Halaman : 1

ModulSISTEM OPERASI

Jakarta2003

Halaman : 2

SISTEM KOMPUTER

Banking system

Airline reservation

Adventure games

Application programs

Compilers Editors Command Interpreter System

Operating System programs

Machine language

Microprogramming Hardware

Physical devices

Halaman : 3

SISTEM OPERASI

#1. Sebagai 'Extended Machine'

#2. Sebagai Resources Manager

Halaman : 4

PERKEMBANGAN SISTEM OPERASI

Generasi Hardware Sistem Operasi

Interaksi M - K

I'45-'55

Tabung Hampa Plugboard Kode/ Bahasa Mesin

II'55-'65

Transistor Batch System

Assembly language

III'65-'80

IC Timesharing High level language

IV'80-'90

LSI PC/DOS - 4th GL- Personal Application

V'90-...

VLSI Distributed OS/ NOS

- GUI- General Application

VI...-...

- Komputer Optik- Biologi

? ?

Halaman : 5

KONSEP SISTEM OPERASI

¨ Process· Program yang sedang dijalankan· Terdiri dari:

- executable program- data dan stack program- program counter- stack pointer- registers dan informasi lain

¨ File· Directory· Bit proteksi (rwx bit)· File descriptor (handle)· Pipe

¨ System CallsSarana komunikasi antara program pengguna dan sistem operasi

¨ ShellCommand Interpreter

Halaman : 6

STRUKTUR SISTEM OPERASI

¨ Sistem Monolitik· Terdiri dari kumpulan prosedur yang masing-

masing bebas memanggil prosedur lain. · Ada dua mode operasi, yaitu:

- Mode kernel (kernel mode) - Mode pengguna (user mode)

Main procedures

Services procedures

Utility procedures

Halaman : 7

¨ Sistem Berlapis (layered)· Mengorganisasikan sistem operasi sebagai hirarki

layer· Sistem pertama adalah Sistem THE yang dibangun

oleh E.W. Dijkstra dan muridnya.

Layer Fungsi5 Operator

4 Program pengguna

3 Pengelolaan I/O

2 Komunikasi proses-operator

1 Pengelolaan memori dan drum

0 Alokasi prosesor dan multiprogramming

Halaman : 8

¨ Mesin Semu (virtual machine)· Sistem Timesharing yang menyediakan

kemampuan untuk multiprogramming dan perluasan mesin dengan antarmuka yang lebih mudah

· Terdiri dari komponen dasar utama sebagai berikut:- Control Program (CP), yaitu virtual machine

monitor yang mengatur fungsi prosesor, memori, dan piranti I/O

- Conversational Monitor System (CMS), yaitu sistem operasi sederhana yang mengatur fungsi dari proses, pengelolaan informasi dan pengelolaan piranti

Virtual 370s

system call here

I/O instruction here CMS CMS CMS trap here

trap here VM/370

370 bare hardware

¨ Model Client-Server· Mengimplementasikan sebagian besar fungsi

sistem operasi pada mode pengguna (user mode)

Halaman : 9

Client process

Client process

Process server

Terminal server

. . . File server

Memory server

user mode

Kernel

kernel mode

Client obtains service by sending messages to server processes

Halaman : 10

KONSEP PROSES

¨ Model Proses

· Hirarki prosesMemungkinkan sebuah proses untuk membentuk subproses

· Keadaan proses- Running

proses sedang menggunakan prosesor- Ready

proses yang runnable terhenti sementara karena prosesor sedang digunakan oleh proses lain

- Blockedproses tidak dapat dijalankan karena menunggu proses eksternal

· Implementasi proses- Sistem operasi memelihara tabel proses - Entri tabel proses adalah informasi tentang

satu proses

Halaman : 11

¨ Komunikasi Antarproses (IPC)

· Race conditionDua proses atau lebih mengakses data bersama

· Critical sectionBagian program yang mengakses memori atau data bersama

· Mutual exclusivesalah satu cara untuk menghindari race condition

· Sleep and WakeupMendefinisikan system call SLEEP dan WAKEUP untuk mencapai Mutual Exclution

Halaman : 12

¨ Masalah Klasik IPC

· The Dining Philosophers Memodelkan proses yang berkompetisi untuk melakukan akses terhadap sumberdaya sistem komputer dengan jumlah yang terbatas

· The Readers and WritersMemodelkan pengaksesan basis data, dimana dalam sistem basis data yang besar dengan banyak proses yang berkompetisi untuk melakukan proses baca dan proses tulis

Halaman : 13

¨ Penjadwalan Proses

· Round robinSemua proses sama pentingnya, dan mendapat quantum waktu yang sama

· Penjadwalan dengan prioritas- Setiap proses diberi prioritas- Proses dengan prioritas tertinggi akan

dijalankan terlebih dahulu

· Antrian ganda (Multiple queue)- Penjadwalan diatur berdasarkan prioritas

kelas- Proses dalam kelas tertinggi akan diberi

alokasi satu quantum, kelas tertinggi berikutnya akan diberi alokasi dua quantum, dan seterusnya

· Job terpendek lebih duluPenjadwal akan memilih proses yang waktu eksekusinya paling pendek

Halaman : 14

· Penjadwalan bergaransi- Setiap proses memiliki rasio (hak waktu

proses : waktu proses yang telah diterima)- Proses dengan rasio terendah akan

dieksekusi pertama kali

· Kebijakan vs Mekanisme- Memisahkan mekanisme dan kebijakan

penjadwalan- Mekanisme ditangani oleh sistem operasi- Kebijakan ditangan oleh pengguna (user)

· Penjadwalan dua level- Digunakan jika proses-proses harus di-

swap dari memori ke disk- Ada dua level penjadwal, yaitu:

1. Penjadwalan proses di memori2. Penjadwalan proses di disk

Halaman : 15

MANAJEMEN MEMORI

¨ Manajemen Memori dengan Alokasi Proses di RAM

· MonoprogrammingMemori dibagi untuk Sistem Operasi dan untuk Proses Single User

OS di ROM Device Driver di ROM

User Program User Program User Program

OS di RAM OS di RAM

Halaman : 16

· Multiprogramming dengan Partisi Tetap- Program atau aplikasi dapat dibagi menjadi

dua atau lebih proses- Setiap proses ditempatkan pada partisi

memori yang ukurannya telah ditetapkan- Proses yang menunggu pemrosesan,

dimasukkan ke dalam antrian proses- Antrian proses dapat dibuat satu atau lebih

Sistem Operasi

Partisi 1

Partisi 2

Partisi 3

Partisi 4

Sistem Operasi

Partisi 1

Partisi 2

Partisi 3

Partisi 4

Multiple InputQueue

Single Input Queue

Halaman : 17

¨ Manajemen Memori dengan Alokasi Proses di RAM dan Disk (Swapping)

· Multiprogramming dengan partisi tidak tetap:Lokasi memori, jumlah dan besar proses dapat berubah secara dinamis sesuai kebutuhan

C C C C C

B B B B

A A A E

D D D

OS OS OS OS OS OS OS

Halaman : 18

· Manajemen memori dengan Bit-maps- Memori dibagi menjadi beberapa unit

alokasi - Tiap unit alokasi berkorespondensi dengan

satu bit pada bit map (0 untuk unit yang sedang bebas, 1 untuk unit yang sedang digunakan)

· Manajemen memori dengan Linked-list- Linked List dibentuk berdasarkan segmen

memori yang teralokasi dan segmen memori yang kosong

- Segmen memori dapat berupa Proses (P) atau Hole (H)

A A B

1 1 0 0 1

Halaman : 19

· Manajemen memori dengan Buddy systemDidasari oleh penggunaan sistem biner pada komputer untuk pengalamatan, sehingga mempercepat penggabungan hole-hole yang berdekatan ketika suatu proses selesai dijalankan (de-alokasi)

· Alokasi ruang untuk proses SwapPerlu diperhatikan ruang untuk proses Swap pada Disk

· Analisis Sistem SwappingAda beberapa cara untuk menganalisis memori yang terbuang pada waktu terjadi hole, yaitu:- Fifty Percent Rule, perhitungan rasio dari

hole terhadap proses- Unused Memory Rule

Halaman : 20

¨ Virtual Memori:

· Paging:Pembagian memori ke dalam page-page yang masing-masing mempunyai alamat virtual. Ada dua jenis page:- Virtual page- Page frame

· Page Table:Tabel untuk memetakan virtual page ke page frame

· Paging dapat dilakukan secara Hardware, seperti pada:1. One Level Paging : PDP-112. Two Level Paging : VAX3. Three Level Paging: SPARC4. Four Level Paging : 68030

· Assosiative Memory:Device khusus untuk memetakan virtual address ke physical address tanpa melalui Page Table.

¨ Algoritma Page Replacement

Halaman : 21

· The Optimal Page Replacement Algorithm:- Tiap page dapat diberi label nomor instruksi

yang akan dieksekusi sebelum page tersebut pertama kali di acu

- Jika terjadi page fault page dengan label tertinggi harus dipindahkan

· The Not-Recently-Used Page Replacement Algorithm:

- Page dibagi dalam empat kelas, yaitu:* Kelas 0 : tidak diacu, tidak dimodifikasi Kelas 1 : tidak diacu, dimodifikasi Kelas 2 : diacu, tidak dimodifikasi Kelas 3 : diacu, dimodifikasi

- Jika terjadi page fault, page kelas terendah akan dipindahkan

· The First-In, First-Out:- Akan dibuat list page yang ada di memori- Jika terjadi page fault, page pada head akan

dipindahkan, dan page baru akan disimpan pada tail

Halaman : 22

· The Second Change Page Replacement Algorithm:- Variasi lain dari FIFO- Page pada head akan diperiksa dulu sebelum

dipindahkan. Jika page tersebut masih diacu pada interval clock sebelumnya, maka akan diperiksa page berikutnya.

· The Clock Page Replacement Algorithm:- Variasi teknik Second chance, yaitu dengan

menjaga semua page dalam suatu sirkular list- Page pang akhir diacu akan ditempatkan di akhir

list

· The Least Recently Used:- Jika terjadi page fault, maka page yang sudah

lama tidak digunakan akan dibuang

Halaman : 23

¨ Masalah Perancangan Sistem Paging

· The Working Set Model:- Page di-load ke memori berdasarkan kebutuhan- Sekumpulan page yang sedang digunakan oleh

proses disebut Working Set

· Alokasi Lokal vs Global:- Lokal:lpemilihan page dibuat berdasarkan

proses yang sedang aktif - Global: pemilihan page dibuat berdasarkan

keseluruhan tabel

· Ukuran Page:Harus ditentukan ukuran page yang optimum

¨ Segmentasi· Memori dibagi dalam ruang-ruang alamat yang

independent, yang disebut segmen· Tiap segmen mempunyai urutan alamat linier

(0-maksimum)

Halaman : 24

SISTEM FILE

Semua aplikasi komputer selalu melakukan proses penyimpanan dan pengambilan informasi.

Masalah-masalah yang muncul dengan penyimpanan informasi di memori antara lain :

- Tidak semua informasi dapat disimpan seluruhnya pada memori

- Informasi yang tersimpan di memori hilang jika proses berakhir

- Tidak dapat dipergunakan bersama-sama

Halaman : 25

Kriteria penyimpanan informasi :- Dapat menyimpan banyak informasi- Dapat disimpan dalam waktu lama- Dapat dipergunakan bersama-sama

Solusi : file - disimpan pada media eksternalBagian sistem operasi yang mengatur file ini disebut Sistem File.

Sistem File dapat ditinjau dari dua sudut pandang:- Sudut pandang pemakai- Sudut pandang perancang sistem file

Halaman : 26

FILE

Penamaan File

Aturan penamaan file berbeda dari satu sistem dengan sistem yang lain.

file.bak file backupfile.pas program sumber dalam Pascalfile.bin program biner yang dapat dieksekusifile.c program sumber dalam Cfile.dat file datafile.doc file dokumentasifile.hlp teks untuk perintah Helpfile.lib library dari file .obj yang digunakan oleh

linkerfile.obj file objekfile.txt file teks umum

Halaman : 27

Struktur File

· File sebagai deretan byte.

1 byte

· File sebagai deretan record

1 record 1 record

· File sebagai Struktur Pohon

Ali Fulan Sosro

Cici Edi

Hari Heri Jaja

Cucu

Dedi Dudun

Halaman : 28

Tipe File

1. Regular file

Berisi informasi biasa yang dibuat oleh pemakai. Biasanya terdiri atas file ASCII atau file biner.

2. Direktori

Yaitu sistem file yang akan memelihara struktur sistem file.

3. Character Special Files

Berkaitan dengan perangkat I/O

4. Block Special Files

Digunakan untuk memodelkan disk.

Halaman : 29

Gambar dibawah ini merupakan contoh dua buah format file dalam UNIX, yaitu format file biner yang dapat dieksekusi dan format arsip (archive) yang merupakan kumpulan modul yang telah dikompilasi tetapi tidak di-link.

16 bitmagic

number header nama

modulukuran teks tanggalukuran data pemilikukuran BSS modul

objekproteksi

ukuran tabel simbol

Header

ukuran

titik masuk header

flags teks modul

objekdata header

bit relokasi modul objek

tabel simbol(a) (b)

(a) File Biner (b) Archive

Halaman : 30

Pengaksesan FileAda dua macam pengaksesan file secara umum:

1. Pengaksesan sekuensial.Dengan cara ini tiap byte pada file dibaca berurutan dari awal sampai akhir.

2. Pengaksesan secara random.Dengan cara ini pembacaan dapat langsung ke byte

atau record yang dituju

Atribut File

Field Artiproteksi siapa yang boleh mengakses,dengan cara bagaimanapassword password yang dibutuhkan untuk akses filepembuat identitas pembuatpemilik siapa pemilik sekarangflag read-only 0 = read/write, 1= read-onlyflag hidden 0 = normal, 1 = tidak ditampilkan di layarflag system 0 = normal, 1 = sistemflag archive 0 = telah di backup, 1 = butuh di backupflag ASCII/biner 0 = ASCII, 1 = binerflag random access 0 = akses sekuensial, 1 = akses randomflag temporer 0 = normal, 1 = hapus jika proses selesaiflag lock 0 = tidak dikunci, 1 = dikuncipanjang record jumlah byte dalam satu recordposisi key offset key dalam tiap recordpanjang key jumlah byte dalam keywaktu pembuatan tanggal dan jam pembuatanwaktu terakhir diakses

tanggal dan jam terakhir file diakses

waktu terakhir diubah

tanggal dan jam terakhir file diubah

ukuran sekarang jumlah byte dalam file pada waktu sekarangukuran maksimum ukuran maksimum yang masih boleh ditambahkan

Halaman : 31

Operasi File

Beberapa operasi atau pemanggilan sistem untuk file yang umum adalah:

1. Create : Membuat file baru dan kosong.2. Delete : Menghapus file3. Open : Membuka file sebelum digunakan.4. Close : Menutup file setelah tidak digunakan.5. Read : Membaca isi file pada posisi yang

sedang ‘current’.6. Write : Menuliskan informasi ke dalam file

pada posisi yang sedang ‘current’.7. Append : Menambahkan informasi ke dalam file

pada posisi ‘End-Of-File’ sehingga ukuran file bertambah.

8. Seek : Mencari informasi tertentu pada file dengan menggunakan key tertentu.

9. Get Attributes : Mengambil beberapa atribut pada file

10. Set Attributes : Men-set atribut file11. Rename : Mengganti nama file.

Halaman : 32

Memory-Mapped FileAdalah suatu file yang dipetakan ke memori utama.Beberapa kelemahan teknik ini adalah:- Ukuran file tidak dapat diketahui secara pasti.- Sukar menjaga konsistensi file- Proses akan rumit jika ukuran file lebih besar dari segmennya

Halaman : 33

DIREKTORIDigunakan untuk menyimpan informasi engenai suatu file.

Sistem Direktori HirarkisModel yang menggunakan struktur pohon.

(c) Direktori Struktur Pohon

Halaman : 34

Nama Path (Jalur)Digunakan untuk mengetahui di direktori mana

suatu file berada.Macam-macam nama path :- Nama path absolut

Terdiri atas path dari mulai Root Directory sampai pada file-nya sendiri.Contoh: /usr/siti/my.file

- Nama path relatifDigunakan jika pemakai hendak mengakses file-file yang berada di subdirektori dari direktori kerjanya. Contoh: Jika pemakai sedang berada di direktori /usr/siti, maka ia hanya dapat mengakses file-file di direktori /usr/siti atau direktori di bawah /usr/siti.

Halaman : 35

Operasi Direktori. Create. Delete. OpenDir. CloseDir. ReadDir. Rename. Link (UNIX). Unlink (UNIX)

Halaman : 36

Implementasi FileBeberapa metode yang telah diimplementasikan akan diperlihatkan di bawah ini.

Alokasi KontiguYaitu metode yang menempatkan suatu file dalam alokasi blok yang kontigu. Keuntungan:

Sederhana implementasinyaKelemahan:

Menjadi masalah jika ukuran file tidak diketahuiBanyak terjadi fragmentasi eksternal

Halaman : 37

Alokasi Linked List

Keuntungan:-semua blok dapat digunakan -hanya alamat blok pertama yang disimpan pada

direktori

Kelemahan:-akses random menjadi lambat-harus disediakan sejumlah tempat pada tiap blok

untuk menyimpan alamat blok berikutnya

Halaman : 38

Alokasi Linked List dengan Indeks (Metode ini digunakan oleh MS-DOS)

blok fisik

01 22 034 156 77 4

File A mulai dari sini

Untuk mereduksi kelemahan pada metode Linked List maka digunakan tabel yang menyimpan semua alamat blok. Keuntungan:

· akses random lebih cepat· untuk meyimpan alamat blok pertama

pada direktor cukup dengan menyimpan sebuah nilai integer yang menujukkan nomor blok pertama file berada

Kelemahan:· tabel harus disimpan di memori

Halaman : 39

I-nodes(Metode ini digunakan oleh UNIX)

single indirect block

I-nodesAtribut

double indirect block

alamat blok data

I-nodes menyimpan atribut file dan alamat blok di disk. Jika suatu file cukup besar maka tidak semua informasi dapat tersimpan pada I-nodes, sehingga dibutuhkan adanya blok tambahan untuk menyimpan alamat blok yang belum tercakup pada I-nodes. Blok ini disebut dengan single indirect block. Dengan karakteristik yang sama maka jika filenya sangat besar akan dibutuhkan double indirect block, atau bahkan triple indirect block.

Halaman : 40

Implementasi DirektoriBerikut ini diperlihatkan implementasi direktori pada beberapa sistem operasi.

Direktori pada CP/M

bytes 1 8 3 1 2 16

1 nama file

user code extension block count extent

Direktori di MS-DOS

byte 8 3 1 10 2 2 2 4nama file ext atrb time date size

reserved nomor blok pertama

Direktori di UNIX

byte 2 14nomor I-node nama file

Direktori di UNIX cukup sederhana sebab semua atribut file disimpan pada I-nodes. Untuk itu yang perlu disimpan pada direktori hanya alamat I-node-nya saja.

File yang Digunakan Bersama (Shared Files)

Halaman : 41

Shared files diperlukan jika beberapa pemakai bekerja pada suatu sistem bersama. Shared files ini sebenarnya merupakan sebuah file tetapi dapat muncul di beberapa direktori sehingga juga dapat diakses oleh dari berbagai direktori (lihat gambar).Untuk menghindari inkonsistensi dalam pemakaian file oleh banyak pemakai, maka digunakan teknik symbolic linking, dimana hanya pemilik saja yang bisa menghapus file secara fisik. Pemakai lain hanya bisa menghapus linking-nya saja dan bukan filenya sendiri.

Pengelolaan Tempat Penyimpanan DiskBeberapa hal yang perlu diperhatikan dalam pengelolaan tempat penyimpanan disk (disk space management) antara lain :1. Ukuran blok2. Pengelolaan blok-blok yang belum terpakai

- Linked Lis- Bit Map

3. Penjatahan disk ( Disk quota )

Kehandalan Sistem FileKehandalan suatu sistem file meliputi hal-hal

yang berhubungan dengan keandalan sistem terhadap segala sesuatu yang bersifat destruktif terhadap

Halaman : 42

sistem. Sistem harus selalu berjalan dengan baik meskipun ada bagian yang rusak., atau setidaknya dapat berjalan normal kembali dengan usaha yang minimal.Hal-hal yang menyangkut kehandalan sistem file meliputi :1. Pengelolaan Blok yang rusak (Bad Block

Management)- Secara Hardware- Secara Software

2. Backup- Dengan sistem dua drive- Dengan cara incremental dumps yaitu suatu

cara backup secara periodik. 3. Konsistensi sistem file

Halaman : 43

PENGAMANANSistem file mengandung informasi yang sangat penting. Untuk itu usaha pengamanan terhadap sistem ini sangat diperlukan.

Lingkungan PengamananSistem file perlu dijaga dari kehilangan data dan pengaksesan data dari pihak yang tidak berhak.Kehilangan data dapat disebabkan oleh:- Aksi alam, seperti gempa bumi, banjir, dll- Kesalahan hardware atau software- Kesalahan manusia

Aksi-aksi luar yang merusak misalnya:-Aksi coba-coba dari pemakai di luar sistem-Aksi sengaja untuk ‘mengelabui’ sistem.-Aksi sengaja untuk mencari keuntungan.-Aksi sengaja dengan tujuan politis dll

Halaman : 44

Prinsip-prinsip Perancangan Pengamanan- Perancangan sistem harus bersifat publik- Default sistem harus “No Access”- Pemeriksaan otoritas harus selalu dilakukan

untuk setiap pengaksesan sumberdaya- Memberikan keistimewaan sesedikit mungkin- Mekanisme proteksi harus sederhana, seragam,

dan menyatu (built-in) dengan lapisan terendah dari sistem.

- Skema yang dipilih harus secara psikologis dapat diterima oleh pemakai.

Otentikasi PemakaiOtentikasi pemakai adalah suatu cara untuk mengenali pemakai pada saat login ke sistem. Tiga cara yang telah dikenal antara lain :1. Password2. Identifikasi Fisik3. Tindakan Balasan (countermeasures)

Halaman : 45

MEKANISME PROTEKSIMekanisme proteksi adalah cara sistem operasi memproteksi file dan sumber-sumber lainnya.

Domain ProteksiDomain proteksi adalah himpunan dari pasangan (objek, hak). Objek adalah segala sumber pada sistem yang perlu diproteksi. Objek dapat berupa hardware maupun software. Hak adalah aktivitas yang dapat dilakukan terhadap objek yang bersangkutan.

Domain Objek File1 File2 File3 Printer Plotter1 Plotter2

1 Read ReadWrite

Execute2 Read

WriteRead Write

3 Write ReadWrite

Write

Halaman : 46

Kelemahan : menghasilkan matriks yang ompong (sparse matrix) dan membutuhkan tempat yang besar. Alternatif lain untuk menyimpannya adalah dengan cara:1. Access Control List (ACL)

ACL adalah teknik untuk menyimpan matriks proteksi secara kolom per kolom. Contohnya adalah sebagai berikut.

File1: (Dom1,*,R),(Dom2,*,RW)File2: (Dom1,*,RWX)File3: (Dom2,*,R), dst

2. Capabilities List Pada C-list penyimpanannya adalah baris per baris.

Tipe Hak Objek0 File Read, Write Pointer to File11 File Read Pointer to File32 Printer Write Pointer to Printer

Ini adalah contoh C-list untuk Dom2.

Halaman : 47

Tiap C-list selalu mengandung tiga field tersebut yaitu field Tipe, Hak, dan Objek. Masing-masing pemakai kan mempunyai C-list ini.

Ada tiga cara untuk melindungi C-list ini dari aksi-aksi merusak, yaitu:

1. Tagged Architecture2. Menyimpan C-list dalam sistem operasi3. Menyimpan C-list dalam user space tetapi di-

enkripsi dengan kunci tertentu yang tidak diketahui oleh pemakai.

Perintah Proteksi (protection command) : CREATE OBJECT, DELETE OBJECT, CREATE DOMAIN, DELETE DOMAIN, INSERT RIGHT, dan REMOVE RIGHT.

Halaman : 48

KESIMPULAN

Dari sudut pandang pemakai :File merupakan kumpulan dari file dan direktori serta operasi yang berlaku di dalamnya. File dapat diberi nama, dihapus, di-copy, dsb. Direktori dapat di-create, dipindahkan, dsb. Hal-hal itulah yang terlihat dari sudut pandang pemakai (user’s point of view).

Dari sudut perancang sistem :Bagaimana struktur penyimpanannya di dalam diskBagaimana direktori diimplementasikanBagaimana inkonsistensi harus dihindari, dsbMasalah pengamanan dan proteksi sistem file

merupakan masalah yang harus dihadapi baik oleh pemakai maupun oleh desainer dalam konteks yang agak berlainan. Masalah yang dihadapi pemakai lebih ditekankan pada masalah moral pemakai sistem. Sedangkan masalah yang dihadapi oleh desainer adalah bagaimana membuat sistem file tersebut tangguh dan handal terhadap para perusak sistem.

INPUT OUTPUT

Halaman : 49

Prinsip-Prinsip Perangkat Lunak I/O

I/O Devices

Ada dua kategori I/O Devices, yaitu:

· Block Devices - Menyimpan informasi dalam blok-blok dengan ukuran yang tetap- Masing-masing memiliki alamat sendiri-sendiri - Blok-blok tersebut umumnya berukuran antara 128-1024 byte Contoh: disk, magnetic tape.

Halaman : 50

· Character Devices- Menerima informasi dalam bentuk deretan karakter- Tidak berbentuk struktur blok- Tidak memiliki alamat tertentuContoh : terminal, line printer, punched card, network interface dll.

Device Controllers

Unit-unit I/O terdiri dari :1. Komponen mekanik (perangkat fisik)2. Komponen elektronik (Device Controller atau Adapter)

Model komunikasi CPU - controller :- Single Bus Model (atau mini komputer)-I/O channel : multiple bus dan komputer I/O khusus (pada mainframe)

Halaman : 51

Fungsi controller : - Mengkonversikan aliran bit serial ke dalam bentuk blok-blok byte- Menangani perbaikan kesalahan seperlunya

Setiap controller memiliki sejumlah register untuk berkomunikasi dengan CPU.

CPU Memory DiskController

PrinterController

OtherController

ControllerDevice Interface

Printer

System Bus

Halaman : 52

Implementasi register : - Memori reguler (Memory-Mapped I/O) - Khusus untuk I/O, serta mengalokasikan setiap

controller secara pasti.

I/O Controller I/O Address Interrupt Vector

Clock 040 - 043 8Keyboard 060 - 063 9Secondary RS232

2FB - 2FF 11

Hard disk 320 - 32F 13Printer 378 - 37F 15Monochrome display

380 - 38F -

Color display 3D0 - 3DF -Floppy disk 3F0 - 3F7 14Primary RS232

3F8 - 3FF 12

Halaman : 53

Direct Memory Access (DMA)

Fungsi : membebaskan CPU dari pekerjaan transfer data ke memori

Interleaving: metoda pembacaan sektor-sektor dari satu track yang sama dengan cara melompat.Sebagai contoh adalah untuk membaca satu silinder secara lengkap diperlukan dua putaran penuh, pertama untuk blok genap dan berikutnya untuk blok ganjil. Banyaknya lompatan blok tersebut disesuaikan dengan kecepatan pemindahan satu blok dari controller ke memori melalui bus. Saat disk diformat, blok-blok akan diberi nomor sesuai dengan faktor interleave.

0 1 2

3456

7 0

1 2

3 3

4

45

566 7

7 0

1

2

(a) Tanpa Interleaving (b) Single Interleaving (c) Double Interleaving

Halaman : 54

Prinsip-Prinsip Perangkat Lunak I/O

Prinsip-prinsip yang perlu diperhatikan :

- Device Independent- Uniform naming- rror handling- Mempertimbangkan faktor sharable dan

Dedicated Device

Lapisan perangkat lunak I/O, yaitu :

1. Interrupt Handler2. Device Drive3. Device-independent operating system software4. User level software

Halaman : 55

Interrupt Handler

- Bagian paling bawah dalam sistem operasi- Menangani prosedur penanganan interupsi pada proses I/O

Device driver- Bersifat device-dependent- Menyampaikan perintah-perintah ke device

controller- Memastikan bahwa pekerjaan pada device

controller

Halaman : 56

Device Independent Operating System Software-Membuat antar muka yang seragam -Device Naming-Device Protection,-Mempersiapkan ukuran blok yang independent terhadap device-Membentuk buffering -Mengalokasikan penyimpanan pada block device -engalokasikan dan melepaskan dedicated device-Melaporkan kesalahan

Halaman : 57

User Level Software- Berupa prosedur pustaka (library procedure)- Dapat digunakan langsung oleh pemakai

Permintaan I/O Pengembalian I/O

Layer Fungsi-fungsi I/O

User processes pembuatan I/O call, format I/O, spooling

Device-independent Software

penamaan, proteksi, blocking, buffering, pengalokasian

Device drivers penyiapan register-register device, cek status

Interrupt Handlers pengaktifan driver setelah I/O selesai proses

Hardware pelaksanaan operasi I/O

Halaman : 58

DISK

Kelebihan :

- Kapasitas penyimpanan sangat besar- Harga per bit sangat murah- Informasi tidak akan hilang saat komputer dimatikan.

Disk Hardware

- Terdiri dari sejumlah silinder yang tersusun dalam track-track- Setiap track dibagi ke dalam sektor-sektor- Seluruh sektor memilki kapasitas penyimpanan yang sama

Waktu akses ditentukan oleh tiga faktor, yaitu :- Seek Time - Rotational Delay-ransfer Time

Halaman : 59

Algoritma Penjadwalan Lengan Disk (Disk Arm)

First-Come First-Served - Berdasarkan urutan kedatangan permintaan - Sederhana, tetapi tidak optimal

Sortest Seek First- Mecari silinder terdekat- Memiliki kelemahan jika pada pending request banyak yang meminta silinder yang berada di tengah-tengah

Posisi awal Pending Request

X X X X X X X

0 5 10 15 20 25 30

SilinderUrutan Pencarian

Halaman : 60

Elevator Algorithm

- Gerakan lengan seperti sebuah elevator- Terdapat dua teknik dalam algoritma elevator, yaitu dua arah atau satu arah penelusuran

Posisi awal Pending Request

X X X X X X X0 5 10 15 20 25 30

Silinder Urutan Pencarian

Halaman : 61

Kecenderungan teknologi disk :

- Seek time menjadi lebih pendek , tetapi rotational delay tetap - Adanya multiple disk yang bekerja bersama

Kesalahan-kesalahan pada disk :

- Programming error (contoh : meminta sektor yang tidak ada)- Transient checksum error (contoh : disebabkan oleh head yang kotor)- Permanent checksum error (contoh : kerusakan fisik blok disk)- Seek error (contoh : salah kirim, seharusnya menuju ke silinder 6 tapi sampai ke silinder 7 )- Controller error (contoh : controller menolak

menerima perintah).

Halaman : 62

Track-at-a-Time Caching

- Menyimpan pembacaan satu track ke buffer cache

- Meningkatkan kinerja akses ke disk

RAM Disk- Menggunakan RAM untuk menyimpan blok- blok dari block device- Meningkatkan kinerja akses ke disk- RAM disk dibagi ke dalam n blok sesuai dengan besar memori yang dialokasikan- Setiap blok memiliki ukuran yang sama- Transfer membaca dan menulis dilakukan dengan memanggil suatu prosedur bahasa assembly yang menyalin ke atau dari program pemakai dengan kecepatan maksimum yang dimungkinkan oleh hardware

Halaman : 63

Memori Utama (RAM)

Program-program pemakai

RAM disk

blok RAM Disk 1read & write blok RAM 0

Sistem Operasi

Halaman : 64

CLOCK

- Pada sistem timesharing berfungsi untuk :- Mengelola informasi waktu (time of day)- Mencegah monopoli CPU oleh suatu proses

Clock software secara umum berbentuk device driver.

Clock Hardware

Membangkitkan interrupt pada selang waktu tertentu.

Ada 2 type clock hardware :

- memanfaatkan siklus perubahan fasa tegangan listrik AC- programable clock (PC)

crystal oscilator

counter

holding register

Halaman : 65

Mode operasi pada PC :

- one-shot : 1. menyalin isi holding register untuk besaran

awal bagi counter,2. untuk setiap pulsa (dari oscilator), counter

dikurangi dengan 1 (decrement),3. jika counter bernilai 0, bangkitkan interrupt

dan berhenti hingga ada perintah start (clock) dari software.

- square-wave :seperti pada one-shot, tetapi setelah membangkitkan interrupt tidak berhenti dan isi holding register secara otomatis disalin ke counter, sehingga proses (1,2,3) di atas diulang terus-menerus.

Satu kali perioda pembangkitan interrupt disebut clock tick.

Kelebihan PC : frekuensi interrupt atau clock rate bisa diatur secara software dengan mengatur besaran pada holding register.

Halaman : 66

Clock Software

Berupa clock driver yang berfungsi untuk :

- Mengelola waktu sebenarnya (real time) Ada tiga pendekatan :1. dengan counter 64-bit. 2. increment counter tiap detik 3. waktu relatif sejak mesin dihidupkan

- Mencegah suatu proses berjalan lebih lama dari yang diperbolehkan. - Menghitung penggunaan CPU. - Menangani system call ALARM dari proses pemakai.- Memberikan watchdog timer untuk bagian system. - Melakukan pengambilan besaran statistik.

64 bit 32 bit 32 bitTime of day (TOD) dalam tick

TOD (detik)

jumlah tick tiap detik

counter dalam tick

system time

(1) (2) (3)

Halaman : 67

TERMINAL

Media bagi pemakai untuk dapat berkomunikasi dengan komputer

Terminal

interface interfaceRS-232 memory-mapped

Hardcopy Glass tty Intelligent BlitCharacter Bit

oriented oriented

Halaman : 68

Terminal Hardware

Terbagi menjadi dua jenis terminal :

1. Terminal dengan interface RS-232 standard

- Kelebihan RS-232 : merupakan standard dan pada setiap komputer minimal ada satu RS-232

- Kekurangan RS-232 : transfer / komunikasi lambat

- Dapat dibagi menjadi beberapa kategori :1) hardcopy (printing) :2) glass tty (dumb CRT) : 3) intelligent :4) blit :

Halaman : 69

2. Terminal dengan memory-mapped interface - Terhubung melalui memory khusus : video RAM

dan chip : video controller. - Chip ini mengambil byte-byte dari video RAM

dan membangkitkan sinyal video untuk mengendalikan layar.

- Layar biasanya terdiri dari 200 - 1200 baris yang masing-masing terdiri dari 200 - 1200 titik yang disebut pixel. Dapat berupa character oriented atau bit oriented.

1) Character oriented : 2) Bit oriented :

Halaman : 70

Terminal Sofware

Terdiri dari dua bagian :- Input software (contoh : keyboard) - Output software (contoh: layar)

Input Software

Berfungsi mengelola semua masukan dari perangkat masukan.

Output Software

Mengelola semua perintah cetak ke perangkat keluaran.