12. Dual Mode Operation

I/O Protection

Semua instruksi I/O umumnya Privileged Instruction (kecuali pada DOS, dan program tertentu). Harus

menjamin user program tidak dapat mengambil alih kontrol komputer di monitor mode.

Gambar 1-13. I/O Protection

Proteksi Memori

Harus menyediakan perlindungan terhadap memori minimal untuk interrupt vector dan interrupt service routine.

Ditambahkan dua register yang menentukan di mana alamat legal sebuah program boleh mengakses, yaitu base

boleh diakses Memori di luar jangkauan dilindungi.

18Bab 1. Konsep Dasar Perangkat Komputer

Gambar 1-14. Memory Protection

Proteksi CPU

Timer melakukan interrupt setelah perioda waktu tertentu untuk menjamin kontrol sistem operasi. Timer

diturunkan setiap clock. Ketika timer mencapai nol, sebuah Interrupt terjadi. Timer biasanya digunakan untuk

mengimplementasikan pembagian waktu. Timer dapat juga digunakan untuk menghitung waktu sekarang

walaupun fungsinya sekarang ini sudah digantikan Real Time Clock (RTC). System Clock Timer terpisah dari

Pencacah Waktu. Timer sekarang secara hardware lebih dikenal sebagai System Timer/CPU Timer. Load Timer

juga Privileged Instruction.

19Bab 1. Konsep Dasar Perangkat Komputer

1.3.2. Struktur Jaringan

Local Area Network

Gambar 1-15. Local Area Network

Muncul untuk menggantikan komputer besar. Dirancang untuk melingkupi suatu daerah yang kecil.

Menggunakan peralatan berkecepatan lebih tinggi daripada WAN. Hanya terdiri atas sejumlah kecil komputer.

20Bab 1. Konsep Dasar Perangkat Komputer

Wide Area Network

Gambar 1-16. Wide Area Network

Menghubungkan daerah yang lebih luas. Lebih lambat, dihubungkan oleh router melalui jaringan data

telekomunikasi.

1.4. Rangkuman

Sistem operasi telah berkembang selama lebih dari 40 tahun dengan dua tujuan utama. Pertama, sistem operasi

mencoba mengatur aktivitas-aktivitas komputasi untuk memastikan pendayagunaan yang baik dari sistem

komputasi tersebut. Kedua, menyediakan lingkungan yang nyaman untuk pengembangan dan jalankan dari

program.

Pada awalnya, sistem komputer digunakan dari depan konsol. Perangkat lunak seperti assembler, loader,

linkerdan compiler meningkatkan kenyamanan dari sistem pemrograman, tapi juga memerlukan waktu set-up

yang banyak. Untuk mengurangi waktu set-up tersebut, digunakan jasa operator dan menggabungkan tugas-tugas

yang sama (sistem batch).

Sistem batch mengizinkan pengurutan tugas secara otomatis dengan menggunakan sistem operasi yang resident

dan memberikan peningkatan yang cukup besar dalam utilisasi komputer. Komputer tidak perlu lagi menunggu

operasi oleh pengguna. Tapi utilisasi CPU tetap saja rendah. Hal ini dikarenakan lambatnya kecepatan alat-alat

untuk I/O relatif terhadap kecepatan CPU. Operasi off-line dari alat-alat yang lambat bertujuan untuk

21Bab 1. Konsep Dasar Perangkat Komputer

menggunakan beberapa sistem reader-to-tape dan tape-to-printer untuk satu CPU. Untuk meningkatkan

keseluruhan kemampuan dari sistem komputer, para developer memperkenalkan konsep multiprogramming.

Dengan multiprogramming, beberapa tugas disimpan dalam memori dalam satu waktu; CPU digunakan secara

bergantian sehingga menambah utilisasi CPU dan mengurangi total waktu yang dibutuhkan untuk

menyelesaikan tugas-tugas tersebut. Multiprogramming, yang dibuat untuk meningkatkan kemampuan, juga

mengizinkan time sharing. Sistem operasi yang bersifat time-shared memperbolehkan banyak pengguna untuk

menggunakan komputer secara interaktif pada saat yang bersamaan.

PC adalah mikrokomputer yang dianggap lebih kecil dan lebih murah dibandingkan komputer mainframe.

Sistem operasi untuk komputer-komputer seperti ini diuntungkan oleh pengembangan sistem operasi untuk

komputer mainframe dalam beberapa hal. Namun, semenjak penggunaan komputer untuk keperluan pribadi,

maka utilisasi CPU tidak lagi menjadi perhatian utama. Karena itu, beberapa desain untuk komputer mainframe

tidak cocok untuk sistem yang lebih kecil.

Paralel System mempunyai lebih dari satu CPU yang mempunyai hubungan yang erat; CPU-CPU tersebut

berbagi bus komputer, dan kadang-kadang berbagi memori dan perangkat yang lainnya. Sistem seperti itu dapat

meningkatkan throughput dan reliabilititas.

Sistem hard real-time sering kali digunakan sebagai alat pengontrol untuk applikasi yang dedicated. Sistem

operasi yang hard real-time mempunyai batasan waktu yang tetap yang sudah dideﬁnisikan dengan

baik.Pemrosesan harus selesai dalam batasan-batasan yang sudah dideﬁnisikan, atau sistem akan gagal.

Sistem soft real-time mempunyai lebih sedikit batasan waktu yang keras, dan tidak mendukung penjadualan

dengan menggunakan batas akhir. Pengaruh dari internet dan World Wide Webbaru-baru ini telah mendorong

pengembangan sistem operasi modern yang menyertakan web browser serta perangkat lunak jaringan dan

komunikasi sebagai satu kesatuan.

Multiprogramming dan sistem time-sharing meningkatkan kemampuan komputer dengan melampaui batas

operasi (overlap) CPU dan I/O dalam satu mesin. Hal seperti itu memerlukan perpindahan data antara CPU dan

alat I/O, ditangani baik dengan polling atau interrupt-drivenakses ke I/O port, atau dengan perpindahan DMA.

Agar komputer dapat menjalankan suatu program, maka program tersebut harus berada di memori utama (main

memory).

Memori utama adalah satu-satunya tempat penyimpanan yang besar yang dapat diakses secara langsung oleh

prosessor, merupakan suatu array dari word atau byte, yang mempunyai ukuran ratusan sampai jutaan ribu.

Setiap word memiliki alamatnya sendiri. Memori utama adalah tempat penyimpanan yang volatile, dimana

isinya hilang bila sumber energinya (energi listrik) dimatikan. Kebanyakan sistem komputer menyediakan

secondary storage sebagai perluasan dari memori utama. Syarat utama dari secondary storage adalah dapat

menyimpan data dalam jumlah besar secara permanen.

Secondary storage yang paling umum adalah disk magnetik, yang meyediakan penyimpanan untuk program mau

pun data. Disk magnetik adalah alat penyimpanan data yang nonvolatile yang juga menyediakan akses secara

random. Tape magnetik digunakan terutama untuk backup, penyimpanan informasi yang jarang digunakan, dan

sebagai media pemindahan informasi dari satu sistem ke sistem yang lain.

Beragam sistem penyimpanan dalam sistem komputer dapat d isusun dalam hirarki berdasarkan kecepatan dan

biayanya. Tingkat yang paling atas adalah yang paling mahal, tapi cepat. Semakin kebawah, biaya perbit

menurun, sedangkan waktu aksesnya semakin bertambah (semakin lambat).

Sistem operasi harus memastikan operasi yang benar dari sistem komputer. Untuk mencegah pengguna program

mengganggu operasi yang berjalan dalam sistem, perangkat keras mempunyai dua mode: mode pengguna dan

mode monitor. Beberapa perintah (seperti perintah I/O dan perintah halt) adalah perintah khusus, dan hanya

dapat dijalankan dalam mode monitor. Memori juga harus dilindungi dari modiﬁkasi oleh pengguna. Timer

mencegah terjadinya pengulangan secara terus menerus (inﬁnite loop). Hal-hal tersebut (dual mode, perintah

khusus, pengaman memori, timer interrupt) adalah blok bangunan dasar yang digunakan oleh sistem operasi

untuk mencapai operasi yang sesuai.

22Bab 1. Konsep Dasar Perangkat Komputer

1.5. Latihan

1. Sebutkan tiga tujuan utama dari sebuah sistem operasi!

2. Apakah keuntungan utama dari multiprogramming?

3. Apakah perbedaan utama antara komputer mainframe dengan PC?

4. Untuk jenis operasi apakah DMA itu berguna? Jelaskan jawabannya!

5. Sebutkan kendala-kendala yang harus diatasi oleh programmer dalam menulis sistem operasi untuk

lingkungan waktu nyata!

6. Jelaskan perbedaan antara symmetric dan asymmetric multiprocessing. Sebutkan keuntungan dan kerugian

dari sistem multiprocessor.

7. Beberapa CPU menyediakan lebih dari dua mode operasi. Sebutkan dua kemungkinan penggunaan dari

mode tersebut?

8. Sebutkan dua kegunaan dari memory cache! Problem apakah yang dapat dipecahkan dan juga muncul

dengan adanya cache tersebut?

9. Apakah perbedaan antara trap dan interrupt? Sebutkan penggunaan dari setiap fungsi tersebut

10. Sebutkan 3 kelas komputer menurut jenis datanya!

1.6. Rujukan

Berikut merupakan rangkuman dari semua rujukan yang digunakan di bab ini.

Bibliograﬁ

[Morgan1992] K Morgan, “The RTOS Difference”, Byte, August 1992.

[Silberschatz2002] Abraham Silberschatz, Peter Galvin, dan Greg Gagne, 2002, Applied Operating Systems:

Sixth Edition, Edisi Keenam, John Wiley & Sons.

Catatan

1. Windows merupakan merek dagang terdaftar dari Microsoft.

2. GNU merupakan singkatan dari GNU is Not Unix, sedangkan Linux merupakan merek dagang dari Linus

Torvalds.

3. Internet Explorer merupakan merek dagang terdaftar dari Microsoft.

23Bab 2. Konsep Dasar Sistem Operasi

2.1. Struktur Sistem Operasi

Menurut Avi Silberschatz, Peter Galvin, dan Greg Gagne, memandang atau mengartikan apa itu sistem Operasi

bisa diketahui dari beberapa hal, diantaranya dengan mengetahui komponen-komponen sistemnya dan layanan

yang disediakan oleh sistem operasi.

2.1.1. Komponen-komponen Sistem

Tidak semua sistem operasi mempunyai struktur yang sama. Namun menurut Avi Silberschatz, Peter Galvin, dan

Greg Gagne, umumnya sebuah sistem operasi modern mempunyai komponen sebagai berikut:

• Managemen Proses.

• Managemen Memori Utama.

• Managemen Berkas.

• Managemen Sistem I/O.

• Managemen Penyimpanan Sekunder.

• Sistem Proteksi.

• Jaringan.

• Command-Interpreter System.

Sedangkan menurut A.S. Tanenbaum, sistem operasi mempunyai empat komponen utama, yaitu managemen

proses, input/output, managemen memori, dan sistem berkas.

2.1.2. Managemen Proses

Proses adalah sebuah program yang sedang dieksekusi. Sebuah proses membutuhkan beberapa sumber daya

untuk menyelesaikan tugasnya. Sumber daya tersebut dapat berupa CPU time, memori, berkas-berkas, dan

perangkat-perangkat I/O. Sistem operasi mengalokasikan sumber daya-sumber daya tersebut saat proses itu

diciptakan atau sedang diproses/dijalankan. Ketika proses tersebut berhenti dijalankan, sistem operasi akan

mendapatkan kembali semua sumber daya yang bisa digunakan kembali.

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

• Membuat dan menghapus proses pengguna dan sistem proses.

• Menunda atau melanjutkan proses.

• Menyediakan mekanisme untuk proses sinkronisasi.

• Menyediakan mekanisme untuk proses komunikasi.

• Menyediakan mekanisme untuk penanganan deadlock.

24Bab 2. Konsep Dasar Sistem Operasi

2.1.3. Managemen Memori Utama

Memori utama atau lebih dikenal sebagai memori adalah sebuah array yang besar dari word atau byte, yang

ukurannya mencapai ratusan, ribuan, atau bahkan jutaan. Setiap word atau byte mempunyai alamat tersendiri.

Memori utama berfungsi sebagai tempat penyimpanan instruksi/data yang akses datanya digunakan oleh CPU

dan perangkat I/O. Memori utama termasuk tempat penyimpanan data yang yang bersifat volatile -- tidak

permanen -- yaitu data akan hilang kalau komputer dimatikan.

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

• Menjaga track dari memori yang sedang digunakan dan siapa yang menggunakannya.

• Memilih program yang akan di-load ke memori.

2.1.4. Managemen Berkas

Berkas adalah kumpulan informasi yang berhubungan, sesuai dengan tujuan pembuat berkas tersebut. Umumnya

berkas merepresentasikan program dan data. Berkas dapat mempunyai struktur yang bersifat hirarkis (direktori,

volume, dll.). Sistem operasi mengimplementasikan konsep abstrak dari berkas dengan mengatur media

penyimpanan massa, misalnya tapes dan disk.

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

• Pembuatan dan penghapusan berkas.

• Pembuatan dan penghapusan direktori.

• Mendukung manipulasi berkas dan direktori.

• Memetakan berkas ke secondary-storage.

• Mem-back-up berkas ke media penyimpanan yang permanen (non-volatile).

2.1.5. Managemen Sistem I/O

Sering disebut device manager. Menyediakan device driver yang umum sehingga operasi I/O dapat seragam

(membuka, membaca, menulis, menutup). Contoh: pengguna menggunakan operasi yang sama untuk membaca

berkas pada perangkat keras, CD-ROM dan ﬂoppy disk.

Komponen Sistem Operasi untuk sistem I/O:

• Penyangga: menampung sementara data dari/ ke perangkat I/O.

• Spooling: melakukan penjadualan pemakaian I/O sistem supaya lebih eﬁsien (antrian dsb.).

• Menyediakan driver: untuk dapat melakukan operasi rinci untuk perangkat keras I/O tertentu.

2.1.6. Managemen 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 managemen disk seperti:

25Bab 2. Konsep Dasar Sistem Operasi

• free-space management.

• alokasi penyimpanan.

• penjadualan disk.

2.1.7. 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.

2.1.8. Jaringan

Sistem terdistribusi adalah sekumpulan prosesor yang tidak berbagi memori, atau clock. Setiap prosesor

mempunyai memori dan clock tersendiri. Prosesor-prosesor tersebut terhubung melalui jaringan komunikasi

Sistem terdistribusi menyediakan akses pengguna ke bermacam sumber-daya sistem. Akses tersebut

menyebabkan peningkatan kecepatan komputasi dan meningkatkan kemampuan penyediaan data.

2.1.9. Command-Interpreter System

Sistem Operasi menunggu instruksi dari pengguna (command driven). Program yang membaca instruksi dan

mengartikan control statements umumnya disebut: control-card interpreter, command-line interpreter dan

terkadang dikenal sebagai shell. Command-Interpreter System sangat bervariasi dari satu sistem operasi ke

sistem operasi yang lain dan disesuaikan dengan tujuan dan teknologi perangkat I/O yang ada. Contohnya: CLI,

Windows, Pen-based (touch), dan lain-lain.

2.2. Layanan Sistem Operasi, System Calls, dan System

Program

2.2.1. Layanan Sistem Operasi

Layanan sistem operasi dirancang untuk membuat pemrograman menjadi lebih mudah.

1. Pembuatan Program

Sistim operasi menyediakan berbagai fasilitas yang membantu programer dalam membuat program seperti

editor. Walaupun bukan bagian dari sistim operasi, tapi layanan ini diakses melalui sistim operasi.

2. Eksekusi Program

Sistem harus bisa me-load program ke memori, dan menjalankan program tersebut. Program harus bisa

menghentikan pengeksekusiannya baik secara normal maupun tidak (ada error).

3. Operasi I/O

Program yang sedang dijalankan kadang kala membutuhkan I/O. Untuk eﬁsiensi dan keamanan, pengguna

biasanya tidak bisa mengatur peranti I/O secara langsung, untuk itulah sistem operasi harus menyediakan

mekanisme dalam melakukan operasi I/O.

4. Manipulasi Sistem Berkas

Program harus membaca dan menulis berkas, dan kadang kala juga harus membuat dan menghapus berkas.

5. Komunikasi

Kadang kala sebuah proses memerlukan informasi dari proses yang lain. 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, tetapi dihubungkan oleh jaringan komputer. Komunikasi

dapat dilakukan dengan share-memory atau message-passing, dimana sejumlah informasi dipindahkan

antara proses oleh sistem operasi.

6. Deteksi Error

Sistem operasi harus selalu waspada terhadap kemungkinan error. Error dapat terjadi di CPU dan memori

perangkat keras, I/O, 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.

Disamping pelayanan diatas, sistem operasi juga menyediakan layanan lain. Layanan ini bukan untuk membantu

pengguna tapi lebih pada mempertahankan eﬁsiensi sistem itu sendiri. Layanan tambahan itu yaitu:

1. Alokasi Sumber Daya

Ketika beberapa pengguna menggunakan sistem atau beberapa program dijalankan secara bersamaan,

sumber daya harus dialokasikan bagi masing-masing pengguna dan program tersebut.

2. Accounting

Kita menginginkan agar jumlah pengguna yang menggunakan sumber daya, dan jenis sumber daya yang

digunakan selalu terjaga. Untuk itu maka diperlukan suatu perhitungan dan statistik. Perhitungan ini

diperlukan bagi seseorang yang ingin merubah konﬁgurasi sistem untuk meningkatkan pelayanan.

3. 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.

27Bab 2. Konsep Dasar Sistem Operasi

2.2.2. System Calls

Biasanya tersedia sebagai instruksi bahasa assembly. Beberapa sistem mengizinkan system calls dibuat langsung

dari program bahasa tingkat tinggi. Beberapa bahasa pemrograman (contoh: C, C++) telah didefenisikan untuk

menggantikan bahasa assembly untuk sistem pemrograman.

Tiga metoda umum yang digunakan dalam memberikan parameter kepada sistem operasi:

• Melalui register.

• Menyimpan parameter dalam block atau tabel pada memori dan alamat block tersebut diberikan sebagai

parameter dalam register.

• Menyimpan parameter (push) ke dalam stack oleh program, dan melakukan pop off pada stack oleh sistem

operasi.

Gambar 2-1. Memberikan parameter melalui tabel

Sumber: Silberschatz, 2003, hal. 65.

Jenis System Calls

Gambar 2-2. Eksekusi MS-DOS

Sumber: Silberschatz, 2003, hal. 68.

1. Kontrol Proses

System calls yang berhubungan dengan kontrol proses antara lain ketika penghentian pengeksekusian

program. Baik secara normal (end) maupun tidak normal (abort). Selama proses dieksekusi kadang kala

28Bab 2. Konsep Dasar Sistem Operasi

diperlukan untuk me-load atau mengeksekusi program lain, disini diperlukan lagi suatu system calls. Juga

ketika membuat suatu proses baru dan menghentikan sebuah proses. Ada juga system calls yang dipanggil

ketika kita ingin meminta dan merubah atribut dari suatu proses.

MS-DOS adalah contoh dari sistem single-tasking. MS-DOS menggunakan metoda yang sederhana dalam

menjalankan program aan tidak menciptakan proses baru. Program di-load ke dalam memori, kemudian

program dijalankan.

Berkeley Unix adalah contoh dari sistem multi-tasking. Command Interpereter masih tetap bisa dijalankan

ketika program lain dieksekusi.

2. Managemen Berkas

System calls yang berhubungan dengan berkas sangat diperlukan. Seperti ketika kita ingin membuat atau

menghapus suatu berkas. Atau ketika ingin membuka atau menutup suatu berkas yang telah ada, membaca

berkas tersebut, dan menulis berkas itu. System calls juga diperlukan ketika kita ingin mengetahui atribut

dari suatu berkas atau ketika kita juga ingin merubah atribut tersebut. Yang termasuk atribut berkas adalah

nama berkas, jenis berkas, dan lain-lain.

Ada juga system calls yang menyediakan mekanisme lain yang berhubungan dengan direktori atau sistim

berkas secara keseluruhan. Jadi bukan hanya berhubungan dengan satu spesiﬁk berkas. Contohnya membuat

atau menghapus suatu direktori, dan lain-lain.

3. Managemen Peranti

Program yang sedang dijalankan kadang kala memerlukan tambahan sumber daya. Jika banyak pengguna

yang menggunakan sistem, maka jika memerlukan tambahan sumber daya maka harus meminta peranti

terlebih dahulu. Dan setelah selesai penggunakannnya harus dilepaskan kembali. Ketika sebuah peranti telah

diminta dan dialokasikan maka peranti tersebut bisa dibaca, ditulis, atau direposisi.

4. Informasi Maintenance

Beberapa system calls disediakan untuk membantu pertukaran informasi antara pengguna dan sistem

operasi. Contohnya system calls untuk meminta dan mengatur waktu dan tanggal. Atau meminta informasi

tentang sistem itu sendiri, seperti jumlah pengguna, jumlah memori dan disk yang masih bisa digunakan,

dan lain-lain. Ada juga system calls untuk meminta informasi tentang proses yang disimpan oleh sistem dan

system calls untuk merubah (reset) informasi tersebut.

5. Komunikasi

Dua model komunikasi:

• Message-passing

Pertukaran informasi dilakukan melalui fasilitas komunikasi antar proses yang disediakan oleh sistem

operasi.

• shared-memory

Proses menggunakan memori yang bisa digunakan oleh berbagai proses untuk pertukaran informasi

dengan membaca dan menulis data pada memori tersebut.

29Bab 2. Konsep Dasar Sistem Operasi

Dalam message-passing, sebelum komunikasi dapat dilakukan harus dibangun dulu sebuah koneksi. Untuk

itu diperlukan suatu system calls dalam pengaturan koneksi tersebut, baik dalam menghubungkan koneksi

tersebut maupun dalam memutuskan koneksi tersebut ketika komunikasi sudah selesai dilakukan. Juga

diperlukan suatu system calls untuk membaca dan menulis pesan (message) agar pertukaran informasi dapat

dilakukan.

Gambar 2-3. Multi program pada Unix

Sumber: Silberschatz, 2003, hal. 69.

Gambar 2-4. Mekanisme komunikasi

Sumber: Silberschatz, 2003, hal. 72.

2.2.3. System Program

System program menyediakan lingkungan yang memungkinkan pengembangan program dan eksekusi berjalan

dengan baik.

Dapat dikategorikan:

30Bab 2. Konsep Dasar Sistem Operasi

• Managemen/manipulasi Berkas

Membuat, menghapus, copy, rename, print, memanipulasi berkas dan direktori.

• Informasi status

Beberapa program meminta informasi tentang tanggal, jam, jumlah memori dan disk yang tersedia, jumlah

pengguna dan informasi lain yang sejenis.

• Modiﬁkasi berkas

Membuat berkas dan memodiﬁkasi isi berkas yang disimpan pada disk atau tape.

• Pendukung bahasa pemrograman

Kadang kala compiler, assembler, interpreter dari bahasa pemrograman diberikan kepada pengguna dengan

bantuan sistem operasi.

• Loading dan eksekusi program

Ketika program di-assembly atau di-compile, program tersebut harus di-load ke dalam memori untuk

dieksekusi. Untuk itu sistem harus menyediakan absolute loaders, relocatable loaders, linkage editors, dan

overlay loaders.

• Komunikasi

Menyediakan mekanisme komunikasi antara proses, pengguna, dan sistem komputer yang berbeda. Sehingga

pengguna bisa mengirim pesan, browse web pages, mengirim e-mail, atau mentransfer berkas.

Umumnya sistem operasi dilengkapi oleh system-utilities atau program aplikasi yang di dalamnya termasuk web

browser, word prossesor dan format teks, sistem database, games. System program yang paling penting adalah

command interpreter yang mengambil dan menerjemahkan user-speciﬁed command selanjutnya.

2.3. Struktur Sistem

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 dimodiﬁkasi. Pada bab ini,

kita akan membahas cara komponen-komponen ini dihubungkan satu sama lain. Menurut Avi Silberschatz, Peter

Galvin, dan Greg Gagne, ada tiga cara yaitu:

• Struktur Sederhana

• Pendekatan Berlapis

• Mikrokernel

Sedangkan menurut William Stallings, kita bisa memandang sistem sebagai seperangkat lapisan. Tiap lapisan

menampilkan bagian fungsi yang dibutuhkan oleh sistem operasi. Bagian yang terletak pada lapisan yang lebih

rendah akan menmpilkan fungsi yang lebih primitif dan menyimpan detail fungsi tersebut.

31Bab 2. Konsep Dasar Sistem Operasi

2.3.1. Struktur Sederhana

Banyak sistem yang tidak terstruktur dengan baik, sehingga sistem operasi seperti ini dimulai dengan sistem

yang lebih kecil, sederhana, dan terbatas. Kemudian berkembang dengan cakupan yang original. Contoh sistem

seperti ini adalah MS-DOS, yang disusun untuk mendukung fungsi yang banyak pada ruang yang sedikit karena

keterbatasan perangkat keras untuk menjalankannya.

Contoh sistem lainnya adalah UNIX, yang terdiri dari dua bagian yang terpisah, yaitu kernel dan program

sistem. Kernel selanjutnya dibagi dua bagian, yaitu antarmuka dan device drivers. Kernel mendukung sistem

berkas, penjadualan CPU, managemen memori, dan fungsi sistem operasi lainnya melalui system calls.

2.3.2. Pendekatan Berlapis

Sistem operasi dibagi menjadi sejumlah lapisan yang masing-masing dibangun diatas lapisan yang lebih rendah.

Lapisan yang lebih rendah menyediakan layanan untuk lapisan yang lebih tinggi. Lapisan yang paling bawah

adalah perangkat keras, dan yang paling tinggi adalah user-interface.

Gambar 2-5. Lapisan pada Sistem Operasi

Sumber: Silberschatz, 2003, hal. 77.

Sebuah lapisan adalah implementasi dari objek abstrak yang merupakan enkapsulasi dari data dan operasi yang

bisa memanipulasi data tersebut. Keuntungan utama dengan sistem ini adalah modularitas. Pendekatan ini

mempermudah debug dan veriﬁkasi sistem. Lapisan pertama bisa di debug tanpa mengganggu sistem yang lain

karena hanya menggunakan perangkat keras dasar untuk implementasi fungsinya. Bila terjadi error saat

debugging sejumlah lapisan, error pasti pada lapisan yang baru saja di debug, karena lapisan dibawahnya sudah

di debug.

Sedangkan 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. Lapisan ini

mendukung dasar multi-programming pada CPU.

• Lapisan 1

32Bab 2. Konsep Dasar Sistem Operasi

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. Pada lapis ini masing-masing

proses secara efektif memiliki opertor console sendiri.

• Lapisan 3

Mengatur peranti I/O dan menampung informasi yang mengalir dari dan ke proses tersebut.

• Lapisan 4

Tempat program pengguna. Pengguna tidak perlu memikirkan tentang proses, memori, console, atau

managemen I/O.

• Lapisan 5

Merupakan operator sistem.

Menurut Stallings, model tingkatan sistem operasi yang mengaplikasikan prinsip ini dapat dilihat pada tabel

berikut, yang terdiri dari level-level dibawah ini:

33Bab 2. Konsep Dasar Sistem Operasi

Gambar 2-6. Tabel Level pada Sistem Operasi

Sumber: Stallings, 2001, hal. 69.

• Level 1

Terdiri dari sirkuit elektronik dimana objek yang ditangani adalah register memory cell, dan gerbang logika.

Operasi pada objek ini seperti membersihkan register atau membaca lokasi memori.

• Level 2

Pada level ini adalah set instruksi pada prosesor. Operasinya adalah instruksi bahasa-mesin, seperti

menambah, mengurangi, load dan store.

• Level 3

Tambahan konsep prosedur atau subrutin ditambah operasi call atau return.

• Level 4

34Bab 2. Konsep Dasar Sistem Operasi

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. Meskipun 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 5

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.

• Level 6

Mengatasi penyimpanan sekunder dari komputer. Level ini untuk menjadualkan operasi dan menanggapi

permintaan proses dalam melengkapi suatu proses.

• Level 7

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 objek eksternal seperti peranti bagian luar, jaringan, dan sisipan komputer kepada jaringan.

• 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.

• Level 9

Mendukung penyimpanan jangka panjang yang disebut dengan berkas. Pada level ini, data dari penyimpanan

sekunder ditampilkan pada tingkat abstrak, panjang variabel yang terpisah. Hal ini bertentangan tampilan

yang berorientasikan perangkat keras dari penyimpanan sekunder.

• Level 10

Menyediakan akses ke peranti eksternal menggunakan antarmuka standar.

• Level 11

Bertanggung-jawab mempertahankan hubungan antara internal dan eksternal identiﬁer dari sumber daya dan

objek sistem. Eksternal identiﬁer adalah nama yang bisa dimanfaatkan oleh aplikasi atau pengguna. Internal

35Bab 2. Konsep Dasar Sistem Operasi

identiﬁer adalah alamat atau indikasi lain yang bisa digunakan oleh level yang lebih rendah untuk meletakkan

dan mengontrol objek.

• Level 12

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 objek 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.

• Level 13

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:

1. 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.

2. Sistem operasi

Lebih berhubungan kepada programmer. Lapisan ini mencakup lapisan 2 menurut Tanenbaum, dan level 5

sampai dengan level 7 menurut Stallings.

3. Kelengkapan

Lebih berhubungan kepada programmer. Lapisan ini mencakup lapisan 3 menurut Tanenbaum, dan level 8

sampai dengan level 11 menurut Stallings.

4. 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.

36Bab 2. Konsep Dasar Sistem Operasi

Gambar 2-7. Lapisan Sistem Operasi secara umum

Sumber: Stallings, 2001, hal. 46.

Salah satu kesulitan besar dalam sistem terlapis disebabkan karena sebuah lapisan hanya bisa menggunakan

lapisan-lapisan dibawahnya, misalnya: backing-store driver, normalnya diatas penjadual CPU sedangkan pada

sistem yang besar, penjadual CPU punya informasi tentang proses yang aktif yang ada di memori. Oleh karena

itu, info ini harus dimasukkan dan dikeluarkan dari memori, sehingga membutuhkan backing-store driver

dibawah penjadual CPU. Kesulitan lainnya adalah paling tidak eﬁsien dibandingkan tipe lain. Ketika pengguna

mengeksekusi I/O, akan mengeksekusi lapisan I/O, lapisan managemen memori, yang memanggil lapisan

penjadual CPU.

2.3.3. Mikrokernel

Metode ini menyusun sistem operasi dengan menghapus semua komponen yang tidak esensial dari kernel, dan

mengimplementasikannya sebagai program sistem dan level pengguna. Hasilnya kernel yang lebih kecil. Pada

umumnya mikrokernel mendukung proses dan menagemen memori yang minimal, sebagai tambahan utnuk

fasilitas komunikasi.

Fungsi utama mikrokernel adalah mendukung fasilitas komunikasi antara program klien dan bermacam-macam

layanan yang juga berjalan di user space. Komunikasi yang dilakukan secara tidak langsung, didukung oleh

sistem message passing, dengan bertukar pesan melalui mikrokernel.

Salah satu keuntungan mikrokernel adalah ketika layanan baru akan ditambahkan ke user space, kernel tidak

perlu dimodiﬁkasi. Kalau pun harus, perubahan akan lebih sedikit. Hasil sistem operasinya lebih mudah untuk

ditempatkan pada suatu desain perangkat keras ke desain lainnya. Mikrokernel juga mendukung keamanan

reliabilitas lebih, karena kebanyakan layanan berjalan sebagai pengguna proses. Jika layanan gagal, sistem

operasi lainnya tetap terjaga. Beberapa sistem operasi yang menggunakan metode ini adalah TRU64 UNIX,

MacOSX, dan QNX.

37Bab 2. Konsep Dasar Sistem Operasi

2.4. Mesin Virtual, Desain Sistem dan Implementasinya, dan

System Generation

2.4.1. Mesin Virtual Java

Pada dasarnya, sistem komputer dibangun atas lapisan-lapisan (layers). Perangkat keras adalah lapisan terendah.

Kernel yang berada di lapisan atasnya menggunakan instruksi perangkat keras untuk menciptakan seperangkat

system calls yang dapat digunakan oleh komponen-komponen lain yang berada pada level di atasnya. Sistem

program pada level di atasnya dapat menggunakan system call dan perangkat keras seolah-olah mereka berada

pada level yang sama.

Meski sistem program berada di level tertinggi, program aplikasi bisa melihat segala sesuatu di bawahnya (pada

tingkatan) seakan mereka adalah bagian dari mesin. Pendekatan dengan lapisan-lapisan inilah yang diambil

sebagai kesimpulan logis pada konsep mesin virtual atau virtual machine (VM). Pendekatan VM menyediakan

sebuah antarmuka yang identik dengan underlying bare hardware. VM dibuat dengan pembagian sumber daya

oleh physical computer. VM perangkat lunak membutuhkan ruang pada disk untuk menyediakan memori virtual

dan spooling sehingga perlu ada disk virtual.

Meski sangat berguna, VM sulit untuk diimplementasikan. Banyak hal yang dibutuhkan untuk menyediakan

duplikat yang tepat dari underlying machine. VM dapat dieksekusi pada only user mode sehingga kita harus

mempunyai virtual user mode sekaligus virtual memory mode yang keduanya berjalan di physical user mode.

Ketika instruksi yang hanya membutuhkan virtual user mode dijalankan, ia akan mengubah isi register yang

berefek pada virtual monitor mode sehingga dapat memulai ulang VM tersebut. Sebuah instruksi I/O yang

membutuh waktu 100 ms, dengan menggunakan VM bisa dieksekusi lebih cepat karena spooling atau lebih

lambat karena interpreter. Terlebih lagi, CPU menjadi multiprogrammed di antara banyak VM. Jika setiap user

diberi 1 VM, dia akan bebas menjalankan sistem operasi (kernel) yang diinginkan pada VM tersebut.

Selain kekurangan yang telah disebutkan diatas, jelas VM memiliki kelebihan-kelebihan, yaitu: Keamanan yang

terjamin karena VM mempunyai perlindungan lengkap pada berbagai sistem sumber daya, tidak ada pembagian

resources secara langsung. Pembagian disk mini dan jaringan diimplementasikan dalam perangkat lunak. Sistem

VM adalah kendaraan yang sempurna untuk penelitian dan pengembangan Sistem Operasi. Dengan VM,

perubahan satu bagian dari mesin dijamin tidak akan mengubah komponen lainnya.

Mesin Virtual Java atau Java Virtual Machine (JVM) terdiri dari sebuah kelas loader dan java interpreter yang

mengeksekusi the architecture-neutral bytecodes. Java interpreter bisa berupa perangkat lunak yang

menginterpretasikan kode byte setiap waktu atau hanya Just-In-Time (JIT) yang mengubah architecture-neutral

bytecodes menjadi bahasa mesin lokal. Interpreter bisa juga diimplementasikan pada sebuah chip perangkat

keras. Instance dari JVM dibentuk ketika aplikasi java atau applet dijalankan. JVM mulai berjalan saat method

main dipanggil. Pada applet, JVM menciptakan method main sebelum membuat applet itu sendiri.

Java Development Environment terdiri dari sebuah Compile Time Environment dan RunTime Environment.

Compile berfungsi mengubah java sourcecode menjadi kode byte. Sedangkan RunTime merupakan Java

Platform untuk sistem Host.

2.4.2. Desain Sistem dan Implementasinya

Desain sistem memiliki masalah dalam menentukan tujuan dan spesiﬁkasi sistem. Pada level paling tinggi,

desain sistem akan dipengaruhi oleh pilihan perangkat keras dan jenis sistem. Kebutuhannya akan lebih sulit

untuk dispesiﬁkasikan. Kebutuhan terdiri dari target user dan target sistem. User menginginkan sistem yang

nyaman digunakan, mudah dipelajari, dapat dipercaya, aman, dan cepat. Namun itu semua tidaklah signiﬁkan

untuk desain sistem. Orang yang mendesain ingin sistem yang mudah didesain, diimplementasikan, ﬂeksibel,

38Bab 2. Konsep Dasar Sistem Operasi

dapat dipercaya, bebas eror, eﬁsien. Sampai saat ini belum ada solusi yang pas untuk menentukan kebutuhan dari

sistem operasi. Lain lingkungan, lain pula kebutuhannya.

Mekanisme dan Kebijakan

Mekanisme menentukan bagaimana melakukan sesuatu. Kebijakan menentukan apa yang akan

dilakukan.Pemisahan antara mekanisme dan kebijakan sangatlah penting untuk ﬂeksibilitas. Perubahan

kebijakan akan membutuhkan deﬁnisi ulang pada beberapa parameter sistem, bahkan bisa mengubah mekanisme

yang telah ada. Sistem operasi Microkernel-based menggunakan pemisahan mekanisme dan kebijakan secara

ekstrim dengan mengimplementasikan perangkat dari primitive building blocks. Semua aplikasi mempunyai

antarmuka yang sama karena antarmuka dibangun dalam kernel.

Kebijakan penting untuk semua alokasi sumber daya dan penjadualan problem. Perlu atau tidaknya sistem

mengalokasikan sumber daya, kebijakan yang menentukan. Tapi bagaimana dan apa, mekanismelah yang

menentukan.

Implementasi

Umumnya sistem operasi ditulis dalam bahasa rakitan, tapi sekarang ini sering ditulis dalam bahasa tingkat

tinggi. Keuntungannya adalah kodenya bisa ditulis lebih cepat, lebih padat, mudah dimengerti dan di-debug.

Sistem operasi mudah diport (dipindahkan ke perangkat keras lain). Kerugiannya adalah mengurangi kecepatan

dan membutuhkan tempat penyimpanan yang lebih banyak.

2.4.3. System Generation

Adalah mungkin untuk mendesign, mengkode, dan megimplementasikan sebuah sistem operasi khusus untuk

satu mesin di suatu site. Pada umumnya sistem operasi dibuat untuk berjalan pada beberapa kelas mesin di

berbagai site dan berbagai konﬁgurasi peripheral. Kemudian, sistem dikonﬁgurasikan untuk masing-masing

komputer, untuk site yang spesiﬁk. Proses ini terkadang disebut sebagai System Generation.

Sistem program membaca dari berkas yang diberikan atau mungkin bertanya pada operator tentang informasi

yang berhubungan dengan perangkat keras tersebut, antara lain adalah sebagai berikut:

• CPU apa yang digunakan, pilihan yang diinstall?

• Berapa banyak memori yang tersedia?

• Peralatan yang tersedia?

• Pilihan Sistem operasi apa yang diinginkan atau parameter yang digunakan?

Satu kali informasi didapat, bisa digunakan dengan berbagai cara.

2.5. Rangkuman

Pada umumnya, komponen sistem operasi terdiri dari managemen proses, managemen memori utama,

managemen berkas, managemen sistem I/O, managemen penyimpanan sekunder, sistem proteksi, jaringan dan

Command-Interpreter System.

39Bab 2. Konsep Dasar Sistem Operasi

Layanan sistem operasi dirancang untuk membuat programming menjadi lebih mudah. Sistem operasi

mempunyai lima layanan utama dan tiga layanan tambahan. System calls ada lima jenis. System program

menyediakan environment yang memungkinkan pengembangan program dan eksekusi berjalan dengan baik.

Komponen-komponen sistem operasi dapat dihubungkan satu sama lain dengan tiga cara. Pertama, dengan

struktur sederhana, kemudian berkembang dengan cakupan yang original. Kedua, dengan pendekatan terlapis

atau level. Lapisan yang lebih rendah menyediakan layanan untuk lapisan yang lebih tinggi. Model sistem

operasi seperti ini terdiri dari tiga belas level. Ketiga, dengan metode mikrokernel, dimana sistem operasi

disusun dalam bentuk kernel yang lebih kecil.

Penggunaan mesin virtual amat berguna, tapi sulit untuk diimplementasikan. Sebagaimana perangkat-perangkat

lainnya, penggunaan mesin virtual ini memiliki kelebihan dan kekurangan. Masalah utama dari desain sistem

adalah menentukan kebijakan dan mekanisme yang sesuai dengan keinginan pengguna dan pendisainnya. System

generation adalah proses mengkonﬁgurasikan sistem untuk masing-masing komputer.

2.6. Latihan

1. Sebutkan komponen-komponen Sistem Operasi!

2. Sebutkan aktivitas yang dilakukan oleh sistem operasi yang berkaitan dengan managemen proses!

3. Sebutkan aktivitas yang dilakukan oleh sistem operasi yang berkaitan dengan managemen berkas!

4. Jelaskan apa yang dimaksud dengan Command-Interpreter System!

5. Apakah tujuan dari System calls?

6. Sebutkan lima layanan yang disediakan oleh sistem operasi!

7. Sebutkan tujuan dari system program!

8. Jelaskan dua model komunikasi pada sistem operasi!

9. Sebutkan keuntungan dalam penggunaan sistem lapisan! Jelaskan!

10. Jelaskan salah satu kesulitan besar dalam penggunaan sistem lapisan !

11. Sebutkan beberapa objek-objek yang ada pada level 2 sistem lapisan!

12. Sebutkan cara-cara yang dipakai untuk membuat alamat logis yang dilakukan pada level 7!

13. Sebutkan salah satu keuntungan mikrokernel!

14. Sebutkan keuntungan dan kelebihan menggunakan mesin virtual!

15. Jelaskan masalah utama dari desain sistem!

16. Jelaskan perbedaan mekanisme dan kebijakan!

2.7. Rujukan

Abraham Silberschatz, Peter Galvin, Greg Gagne.2003. Operating System Concepts, Sixth Edition.John Wiley &

Sons.

Andrew S Tanenbaum, Albert S Woodhull.1997.Operating System Design and Implementation, Second Edition.

Prentice Hall.

Andrew S Tanenbaum.2001.Modern Operating System, Second Edition.Prentice Hall.

40Bab 2. Konsep Dasar Sistem Operasi

William Stallings.2001.Operating Systems, Fourth Edition. Prentice Hall.

http://bebas.vlsm.org/v06/Kuliah/SistemOperasi/ BUKU/SistemOperasi/x395.html

41Bab 3. Proses dan Penjadualan

3.1. Konsep Proses

Jika kita berdiskusi mengenai sistem operasi, maka akan timbul sebuah pertanyaan yaitu mengenai istilah apa

yang tepat untuk menyebut semua kegiatan yang dilakukan oleh CPU. Sistem batch mengeksekusi jobs

sebagaimana suatu sistem time-share menggunakan program pengguna (user programs) atau tasks. Bahkan pada

sistem dengan pengguna tunggal pun, seperti pada Microsoft Windows dan Macintosh OS, seorang pengguna

mampu menjalankan beberapa program pada saat yang sama, contohnya Word Processor, Web Browser, dan

paket e-mail. Bahkan jika pengguna hanya dapat menjalankan satu program pada satu waktu, sistem operasi

perlu untuk mendukung aktivitas program internalnya sendiri, seperti managemen memori. Dalam banyak hal,

seluruh aktivitas ini adalah serupa, maka kita menyebut seluruh program itu proses-proses.

Istilah job dan proses digunakan hampir dapat dipertukarkan pada tulisan ini. Walau kami sendiri lebih

menyukai istilah proses, banyak teori dan terminologi sistem operasi dikembangkan selama suatu waktu ketika

aktivitas utama sistem operasi adalah job processing. Akan membingungkan jika kita menghindari penggunaan

istilah yang telah diterima oleh masyarakat yang memasukkan kata job hanya karena proses memiliki istilah job

sebagai pengganti atau pendahulunya.

3.1.1. Deﬁnisi Proses

Secara tidak langsung, proses merupakan program yang sedang dieksekusi. Menurut Silberschatz, suatu proses

adalah lebih dari sebuah kode program, yang terkadang disebut text section. Proses juga mencakup program

counter, yaitu sebuah stack untuk menyimpan alamat dari instruksi yang akan dieksekusi selanjutnya dan

selama proses dieksekusi seperti parameter metoda, alamat return dan variabel lokal, dan sebuah data section

yang menyimpan variabel global.

Sama halnya dengan Silberschatz, Tanenbaum juga berpendapat bahwa proses adalah sebuah program yang

dieksekusi yang mencakup program counter, register, dan variabel di dalamnya.

Kami tekankan bahwa program itu sendiri bukanlah sebuah proses; suatu program adalah satu entitas pasif;

seperti isi dari sebuah berkas yang disimpan didalam disket. Sedangkan sebuah proses dalam suatu entitas aktif,

dengan sebuah program counter yang menyimpan alamat instruksi selanjut yang akan dieksekusi dan

seperangkat sumber daya (resource) yang dibutuhkan agar sebuah proses dapat dieksekusi.

Untuk mempermudah kita membedakan program dengan proses, kita akan menggunakan analogi yang diberikan

oleh Tanenbaum. Misalnya ada seorang tukang kue yang ingin membuat kue ulang tahun untuk anaknya. Tukang

kue tersebut memiliki resep kue ulang tahun dan bahan-bahan yang dibutuhkan untuk membuat kue ulang tahun

di dapurnya seperti: tepung terigu, telur, gula, bubuk vanila dan bahan-bahan lainnya. Dalam analogi ini, resep

kue ulang tahun adalah sebuah program, si tukang kue tersebut adala prosesor (CPU), dan bahan-bahan untuk

membuat kue tersebut adalah data input. Sedangkan proses-nya adalah kegiatan sang tukang kue untuk membaca

resep, mengolah bahan, dan memanggang kue tersebut.

Walau dua proses dapat dihubungkan dengan program yang sama, program tersebut dianggap dua urutan

eksekusi yang berbeda. Sebagai contoh, beberapa pengguna dapat menjalankan salinan yang berbeda pada mail

program, atau pengguna yang sama dapat meminta banyak salinan dari program editor. Tiap-tiap proses ini

adakah proses yang berbeda dan walau bagian text-section adalah sama, data section-nya bervariasi. Adalah

umum untuk memiliki proses yang menghasilkan banyak proses begitu ia bekerja. Hal ini akan dijelaskan lebih

detail pada Bagian 3.4.1.

42Bab 3. Proses dan Penjadualan

3.1.2. Status Proses

Bila sebuah proses dieksekusi, maka statusnya akan berubah-ubah. Status dari sebuah proses mencerminkan

aktivitas atau keadaan dari proses itu sendiri. Berikut ini adalah status-status yang mungkin dimiliki sebuah

proses menurut Tanenbaum:

• Running: pada saat menggunakan CPU pada suatu waktu.

• Ready: proses diberhentikan sementara karena menunggu proses lain untuk dieksekusi.

• Blocked: tidak dijalankan sampai event dari luar, yang berhubungan dengan proses tersebut terjadi.

Sedangkan menurut Silberschatz, terdapat lima macam jenis status yang mungkin dimiliki oleh suatu proses:

• New: status yang dimiliki pada saat proses baru saja dibuat.

• Running: status yang dimiliki pada saat instruksi-instruksi dari sebuah proses dieksekusi.

• Waiting: status yang dimiliki pada saat proses menunggu suatu event (contohnya: proses I/O).

• Ready: status yang dimiliki pada saat proses siap untuk dieksekusi oleh prosesor.

• Terminated: status yang dimiliki pada saat proses telah selesai dieksekusi.

Nama-nama tersebut adalah berdasar opini, istilah tersebut bervariasi di sepanjang sistem operasi. Keadaan yang

mereka gambarkan ditemukan pada seluruh sistem. Namun, pada sistem operasi tertentu lebih baik

menggambarkan keadaan/status proses. Penting untuk diketahui bahwa hanya satu proses yang dapat berjalan

pada prosesor mana pun pada satu waktu. Namun, banyak proses yang dapat berstatus ready atau waiting.

Keadaan diagram yang berkaitan dengan keadaan tersebut dijelaskan pada Gambar 3-1.

Gambar 3-1. Status Proses

Sumber: http://bebas.vlsm.org/v06/Kuliah/SistemOperasi/BUKU/SistemOperasi/img/4-1.png; per Desember

2003.

Ada tiga kemungkinan bila sebuah proses memiliki status running:

43Bab 3. Proses dan Penjadualan

• Jika program telah selesai dieksekusi maka status dari proses tersebut akan berubah menjadi Terminated.

• Jika waktu yang disediakan oleh OS untuk proses tersebut sudah habis maka akan terjadi interrupt dan proses

tersebut kini berstatus Ready.

• Jika suatu event terjadi pada saat proses dieksekusi (seperti ada request I/O) maka proses tersebut akan

menunggu event tersebut selesai dan proses berstatus Waiting.

3.1.3. Process Control Block

Tiap proses digambarkan dalam sistem operasi oleh sebuah process control block (PCB) - juga disebut sebuah

control block. Sebuah PCB ditunjukkan dalam Gambar 3-2. PCB berisikan banyak bagian dari informasi yang

berhubungan dengan sebuah proses yang spesiﬁk, termasuk hal-hal di bawah ini:

• Status proses: status mungkin, new, ready, running, waiting, halted, dan juga banyak lagi.

• Program counter: suatu stack yang berisi alamat dari instruksi selanjutnya untuk dieksekusi untuk proses ini.

• CPU register: Register bervariasi dalam jumlah dan jenis, tergantung pada rancangan komputer. Register

tersebut termasuk accumulator, register indeks, stack pointer, general-purposes register, ditambah code

information pada kondisi apa pun. Beserta dengan program counter, keadaan/status informasi harus disimpan

ketika gangguan terjadi, untuk memungkinkan proses tersebut berjalan/bekerja dengan benar setelahnya (lihat

Gambar 3-3).

• Informasi managemen memori: Informasi ini dapat termasuk suatu informasi sebagai nilai dari dasar dan batas

operasi (lihat Bab 5).

• Informasi pencatatan: Informasi ini termasuk jumlah dari CPU dan waktu riil yang digunakan, batas waktu,

jumlah akun jumlah job atau proses, dan banyak lagi.

• Informasi status I/O: Informasi termasuk daftar dari perangkat I/O yang di gunakan pada proses ini, suatu

daftar berkas-berkas yang sedang diakses dan banyak lagi.

• PCB hanya berfungsi sebagai tempat penyimpanan informasi yang dapat bervariasi dari proses yang satu

dengan yang lain.

Gambar 3-2. Process Control Block

Sumber: http://bebas.vlsm.org/v06/Kuliah/SistemOperasi/BUKU/SistemOperasi/img/4-2.png; per Desember

2003.

45Bab 3. Proses dan Penjadualan

Gambar 3-3. Status Proses

Sumber: http://bebas.vlsm.org/v06/Kuliah/SistemOperasi/BUKU/SistemOperasi/img/4-3.png; per Desember

2003.

3.1.4. Threads

Model proses yang didiskusikan sejauh ini telah menunjukkan bahwa suatu proses adalah sebuah program yang

menjalankan eksekusi thread tunggal. Sebagai contoh, jika sebuah proses menjalankan sebuah program Word

Processor, ada sebuah thread tunggal dari instruksi-instruksi yang sedang dilaksanakan.

Kontrol thread tunggal ini hanya memungkinkan proses untuk menjalankan satu tugas pada satu waktu. Banyak

sistem operasi modern telah memiliki konsep yang dikembangkan agar memungkinkan sebuah proses untuk

memiliki eksekusi multi-threads, agar dapat secara terus menerus mengetik dan menjalankan pemeriksaan ejaan

didalam proses yang sama, maka sistem operasi tersebut memungkinkan proses untuk menjalankan lebih dari

satu tugas pada satu waktu. Pada Bagian 3.5, thread akan dibahas proses multi-threaded lebih lanjut.

46Bab 3. Proses dan Penjadualan

3.2. Penjadualan Proses

Multiprogramming bertujuan untuk memaksimalkan penggunaan CPU dengan cara mengatur alokasi waktu

yang digunakan oleh CPU, sehingga proses berjalan sepanjang waktu dan memperkecil waktu idle. Untuk sistem

yang bersifat prosesor tunggal (uniprosesor), hanya ada satu proses yang dapat berjalan setiap waktunya. Jika

proses yang ada lebih dari satu, maka proses yang lain harus menunggu sampai CPU bebas dan siap untuk

dijadualkan kembali.

3.2.1. Queue Scheduling

Ketika sebuah proses memasuki sistem, proses itu diletakkan di dalam job queue. Pada antrian ini terdapat

seluruh proses yang berada dalam sistem. Sedangkan proses yang berada pada memori utama, siap dan

menunggu untuk mengeksekusi disimpan dalam sebuah daftar yang bernama ready queue. Antrian ini biasanya

disimpan sebagai linked list. Header dari ready queue berisi pointer untuk PCB pertama dan PCB terakhir pada

list. Setiap PCB memiliki pointer ﬁeld yang menunjuk kepada PCB untuk proses selanjutnya dalam ready queue.

Sistem operasi juga memiliki antrian lain. Ketika sebuah proses dialokasikan ke CPU, proses tersebut berjalan

sebentar lalu berhenti, di-interupsi, atau menunggu suatu hal tertentu, seperti selesainya suatu permintaan I/O.

Dalam permintaan I/O, dapat saja yang diminta itu adalah tape drive, atau peralatan yang di-share secara

bersama-sama, seperti disk. Karena ada banyak proses dalam sistem, disk dapat saja sibuk dengan permintaan

I/O dari proses lainnya. Untuk itu proses tersebut mungkin harus menunggu disk tersebut. Daftar dari

proses-proses yang menunggu peralatan I/O tertentu disebut dengan device queue. Tiap peralatan memiliki

device queue-nya masing-masing (Gambar 3-4).

47Bab 3. Proses dan Penjadualan

Gambar 3-4. Device Queue

Sumber: http://bebas.vlsm.org/v06/Kuliah/SistemOperasi/BUKU/SistemOperasi/img/4-4.png; per Desember

2003.

Penjadualan proses dapat direpresentasikan secara umum dalam bentuk diagram antrian, seperti yang

ditunjukkan oleh Gambar 3-5. Setiap kotak segi empat menunjukkan sebuah antrian. Dua tipe antrian

menunjukan antrian yang siap dan seperangkat device queues. Lingkaran menunjukkan sumber daya yang

melayani antrian, dan tanda panah mengindikasikan alur dari proses-proses yang ada dalam sistem.

48Bab 3. Proses dan Penjadualan

Gambar 3-5. Diagram Antrian

Sumber: http://bebas.vlsm.org/v06/Kuliah/SistemOperasi/BUKU/SistemOperasi/img/4-5.png; per Desember

2003.

Sebuah proses baru pertama-tama diletakkan dalam ready queue. Proses tersebut menunggu di dalam ready

antrian sampai dia dipilih untuk eksekusi, atau dengan kata lain di-dispatched. Begitu proses tersebut

dialokasikan ke CPU dan sedang berjalan, beberapa kemungkinan di bawah ini dapat terjadi:

• Proses tersebut mengeluarkan permintaan I/O, lalu ditempatkan dalam sebuah antrian I/O.

• Proses tersebut dapat membuat sub proses yang baru dan menunggu untuk di-terminasi.

• Proses tersebut dapat dikeluarkan secara paksa dari CPU, sebagai hasil dari suatu interupsi, dan diletakkan

kembali dalam ready queue.

Pada dua kemungkinan pertama (proses meminta I/O atau membuat sub proses baru), proses berganti keadaan

dari waiting state menjadi ready state, lalu diletakkan kembali dalam ready queue. Proses akan meneruskan

siklus ini sampai dia di-terminasi, yaitu saat dimana proses tersebut dikeluarkan dari seluruh antrian yang ada

dan memiliki PCB-nya sendiri dan seluruh sumber daya yang dia gunakan dialokasikan kembali.

3.2.2. Scheduler

Sebuah proses berpindah-pindah di antara berbagai penjadualan antrian seumur hidupnya. Sistem operasi harus

49Bab 3. Proses dan Penjadualan

memilih dan memproses antrian-antrian ini berdasarkan kategorinya dengan cara tertentu. Oleh karena itu,

proses seleksi ini harus dilakukan oleh scheduler yang tepat.

Dalam sistem batch, seringkali proses yang diserahkan lebih banyak daripada yang dapat dilaksanakan dengan

segera. Proses-proses ini disimpan pada suatu mass-storage device (disk), dimana proses tersebut disimpan

untuk eksekusi di lain waktu. Long-term scheduler, atau job scheduler, memilih proses dari tempat ini dan

mengisinya ke dalam memori. Sedangkan short-term scheduler, atau CPU scheduler, hanya memilih proses

yang sudah siap untuk melakukan eksekusi, dan mengalokasikan CPU untuk proses tersebut.

Hal yang cukup jelas untuk membedakan kedua jenis scheduler ini adalah frekuensi dari eksekusinya.

Short-term scheduler harus memilih proses baru untuk CPU sesering mungkin. Sebuah proses dapat

mengeksekusi hanya dalam beberapa milidetik sebelum menunggu permintaan I/O. Seringkali, short-term

scheduler mengeksekusi paling sedikit sekali setiap 100 milidetik. Karena durasi waktu yang pendek antara

eksekusi-eksekusi tersebut, short-term scheduler seharusnya cepat. Jika memerlukan waktu 10 mili detik untuk

menentukan suatu proses eksekusi selama 100 mili detik, maka 10/(100 + 10) = 9 persen dari CPU sedang

digunakan (atau terbuang) hanya untuk pekerjaan penjadualan.

Long-term scheduler, pada sisi lain, mengeksekusi jauh lebih jarang. Mungkin ada beberapa menit waktu yang

dibutuhkan untuk pembuatan proses baru dalam sistem. Long-term scheduler mengontrol degree of

multiprogramming (jumlah proses dalam memori). Jika degree of multiprogramming stabil, maka tingkat

rata-rata penciptaan proses harus sama dengan tingkat rata rata proses meninggalkan sistem. Maka dari itu

long-term scheduler mungkin dipanggil hanya ketika suatu proses meninggalkan sistem. Karena interval yang

lebih panjang antara eksekusi, long-term scheduler dapat menggunakan waktu yang lebih lama untuk

menentukan proses mana yang harus dipilih untuk dieksekusi.

Sangat penting bagi long-term scheduler membuat seleksi yang hati-hati. Secara umum, proses dapat dibedakan

atas dua macam, yaitu proses I/O bound dan proses CPU bound. Proses I/O bound adalah proses yang lebih

banyak menghabiskan waktunya untuk mengerjakan I/O dari pada melakukan komputasi. Proses CPU-bound, di

sisi lain, jarang melakukan permintaan I/O, dan menggunakan lebih banyak waktunya untuk melakukan

komputasi. Oleh karena itu, long-term scheduler harus memilih gabungan proses yang baik antara proses I/O

bound dan CPU bound. Jika seluruh proses adalah I/O bound, ready queue akan hampir selalu kosong, dan

short-term scheduler akan memiliki sedikit tugas. Jika seluruh proses adalah CPU bound, I/O waiting queue

akan hampir selalu kosong, peralatan akan tidak terpakai, dan sistem akan menjadi tidak seimbang. Sistem

dengan kinerja yang terbaik akan memiliki kombinasi yang baik antara proses CPU bound dan I/O bound.

Pada sebagian sistem, long-term scheduler dapat jadi tidak ada atau kerjanya sangat minim. Sebagai contoh,

sistem time-sharing seperti UNIX sering kali tidak memiliki long-term scheduler. Stabilitas sistem-sistem

seperti ini bergantung pada keterbatasan ﬁsik (seperti jumlah terminal yang ada) atau pada penyesuaian sendiri

secara alamiah oleh manusia sebagai pengguna. Jika kinerja menurun pada tingkat yang tidak dapat diterima,

sebagian pengguna akan berhenti.

Sebagian sistem operasi, seperti sistem time-sharing, dapat memperkenalkan sebuah scheduler tambahan, yaitu

medium-term scheduler. Scheduler ini digambarkan pada Gambar 3-6. Ide utama atau kunci dari scheduler ini

terkadang akan menguntungkan untuk memindahkan proses dari memori (dan dari pengisian aktif dari CPU),

dan akibatnya degree of multiprogramming akan berkurang. Di kemudian waktu, proses dapat dibawa kembali

dalam memori dan eksekusinya dapat dilanjutkan pada keadaan dimana proses itu dipindahkan tadi. Skema ini

disebut swapping. Proses di-swapped out dan di-swapped in oleh scheduler ini. Swapping mungkin diperlukan

untuk meningkatkan mutu penggabungan proses, atau karena perubahan dalam kebutuhan memori yang

mengakibatkan memori harus dibebaskan. Swapping dibahas dalam Bagian 5.2.1.

50Bab 3. Proses dan Penjadualan

Gambar 3-6. Medium-term Scheduler

Sumber: http://bebas.vlsm.org/v06/Kuliah/SistemOperasi/BUKU/SistemOperasi/img/4-6.png; per Desember

2003.

3.2.3. Context Switch

Mengganti CPU ke proses lain memerlukan penyimpanan keadaan dari proses lama dan mengambil keadaan dari

proses yang baru. Hal ini dikenal dengan sebutan context switch. Context switch sebuah proses direpresentasikan

dalam PCB dari suatu proses; termasuk nilai dari CPU register, status proses (dapat dilihat pada Gambar 3-7)

dan informasi managemen memori. Ketika context switch terjadi, kernel menyimpan data dari proses lama ke

dalam PCB nya dan mengambil data dari proses baru yang telah terjadual untuk berjalan. Waktu context switch

adalah murni overhead, karena sistem melakukan pekerjaan yang tidak begitu berarti selama melakukan

pengalihan. Kecepatannya bervariasi dari mesin ke mesin, bergantung pada kecepatan memori, jumlah register

yang harus di-copy, dan ada tidaknya instruksi khusus (seperti instruksi tunggal untuk mengisi atau menyimpan

seluruh register). Tingkat kecepatan umumnya berkisar antara 1 sampai 1000 mikro detik.

51Bab 3. Proses dan Penjadualan

Gambar 3-7. Context Switch

Sumber: http://bebas.vlsm.org/v06/Kuliah/SistemOperasi/BUKU/SistemOperasi/img/4-3.png; per Desember

2003.

Waktu context switch sangat begantung pada dukungan perangkat keras. Sebagai contoh, prosesor seperti

UltraSPARC menyediakan beberapa set register. Sebuah proses context switch hanya memasukkan perubahan

pointer ke set register yang ada saat itu. Tentu saja, jika proses aktif yang ada lebih banyak daripada proses yang

ada pada set register, sistem menggunakan bantuan untuk meng-copy data register dari dan ke memori,

sebagaimana sebelumnya. Semakin kompleks suatu sistem operasi, semakin banyak pekerjaan yang harus

dilakukan selama context switch. Dapat dilihat pada Bab 5, teknik managemen memori tingkat lanjut dapat

mensyaratkan data tambahan untuk diganti dengan tiap data. Sebagai contoh, ruang alamat dari proses yang ada

saat itu harus dijaga sebagai ruang alamat untuk proses yang akan dikerjakan berikutnya. Bagaimana ruang

alamat dijaga, berapa banyak pekerjaan dibutuhkan untuk menjaganya, tergantung pada metode managemen

memori dari sistem operasi. Akan kita lihat pada Bab 5, context switch terkadang dapat menyebabkan bottleneck,

dan programmer menggunakan struktur baru (threads) untuk menghindarinya kapan pun memungkinkan.

52Bab 3. Proses dan Penjadualan

3.3. Interaksi Proses

Proses yang dijalankan pada suatu sistem operasi dapat bekerja secara bersama-sama ataupun sendiri saja.

Bagian sebelum ini telah menjelaskan mengenai konsep proses dan bagaimana penjadualan proses itu. Disini

kita akan melihat bagaimana hubungan antara proses-proses itu.

3.3.1. Proses yang Kooperatif

Proses yang bersifat concurrent bekerja sama dengan proses lain. Proses itu kooperatif jika mereka dapat saling

mempengaruhi. Kerja sama antar proses itu penting karena beberapa alasan:

• Pembagian informasi: Beberapa proses dapat mengakses beberapa data yang sama.

• Kecepatan komputasi: Tugas yang dijalankan dapat berjalan dengan lebih cepat jika tugas tersebut

dipecah-pecah menjadi beberapa sub bagian dan dieksekusi secara paralel dengan sub bagian yang lain.

Peningkatan kecepatan ini dapat dilakukan jika komputer tersebut mempunyai beberapa elemen pemrosesan,

seperti CPU atau jalur I/O.

• Modularitas: Akan lebih mudah untuk mengatur tugas yang kompleks jika tugas tersebut dipecah menjadi

beberapa sub bagian, kemudian mempunyai proses atau thread yang berbeda untuk menjalankan setiap sub

bagian.

• Kenyamanan: User dapat dengan mudah mengerjakan sesuatu yang berbeda dalam waktu yang sama.

Contohnya satu user dapat mengetik, mengedit, dan mencetak suatu halaman tertentu secara bersamaan.

Kerja sama antar proses membutuhkan suatu mekanisme yang memperbolehkan proses-proses untuk

mengkomunikasikan data dengan yang lain dan meng-synchronize kerja mereka sehingga tidak ada yang saling

menghalangi. Salah satu cara proses dapat saling berkomunikasi adalah Interprocess Communication (IPC) yang

akan dijelaskan lebih lanjut di bagian berikut.

3.3.2. Masalah Produser/Konsumer

Produser membuat suatu informasi yang dapat dibagi dengan proses lainnya. Konsumer menghabiskan data yang

dibuat oleh produser. Misalnya program cetak memproduksi karakter yang dipakai oleh printer.

Masalah yang biasanya dihadapi oleh produser dan konsumer adalah bagaimana caranya mensinkronisasikan

kerja mereka sehingga tidak ada yang saling mengganggu. Salah satu contoh bagaimana masalah ini dapat

terjadi adalah Bounded Buffer Problem.

Solusi pembagian memori untuk Bounded Buffer Problem diterangkan dengan program sebagai berikut:

Gambar 3-8. Bounded Buffer Problem

import java.util.*;

public class BoundedBuffer {

public BoundedBuffer() {

// buffer diinisialisasikan kosong

count = 0;

in = 0;

out = 0;

buffer = new Object[BUFFER_SIZE];

53Bab 3. Proses dan Penjadualan

}

// produser memanggil method ini

public void enter (Object item) {

while ( count == BUFFER_SIZE )

; // tidak melakukan apa-apa

// menambahkan suatu item ke dalam buffer

++count;

buffer[in] = item;

in = ( in + 1 ) % BUFFER_SIZE;

if ( count == BUFFER_SIZE )

System.out.println( "Producer Entered " +

item + " Buffer FULL" );

else

System.out.println( "Producer Entered " +

item + " Buffer Size = " + count );

}

// konsumer memanggil method ini

public Object remove() {

Object item ;

while ( count == 0 )

; // tidak melakukan apa-apa

// menyingkirkan suatu item dari buffer

--count;

item = buffer[out];

out = ( out + 1 ) % BUFFER_SIZE;

if ( count == 0 )

System.out.println( "Consumer consumed " +

item + " Buffer EMPTY" );

else

System.out.println( "Consumer consumed " +

item + " Buffer Size = " +count );

return item;

}

public static final int NAP_TIME = 5;

private static final int BUFFER_SIZE = 5;

private volatile int count;

private int in; // arahkan ke posisi kosong selanjutnya

private int out; // arahkan ke posisi penuh selanjutnya

private Object[] buffer;

}

Buffer adalah tempat penyimpanan data dimana produser mengisinya dan konsumer mengosongkan buffer

tersebut. Jika buffer kosong, konsumer harus menunggu, dan ketika buffer penuh, produser harus menunggu.

Disinilah produser harus bekerja sama dengan konsumer. Konsumer harus menunggu sampai ada barang yang

diproduksi.

54Bab 3. Proses dan Penjadualan

Program di bawah ini menggambarkan proses yang dijalankan oleh produser untuk Bounded Buffer Problem.

Gambar 3-9. Produser Bounded Buffer Problem

//Producer.java

import java.util.*;

public class Producer extends Thread {

public Producer(BoundedBuffer b) {

buffer = b;

}

public void run() {

Date message;

while (true) {

int sleeptime =

(int) (BoundedBuffer.NAP_TIME * Math.random() );

System.out.println("Producer sleeping for "

+ sleeptime + " seconds");

try { sleep(sleeptime*1000); }

catch(InterruptedException e) {}

// membuat suatu barang & memasukkannya ke buffer

message = new Date();

System.out.println("Producer produced " + message);

buffer.enter(message);

}

private BoundedBuffer buffer;

}

Program berikut menggambarkan proses yang dijalankan oleh konsumer pada Bounded Buffer Problem

Gambar 3-10. Konsumer Bounded Buffer Problem

// Consumer.java

import java.util.*;

public class Consumer extends Thread {

public Consumer(BoundedBuffer b) {

buffer = b;

}

public void run() {

Date message;

while (true) {

int sleeptime =

(int) (BoundedBuffer.NAP_TIME * Math.random() );

System.out.println("Consumer sleeping for "

+ sleeptime + " seconds");

try { sleep(sleeptime*1000); }

catch(InterruptedException e) {}

// mengambil barang dari buffer

System.out.println("Consumer wants to consume.");

message = (Date)buffer.remove();

55Bab 3. Proses dan Penjadualan

}

private BoundedBuffer buffer;

}

Masalah produser-konsumer dengan unbounded-buffer tidak menempatkan batas praktikal pada ukuran pada

buffer. Konsumer harus menunggu untuk barang baru, tetapi produser dapat selalu memproduksi barang baru.

Sedangkan masalah produser-konsumer bounded-buffer mengasumsikan ukuran buffer yang ditetapkan. Pada

kasus ini, konsumer harus menunggu sampai buffer kosong dan produser harus menunggu sampai buffer penuh.

3.4. Hubungan Antara Proses dan Client/Server

Sebelumnya kita telah ketahui seluk beluk dari suatu proses mulai dari pengertiannya, cara kerjanya, sampai

operasi-operasinya seperti proses pembentukannya dan proses pemberhentiannya setelah selesai melakukan

eksekusi. Kali ini kita akan mengulas bagaimana hubungan antar proses dapat berlangsung, misal bagaimana

beberapa proses dapat saling berkomunikasi dan bekerja-sama.

Kalau pada sub-bab sebelumnya kita banyak membahas mengenai buffer, dan lingkungan yang berbagi memori.

Pada bagian ini kita lebih banyak membahas teknik komunikasi antara proses melalui kirim (send) dan terima

(receive) yang biasa dikenal sebagai IPC.

Selain itu pada bagian ini kita akan menyingung sedikit mengenai client/server proses. Beberapa topik yang akan

dibahas adalah Java Remote Method Invocation (RMI) dan Remote Procedure Call (RPC). Yang keduanya juga

menggunakan mekanisme komunikasi IPC, namun menggunakan sistem yang terdistribusi yang melibatkan

jaringan. Pada bagian ini juga akan dibahas mengenai infrastruktur dasar jaringan yaitu socket.

3.4.1. Hubungan Antara Proses

Proses yang Kooperatif

Proses yang bersifat simultan (concurrent) dijalankan pada sistem operasi dapat dibedakan menjadi yaitu proses

independen dan proses kooperatif. Suatu proses dikatakan independen apabila proses tersebut tidak dapat

terpengaruh atau dipengaruhi oleh proses lain yang sedang dijalankan pada sistem. Berarti, semua proses yang

tidak membagi data apa pun (baik sementara/tetap) dengan proses lain adalah independent. Sedangkan proses

kooperatif adalah proses yang dapat dipengaruhi atau pun terpengaruhi oleh proses lain yang sedang dijalankan

dalam sistem. Dengan kata lain, proses dikatakan kooperatif bila proses dapat membagi datanya dengan proses

lain.

Ada empat alasan untuk penyediaan sebuah lingkungan yang memperbolehkan terjadinya proses kooperatif:

1. Pembagian informasi: apabila beberapa pengguna dapat tertarik pada bagian informasi yang sama (sebagai

contoh, sebuah berkas bersama), kita harus menyediakan sebuah lingkungan yang mengizinkan akses secara

terus menerus ke tipe dari sumber-sumber tersebut.

2. Kecepatan penghitungan/komputasi: jika kita menginginkan sebuah tugas khusus untuk menjalankan lebih

cepat, kita harus membagi hal tersebut ke dalam subtask, setiap bagian dari subtask akan dijalankan secara

parallel dengan yang lainnya. Peningkatan kecepatan dapat dilakukan hanya jika komputer tersebut

memiliki elemen-elemen pemrosesan ganda (seperti CPU atau jalur I/O).

56Bab 3. Proses dan Penjadualan

3. Modularitas: kita mungkin ingin untuk membangun sebuah sistem pada sebuah model modular-modular,

membagi fungsi sistem menjadi beberapa proses atau thread.

4. Kenyamanan: bahkan seorang pengguna individu mungkin memiliki banyak tugas untuk dikerjakan secara

bersamaan pada satu waktu. Sebagai contoh, seorang pengguna dapat mengedit, mencetak, dan

meng-compile secara parallel.

Gambar 3-11. Bounded Buffer

import java.util.*;

public class BoundedBuffer {

public BoundedBuffer() {

// buffer diinisialisasikan kosong

count = 0;

in = 0;

out = 0;

buffer = new Object[BUFFER_SIZE];

}

// produser memanggil method ini

public void enter( Object item ) {

while ( count == BUFFER_SIZE )

; // do nothing

// menambahkan suatu item ke dalam buffer

++count;

buffer[in] = item;

in = ( in + 1 ) % BUFFER_SIZE;

if ( count == BUFFER_SIZE )

System.out.println( "Producer Entered " +

item + " Buffer FULL" );

else

System.out.println( "Producer Entered " +

item + " Buffer Size = " + count );

}

// consumer memanggil method ini

public Object remove() {

Object item ;

while ( count == 0 )

; // do nothing

// menyingkirkan suatu item dari buffer

--count;

item = buffer[out];

out = ( out + 1 ) % BUFFER_SIZE;

if ( count == 0 )

System.out.println( "Consumer consumed " +

item + " Buffer EMPTY" );

else

System.out.println( "Consumer consumed " +

item + " Buffer Size = " +count );

return item;

}

public static final int NAP_TIME = 5;

private static final int BUFFER_SIZE = 5;

57Bab 3. Proses dan Penjadualan

private volatile int count;

private int in; // arahkan ke posisi kosong selanjutnya

private int out; // arahkan ke posisi penuh selanjutnya

private Object[] buffer;

}

Sebuah produsen proses membentuk informasi yang dapat digunakan oleh konsumen proses. Sebagai contoh

sebuah cetakan program yang membuat banyak karakter yang diterima oleh driver pencetak. Untuk

memperbolehkan produser dan konsumer proses agar dapat berjalan secara terus menerus, kita harus

menyediakan sebuah item buffer yang dapat diisi dengan proses produser dan dikosongkan oleh proses

konsumer. Proses produser dapat memproduksi sebuah item ketika konsumer sedang mengkonsumsi item yang

lain. Produser dan konsumer harus dapat selaras. Konsumer harus menunggu hingga sebuah item diproduksi.

Komunikasi Proses Dalam Sistem

Cara lain untuk meningkatkan efek yang sama adalah untuk sistem operasi yaitu untuk menyediakan alat-alat

proses kooperatif untuk berkomunikasi dengan yang lain lewat sebuah komunikasi dalam proses Inter-Process

Communication (IPC). IPC menyediakan sebuah mekanisme untuk megizinkan proses-proses untuk

berkomunikasi dan menyelaraskan aksi-aksi mereka tanpa berbagi ruang alamat yang sama. IPC adalah khusus

digunakan dalam sebuah lingkungan yang terdistribusi dimana proses komunikasi tersebut mungkin saja tetap

ada dalam komputer-komputer yang berbeda yang tersambung dalam sebuah jaringan. IPC adalah penyedia

layanan terbaik dengan menggnakan sebuah sistem penyampaian pesan, dan sistem-sistem pesan dapat diberikan

dalam banyak cara.

Fungsi dari sebuah sistem pesan adalah untuk memperbolehkan komunikasi satu dengan yang lain tanpa perlu

menggunakan pembagian data. Sebuah fasilitas IPC menyediakan paling sedikit dua operasi yaitu kirim (pesan)

dan terima (pesan). Pesan dikirim dengan sebuah proses yang dapat dilakukan pada ukuran pasti atau variabel.

Jika hanya pesan dengan ukuran pasti dapat dikirimkan, level sistem implementasi adalah sistem yang

sederhana. Pesan berukuran variabel menyediakan sistem implementasi level yang lebih kompleks.

Jika dua buah proses ingin berkomonikasi, misalnya proses P dan proses Q, mereka harus mengirim pesan atau

menerima pesan dari satu ke yang lainnya. Jalur ini dapat diimplementasikan dengan banyak cara, namun kita

hanya akan memfokuskan pada implementasi logiknya saja, bukan implementasi ﬁsik (seperti shared memory,

hardware bus, atau jaringan). Berikut ini ada beberapa metode untuk mengimplementasikan sebuah jaringan dan

operasi pengiriman/penerimaan secara logika:

• Komunikasi langsung atau tidak langsung.

• Komunikasi secara simetris/asimetris.

• Buffer otomatis atau eksplisit.

• Pengiriman berdasarkan salinan atau referensi.

• Pesan berukuran pasti dan variabel.

Komunikasi Langsung

Proses-proses yang ingin dikomunikasikan harus memiliki sebuah cara untuk memilih satu dengan yang lain.

Mereka dapat menggunakan komunikasi langsung/tidak langsung.

58Bab 3. Proses dan Penjadualan

Setiap proses yang ingin berkomunikasi harus memiliki nama yang bersifat eksplisit baik penerimaan atau

pengirim dari komunikasi tersebut. Dalam konteks ini, pengiriman dan penerimaan pesan secara primitive dapat

dijabarkan sebagai:

• Send (P, message) - mengirim sebuah pesan ke proses P.

• Receive (Q, message) - menerima sebuah pesan dari proses Q.

Sebuah jaringan komunikasi pada bahasan ini memiliki beberapa sifat, yaitu:

• Sebuah jaringan yang didirikan secara otomatis diantara setiap pasang dari proses yang ingin

dikomunikasikan. Proses tersebut harus mengetahui identitas dari semua yang ingin dikomunikasikan.

• Sebuah jaringan adalah terdiri dari penggabungan dua proses.

• Diantara setiap pesan dari proses terdapat tepat sebuah jaringan.

Pembahasan ini memperlihatkan sebuah cara simetris dalam pemberian alamat. Oleh karena itu, baik keduanya

yaitu pengirim dan penerima proses harus memberi nama bagi yang lain untuk berkomunikasi, hanya pengirim

yang memberikan nama bagi penerima sedangkan penerima tidak menyediakan nama bagi pengirim. Dalam

konteks ini, pengirim dan penerima secara sederhana dapat dijabarkan sebagai:

• Send (P, message) - mengirim sebuah pesan kepada proses P.

• Receive (ID, message) - menerima sebuah pesan dari semua proses. Variabel ID diatur sebagai nama dari

proses dengan komunikasi.

Kerugian dari kedua cara yang disebutkan diatas adalah adanya keterbatasan modularitas, merubah nama proses

mungkin mengharuskan kita untuk merubah semua deﬁnisi proses yang lain. Semua referensi kepada nama yang

lama harus ditemukan.

Komunikasi Tidak Langsung

Dengan komunikasi tidak langsung, pesan akan dikirimkan pada dan diterima dari/melalui mailbox (Kotak

Surat) atau terminal-terminal, sebuah mailbox dapat dilihat secara abstrak sebagai sebuah objek didalam setiap

pesan yang dapat ditempatkan dari proses dan dari setiap pesan yang bias dipindahkan. Setiap kotak surat

memiliki sebuah identiﬁkasi (identitas) yang unik, sebuah proses dapat berkomunikasi dengan beberapa proses

lain melalui sebuah nomor dari mailbox yang berbeda. Dua proses dapat saling berkomunikasi apabila kedua

proses tersebut sharing mailbox. Pengirim dan penerima dapat dijabarkan sebagai:

• Send (A, message) - mengirim pesan ke mailbox A.

• Receive (A, message) - menerima pesan dari mailbox A.

Dalam masalah ini, link komunikasi mempunyai sifat sebagai berikut:

• Sebuah link dibangun diantara sepasang proses dimana kedua proses tersebut membagi mailbox.

59Bab 3. Proses dan Penjadualan

• Sebuah link mungkin dapat berasosiasi dengan lebih dari dua proses.

• Diantara setiap pasang proses komunikasi, mungkin terdapat link yang berbeda-beda, dimana setiap link

berhubungan pada satu mailbox.

Misalkan terdapat proses P1, P2 dan P3 yang semuanya share mailbox. Proses P1 mengirim pesan ke A, ketika

P2 dan P3 masing-masing mengeksekusi sebuah kiriman dari A. Proses mana yang akan menerima pesan yang

dikirim P1? Jawabannya tergantung dari jalur yang kita pilih:

• Mengizinkan sebuah link berasosiasi dengan paling banyak dua proses.

• Mengizinkan paling banyak satu proses pada suatu waktu untuk mengeksekusi hasil kiriman (receive

operation).

• Mengizinkan sistem untuk memilih secara mutlak proses mana yang akan menerima pesan (apakah itu P2 atau

P3 tetapi tidak keduanya, tidak akan menerima pesan). Sistem mungkin mengidentiﬁkasi penerima kepada

pengirim.

Mailbox mungkin dapat dimiliki oleh sebuah proses atau sistem operasi. Jika mailbox dimiliki oleh proses, maka

kita mendeﬁnisikan antara pemilik (yang hanya dapat menerima pesan melalui mailbox) dan pengguna dari

mailbox (yang hanya dapat mengirim pesan ke mailbox). Selama setiap mailbox mempunyai kepemilikan yang

unik, maka tidak akan ada kebingungan tentang siapa yang harus menerima pesan dari mailbox. Ketika proses

yang memiliki mailbox tersebut diterminasi, mailbox akan hilang. Semua proses yang mengirim pesan ke

mailbox ini diberi pesan bahwa mailbox tersebut tidak lagi ada.

Dengan kata lain, mempunyai mailbox sendiri yang independent, dan tidak melibatkan proses yang lain. Maka

sistem operasi harus memiliki mekanisme yang mengizinkan proses untuk melakukan hal-hal dibawah ini:

• Membuat mailbox baru.

• Mengirim dan menerima pesan melalui mailbox.

• Menghapus mailbox.

Proses yang membuat mailbox pertama kali secara default akan memiliki mailbox tersebut. Untuk pertama kali,

pemilik adalah satu-satunya proses yang dapat menerima pesan melalui mailbox ini. Bagaimanapun,

kepemilikan dan hak menerima pesan mungkin dapat dialihkan ke proses lain melalui sistem pemanggilan.

Sinkronisasi

Komunikasi antara proses membutuhkan place by calls untuk mengirim dan menerima data primitive. Terdapat

design yang berbeda-beda dalam implementasi setiap primitive. Pengiriman pesan mungkin dapat diblok

(blocking) atau tidak dapat dibloking (nonblocking) - juga dikenal dengan nama sinkron atau asinkron.

• Pengiriman yang diblok: Proses pengiriman di blok sampai pesan diterima oleh proses penerima (receiving

process) atau oleh mailbox.

• Pengiriman yang tidak diblok: Proses pengiriman pesan dan mengkalkulasi operasi.

• Penerimaan yang diblok: Penerima memblok samapai pesan tersedia.

• Penerimaan yang tidak diblok: Penerima mengembalikan pesan valid atau null.

60Bab 3. Proses dan Penjadualan

Buffering

Baik komunikasi itu langsung atau tak langsung, penukaran pesan oleh proses memerlukan antrian sementara.

Pada dasarnya, terdapat tiga jalan dimana antrian tersebut diimplementasikan:

• Kapasitas nol: antrian mempunyai panjang maksimum 0, maka link tidak dapat mempunyai penungguan

pesan (message waiting). Dalam kasus ini, pengirim harus memblok sampai penerima menerima pesan.

• Kapasitas terbatas: antrian mempunyai panjang yang telah ditentukan, paling banyak n pesan dapat

dimasukkan. Jika antrian tidak penuh ketika pesan dikirimkan, pesan yang baru akan menimpa, dan pengirim

pengirim dapat melanjutkan eksekusi tanpa menunggu. Link mempunyai kapasitas terbatas. Jika link penuh,

pengirim harus memblok sampai terdapat ruang pada antrian.

• Kapasitas tak terbatas: antrian mempunyai panjang yang tak terhingga, maka, semua pesan dapat menunggu

disini. Pengirim tidak akan pernah di blok.

Contoh Produser-Konsumer

Sekarang kita mempunyai solusi problem produser-konsumer yang menggunakan penyampaian pesan. Produser

dan konsumer akan berkomunikasi secara tidak langsung menggunakan mailbox yang dibagi. Buffer

menggunakan java.util.Vector class sehingga buffer mempunyai kapasitas tak terhingga. Dan send() dan read()

method adalah nonblocking. Ketika produser memproduksi suatu item, item tersebut diletakkan ke mailbox

melalui send() method. Konsumer menerima item dari mailbox menggunakan receive() method. Karena receive()

nonblocking, konsumer harus mengevaluasi nilai dari objek yang dikembalikan dari receive(). Jika null, mailbox

kosong.

Gambar 3-12. Producer Consumer

import java.util.*;

public class Producer extends Thread {

private MessageQueueueue mbox;

public Producer( MessageQueueueue m ) {

mbox = m;

}

public void run() {

Date message;

while ( true ) {

int sleeptime = ( int ) ( Server.NAP_TIME * Math.random() );

System.out.println( "Producer sleeping for " + sleeptime + " seconds" );

try {

Thread.sleep(sleeptime*1000);

} catch( InterruptedException e ) {}

message = new Date();

System.out.println( "Producer produced " + message );

mbox.send( message );

}

61Bab 3. Proses dan Penjadualan

Gambar 3-13. Consumer

import java.util.*;

public class Consumer extends Thread {

private MessageQueueueue mbox;

public Consumer( MessageQueueueue m ) {

mbox = m;

}

public void run() {

Date message;

while ( true ) {

int sleeptime = ( int ) ( Server.NAP_TIME * Math.random());

System.out.println("Consumer sleeping for " + sleeptime + " seconds" );

try {

Thread.sleep( sleeptime * 1000 );

} catch( InterruptedException e ) {}

message = ( Date ) mbox.receive();

if ( message != null )

System.out.println("Consumer consume " + message );

}

Kita memiliki dua aktor di sini, yaitu Produser dan Konsumer. Produser adalah thread yang menghasilkan

waktu(Date) kemudian menyimpannya ke dalam antrian pesan. Produser juga mencetak waktu tersebut di layer

(sebagai umpan balik bagi kita). Konsumer adalah thread yang akan mengakses antrian pesan untuk

mendapatkan waktu(Date) itu dan tak lupa mencetaknya di layer. Kita menginginkan supaya konsumer itu

mendapatkan waktu sesuatu dengan urutan sebagaimana produser menyimpan waktu tersebut. Kita akan

menghadapi salah satu dari dua kemungkinan situasi di bawah ini:

• Bila p1 lebih cepat dari c1, kita akan memperoleh output sebagai berikut:

Gambar 3-14. Keluaran Program (1)

. . .

Consumer consume Wed May 07 14:11:12 ICT 2003

Consumer sleeping for 3 seconds

Producer produced Wed May 07 14:11:16 ICT 2003

Producer sleeping for 4 seconds

// p1 sudah mengupdate isi mailbox waktu dari Wed May 07

// 14:11:16 ICT 2003 ke Wed May 07 14:11:17 ICT 2003,

// padahal c1 belum lagi mengambil waktu Wed May 07 14:11:16

Producer produced Wed May 07 14:11:17 ICT 2003

Producer sleeping for 4 seconds

Consumer consume Wed May 07 14:11:17 ICT 2003

Consumer sleeping for 4 seconds

// Konsumer melewatkan waktu Wed May 07 14:11:16

. . .

62Bab 3. Proses dan Penjadualan

• Bila p1 lebih lambat dari c1, kita akan memperoleh keluaran seperti berikut:

Gambar 3-15. Keluaran Program (2)

. . .

Producer produced Wed May 07 14:11:11 ICT 2003

Producer sleeping for 1 seconds

Consumer consume Wed May 07 14:11:11 ICT 2003

Consumer sleeping for 0 seconds

// c1 sudah mengambil isi dari mailbox, padahal p1 belum

// lagi megupdate isi dari mailbox dari May 07 14:11:11

// ICT 2003 ke May 07 14:11:12 ICT 2003, c1 mendapatkan

// waktu Wed May 07 14:11:11 ICT 2003 dua kali.

Consumer consume Wed May 07 14:11:11 ICT 2003

Consumer sleeping for 0 seconds

Producer sleeping for 0 seconds

Producer produced Wed May 07 14:11:12 ICT 2003

. . .

Situasi di atas dikenal dengan race conditions. Kita dapat menghindari situasi itu dengan mensinkronisasikan

aktivitas p1 dan c1 sehubungan dengan akses mereka ke mailbox. Proses tersebut akan didiskusikan pada Bagian

3.5.

Mailbox

Gambar 3-16. Mailbox

import java.util.*;

public class MessageQueue {

private Vector q;

public MessageQueue() {

q = new Vector();

}

// Mengimplementasikan pengiriman nonblocking

public void send( Object item ) {

q.addElement( item );

}

// Mengimplementasikan penerimaan nonblocking

public Object receive() {

Object item;

if ( q.size() == 0 ) {

return null;

}

else {

item = q.firstElement();

q.removeElementAt(0);

63Bab 3. Proses dan Penjadualan

return item;

}

1. Menunggu sampai batas waktu yang tidak dapat ditentukan sampai terdapat ruang kosong pada mailbox.

2. Menunggu paling banyak n milidetik.

3. Tidak menunggu, tetapi kembali (return) secepatnya.

4. Satu pesan dapat diberikan kepada sistem operasi untuk disimpan, walaupun mailbox yang dituju penuh.

Ketika pesan dapat disimpan pada mailbox, pesan akan dikembalikan kepada pengirim (sender). Hanya satu

pesan kepada mailbox yang penuh yang dapat diundur (pending) pada suatu waktu untuk diberikan kepada

thread pengirim.

3.4.2. Socket Client/Server System

Dengan makin berkembangnya teknologi jaringan komputer, sekarang ini ada kecenderungan sebuah sistem

yang bekerja sama menggunakan jaringan. Dalam topik ini akan kita bahas beberapa metoda komunikasi antar

proses yang melibatkan jaringan komputer.

Socket adalah sebuah endpoint untuk komunikasi didalam jaringan. Sepasang proses atau thread berkomunikasi

dengan membangun sepasang socket, yang masing-masing proses memilikinya. Socket dibuat dengan

menyambungkan dua buah alamat IP melalui port tertentu. Secara umum socket digunakan dalam client/server

system, dimana sebuah server akan menunggu client pada port tertentu. Begitu ada client yang mengkontak

server maka server akan menyetujui komunikasi dengan client melalui socket yang dibangun.

Server dan Thread

Pada umumnya sebuah server melayani client secara konkuren, oleh sebab itu dibutuhkan thread yang

masing-masing thread melayani clientnya masing-masing. Jadi server akan membentuk thread baru begitu ada

koneksi dari client yang diterima (accept).

Server menggunakan thread apabila client melakukan koneksi, sehingga server memiliki tingkat reabilitas yang

tinggi. Pada sistem yang memiliki banyak pemakai sekaligus thread mutlak dibutuhkan, karena setiap pemakai

sistem pasti menginginkan respon yang baik dari server.

Java Socket

Java menyediakan dua buah tipe socket yang berbeda dan sebuah socket spesial. Semua soket ini tersedia dalam

paket jaringan, yang merupakan paket standar java. Berikut ini soket yang disediakan oleh java:

• Connection-Oriented (TCP) socket, yang diimplementasikan pada kelas java.net.Socket

• Connectionless Socket (UDP), yang diimplentasikan oleh kelas java.net.DatagramSocket

64Bab 3. Proses dan Penjadualan

• Dan yang terakhir adalah java.net.MulticastSocket, yang merupakan perluasan (extended) dari Socket UDP.

Tipe socket ini memiliki kemampuan untuk mengirim pesan kebanyak client sekaligus (Multicast), sehingga

baik digunakan pada sistem yang memiliki jenis layanan yang sama.

Gambar 3-17. WebServer

...

public WebServer(int port, String docRoot) throws IOException

{

this.docRoot = new File(docRoot);

if(!this.docRoot.isDirectory())

{

throw new IOException(docRoot + " bukan direktori.");

}

System.out.println("Menghidupkan Web server ");

System.out.println("port: " + port);

System.out.println("docRoot: " + docRoot);

try

{

serverSocket = new ServerSocket(port);

}

catch(IOException ioe)

{

System.out.println("Port sudah digunakan");

System.exit(1);

}

public void run()

{

while(true)

{

try{

System.out.println("Menanti connection ... ");

Socket socket = serverSocket.accept();

String alamatClient = socket.getInetAddress().getHostAddress();

System.out.println("Menangkap connection dari " + alamatClient);

InputStream inputStream = socket.getInputStream();

InputStreamReader inputStreamReader = new InputStreamReader(inputStream);

BufferedReader bufferedReader = new BufferedReader(inputStreamReader);

OutputStream outputStream = socket.getOutputStream();

...

Potongan kode diatas memperlihatkan teknik yang digunakan oleh java untuk membuka socket (pada kasus ini

server socket). Selanjutnya server dapat berkomunikasi dengan clientnya menggunakan InputStream untuk

menerima pesan dan OutputStream untuk mengirim pesan.

Remote Procedure Call

Remote Procedure Call (RPC) adalah sebuah metoda yang memungkinkan kita untuk mengakses sebuah

prosedur yang berada di komputer lain. Untuk dapat melakukan ini sebuah komputer (server) harus menyediakan

65Bab 3. Proses dan Penjadualan

layanan remote prosedur. Pendekatan yang dilakuan adalah, sebuah server membuka socket, menunggu client

yang meminta proseduryang disediakan oleh server.

RPC masih menggunakan cara primitive dalam pemrograman, yaitu menggunakan paradigma procedural

programming. Hal itu membuat kita sulit ketika menyediakan banyak remote procedure.

RPC menggunakan soket untuk berkomunikasi dengan proses lainnya. Pada sistem seperti SUN, RPC secara

default sudah terinstall kedalam sistemnya, biasanya RPC ini digunakan untuk administrasi sistem. Sehingga

seorang administrator jaringan dapat mengakses sistemnya dan mengelola sistemnya dari mana saja, selama

sistemnya terhubung ke jaringan.

Pembuatan Objek Remote

Pendekatan kedua yang akan kita bahas adalah Remote Method Invocation (RMI), sebuah teknik pemanggilan

method remote yang lebih secara umum lebih baik daripada RPC. RMI menggunakan paradigma pemrograman

berorientasi objek (OOP). Dengan RMI memungkinkan kita untuk mengirim objek sebagai parameter dari

remote method. Dengan dibolehkannya program java memanggil method pada remote objek, RMI membuat

pengguna dapat mengembangkan aplikasi java yang terdistribusi pada jaringan

Untuk membuat remote method dapat diakses RMI mengimplementasikan remote object menggukan stub dan

skleton. Stub bertindak sebagai proxy disisi client, yaitu yang menghubungkan client dengan skleton yang

berada disisi server. Stub yang ada disisi client bertanggung jawab untuk membungkus nama method yang akan

diakses, dan parameternya, hal ini biasa dikenal dengan marshalling. Stub mengirim paket yang sudah dibungkus

ini ke server dan akan di buka (unmarshalling) oleh skleton. Skleton akan menerima hasil keluaran yang telah

diproses oleh method yang dituju, lalu akan kembali dibungkus (marshal) dan dikirim kembali ke client yang

akan diterima oleh stub dan kembali dibuka paketnya (unmarshall).

Untuk membuat remote objek kita harus mendeﬁnisikan semua method yang akan kita sediakan pada jaringan,

setelah itu dapat digunakan RMI compiler untuk membuat stub dan skleton. Setelah itu kita harus mem-binding

remote objek yang kita sediakan kedalam sebuah RMI registry. Setelah itu client dapat mengakses semua remote

method yang telah kita sediakan menggunkan stub yang telah dicompile menggunakan RMI compiler terebut.

Akses ke Objek Remote

Sekali objek didaftarkan ke server, client dapat mengakses remote object dengan menjalankan Naming.lookup()

method. RMI menyediakan url untuk pengaksesan ke remote objek yaitu rmi://host/objek, dimana host adalah

nama server tempat kita mendaftarkan remote objek dan objek adalah parameter yang kita gunakan ketika kita

memanggil method Naming.rebind(). Client juga harus menginstall RMISecurityManager untuk memastikan

keamanan client ketika membuka soket kejaringan.

Java memiliki sistem security yang baik sehingga user dapat lebih nyaman dalam melakukan komunikasi pada

jaringan. Selain itu java sudah mendukung pemorograman berorientasi object, sehingga pengembangan software

berskala besar sangat dimungkinkan dilakukan oleh java. RMI sendiri merupakan sistem terdistribusi yang

dirancang oleh SUN pada platfrom yang spesiﬁk yaitu Java, apabila anda tertarik untuk mengembangkan sistem

terdistribusi yang lebih portable dapat digunakan CORBA sebagai solusi alternatifnya.

BELAJAR KOMPUTER

Cari Blog Ini

Pengantar Sistem Operasi Komputer PART I

Komentar

Posting Komentar