MSIM4201 - Modul 1 | Sabs UTDocs

Pengertian Sistem Operasi

Sistem operasi adalah bagian fundamental dari sistem komputer yang berfungsi sebagai antarmuka antara pemakai dengan hardware, serta manajer sumber daya komputer.

Sistem komputer secara umum terdiri dari empat komponen utama:

Hardware: Terdiri atas CPU, memori, perangkat I/O, dan sistem bus sebagai sumber daya dasar.
Sistem Operasi: Mengelola semua sumber daya dan menyediakan lingkungan bagi aplikasi.
Program Aplikasi: Berisi compiler, basis data, game, dan program bisnis untuk menyelesaikan masalah pengguna.
Pengguna (User): Interaksi dengan sistem melalui aplikasi.

Definisi Sistem Operasi

Beberapa definisi penting dari sistem operasi:

Software pengontrol hardware: Program biasa yang mengontrol perangkat keras.
Program yang memudahkan penggunaan hardware: Membuat hardware lebih user-friendly.
Kumpulan program pengatur hardware: Mengatur kerja perangkat keras, misalnya melayani permintaan pemakai.
Resource Manager / Resource Allocator: Mengatur dan mengalokasikan sumber daya seperti memori, printer, dll.
Program Pengontrol: Mengontrol eksekusi program lain untuk mencegah kesalahan dan penyalahgunaan.
Kernel: Program inti yang terus-menerus beroperasi selama komputer hidup.
Guardian: Melindungi komputer dari berbagai ancaman keamanan.

"An operating system is the layer of software that manages a computer's resources system for its users and their applications." - Anderson & Dahlin (2014)

Tiga Peran Utama Sistem Operasi (Menurut Anderson & Dahlin, 2014)

Operating Systems Play Referee: Mengelola sumber daya bersama berbagai aplikasi, memastikan isolasi antar aplikasi, dan melindungi sistem dari virus.
Operating Systems Play Illusionist: Menyederhanakan kompleksitas fisik hardware dengan menciptakan abstraksi (ilusi memori tak terbatas, setiap program memiliki prosesor sendiri) sehingga aplikasi dapat ditulis secara independen.
Operating Systems Provide Glue: Menyediakan sekumpulan layanan umum antar aplikasi, seperti cut and paste seragam, berbagi file, dan antarmuka pengguna yang konsisten, serta lapisan abstraksi untuk perangkat I/O.

Device driver adalah kode program khusus yang memungkinkan sistem operasi berkomunikasi dengan perangkat I/O. Driver bersifat spesifik untuk perangkat tertentu, meskipun ada Generic Device Driver yang lebih global.

Tujuan Sistem Operasi

Menciptakan lingkungan di mana pengguna dapat mengeksekusi program.
Membuat sistem komputer nyaman digunakan.
Mengefisienkan penggunaan hardware komputer.

Sejarah Sistem Operasi

Evolusi sistem operasi sangat dipengaruhi oleh perkembangan hardware.

Generasi Sistem Operasi

Generasi ke-Nol (1940)
- Komponen utama: tabung hampa udara.
- Belum menggunakan sistem operasi.
- Operasi manual (plugboards), hanya untuk perhitungan dasar (+,-,*).
Generasi ke-Satu (1950)
- Komponen utama: transistor.
- Fungsi utama sebagai pengatur pergantian job (konsep batch system).
- Input: punch card.
Generasi ke-Dua (1960)
- Komponen utama: IC (Integrated Circuit).
- Berkembang konsep:
  - Multiprogramming: Satu prosesor mengerjakan banyak program di memori utama.
  - Multiprocessing: Satu job dikerjakan banyak prosesor.
  - Spooling (Simultaneous Peripheral Operation On Line): Bertindak sebagai buffer, menerima pesanan meskipun belum dikerjakan.
  - Device Independence: Tiap komponen punya sifat berbeda (misal: tiap printer punya driver).
  - Time sharing / Multitasking.
  - Real Time System: Kontrol mesin-mesin.
Generasi ke-Tiga (1970)
- Komponen utama: VLSI (Very Large Scale Integrated Circuit).
- Konsep: General Purpose System, OS menjadi sangat kompleks dan mahal.
Generasi ke-Empat (1970-an hingga sekarang)
- PC semakin populer.
- Sistem operasi mendukung jaringan komputer (data sharing, hardware sharing, program sharing).
- User interface semakin user friendly.

Konsep Sistem Operasi Berdasarkan Cara Kerja

Sistem Awal (Serial Processing)

Komputer besar, dijalankan dari console secara manual oleh programmer/operator.
Program dimuat dan dijalankan instruksi per instruksi.
Debugging langsung dari console.

Sistem Batch Sederhana

Mengatasi waktu CPU terbuang pada sistem awal.
Mengumpulkan job sejenis untuk dieksekusi bersama.
Pengguna tidak punya akses langsung ke mesin.
- Resident Monitor: Program kecil di memori yang mengatur urutan job secara otomatis.
- Overlap Operasi antara I/O dengan CPU:
  - Offline Processing: Data I/O disimpan dulu ke media penyimpan (tape drives) sebelum ke CPU, bukan langsung.
  - Spooling: Menggunakan disk sebagai buffer untuk data I/O, memungkinkan proses secara acak dan tidak sekuensial seperti tape.

Sistem Multiprogramming

Beberapa job siap dieksekusi diletakkan di memori utama.
Jika job menunggu I/O, CPU akan beralih ke job lain.
Prinsip: meletakkan lebih dari satu program dalam memori utama di partisi berbeda.

Mirip multiprogramming, namun waktu proses dibatasi (quantum time).
Jika job melebihi quantum time, dihentikan sementara dan kembali ke antrean.

Sistem Multiprocessing

Sistem dengan lebih dari satu prosesor yang berbagi bus, clock, memori.
- Symmetric Multiprocessing: Tiap prosesor punya OS yang sama.
- Asymmetric Multiprocessing: Satu prosesor master, sisanya slave.

Sistem Personal Computer (PC)

Populer (1970-an) karena hardware murah dan kecenderungan single user.
Mengadopsi teknologi dari sistem operasi mainframe.

Sistem Paralel

Menggunakan lebih dari satu prosesor dalam satu sistem komputer.
Disebut Tightly Coupled System jika terhubung dekat (berbagi bus, memori).
Manfaat:
- Meningkatkan Throughput: Lebih banyak pekerjaan dalam waktu singkat.
- Menghemat Biaya: Perangkat dapat dibagi-pakai.
- Meningkatkan Kehandalan (Reliability): Kegagalan satu komputer tidak melumpuhkan sistem.

Sistem Terdistribusi (Loosely Coupled System)

Setiap prosesor memiliki memori dan clock sendiri, berkomunikasi melalui jalur komunikasi (misal: telepon).
Manfaat:
- Berbagi Sumber Daya: Sumber daya di setiap lokasi dapat dibagi pakai.
- Meningkatkan Komputasi: Perhitungan dapat dibagi dan diolah bersamaan.
- Kehandalan (Reliability): Jika satu situs gagal, situs lain bisa melanjutkan operasi.

Sistem Real-Time

Sistem dengan kebutuhan waktu terbatas untuk prosesor, sering sebagai kontrol aplikasi.
- Hard Real-Time System: Menjamin tugas kritis selesai tepat waktu, melompati waktu tunggu, tidak dapat digabung dengan time-sharing.
- Soft Real-Time System: Tidak terlalu kaku, tugas kritis mendapat prioritas tinggi dan dipertahankan sampai selesai, dapat melompati waktu tunggu.
- Contoh: Aplikasi multimedia, virtual reality, eksplorasi bawah laut.

Mobile Computing

Komputasi pada smartphone dan tablet, portabel, ringan.
Fitur unik: GPS, akselerometer.
Menggunakan jaringan nirkabel (Wi-Fi, IEEE 802.11).
Memori dan kecepatan pemrosesan lebih terbatas dari PC.
Contoh OS: Apple iOS, Google Android.

Poin Penting

Sistem operasi adalah manajer sumber daya komputer dan antarmuka antara pengguna serta hardware.
Tiga peran utama OS adalah sebagai wasit (mengelola sumber daya bersama), ilusionis (menyederhanakan hardware), dan perekat (menyediakan layanan umum).
Evolusi sistem operasi berkaitan erat dengan perkembangan hardware dari tabung hampa udara hingga VLSI.
Konsep batch system pada generasi pertama membantu efisiensi pergantian job.
Multiprogramming memungkinkan banyak program di memori, sementara time-sharing/multitasking membatasi waktu proses dengan quantum time.
Multiprocessing menggunakan lebih dari satu prosesor, dengan varian symmetric dan asymmetric.
Sistem terdistribusi meningkatkan kehandalan dan kemampuan komputasi dengan prosesor yang saling berkomunikasi namun memiliki memori sendiri.
Sistem real-time penting untuk aplikasi yang sensitif terhadap waktu, dibagi menjadi hard dan soft real-time.
Mobile computing adalah teknologi yang memungkinkan komputasi pada perangkat portabel seperti smartphone dan tablet.
Device driver sangat penting untuk komunikasi antara OS dan perangkat I/O.

MSIM4201 - Modul 1