MSIM4201 - Modul 2

Sistem operasi menangani perangkat keras, lunak, hingga pengguna, sehingga memiliki banyak komponen modular yang saling bekerja sama untuk efisiensi dan kenyamanan. Modul ini membahas komponen dan struktur sistem operasi modern.

Komponen Sistem Operasi

Komponen sistem operasi modern meliputi:

A. Manajemen Proses

Proses adalah program yang sedang dieksekusi, membutuhkan sumber daya seperti CPU time, alamat memori, berkas, dan perangkat I/O. Sistem Operasi bertanggung jawab atas:

• Pembuatan atau Penghapusan Proses: Mengalokasikan dan mengambil kembali sumber daya.
• Menunda dan Melanjutkan Proses: Mengatur prioritas eksekusi proses.
• Sinkronisasi Proses: Mengatur eksekusi bersamaan untuk menghindari inkonsistensi data.
• Komunikasi Proses: Menyediakan mekanisme interaksi antar proses.
• Pengendalian Deadlock:

  Deadlock adalah keadaan sistem terhenti karena proses saling menunggu sumber daya yang tidak dapat dibagi. Sistem operasi harus mencegah, menghindari, mendeteksi, dan memulihkan dari deadlock.

B. Manajemen Memori Utama

Tujuan manajemen memori utama adalah meningkatkan utilitas CPU dan efisiensi pemakaian memori. Memori utama adalah array besar word atau byte dengan alamat tersendiri, berfungsi sebagai penyimpanan instruksi/data untuk CPU dan I/O. Bersifat volatile (data hilang saat komputer mati). Aktivitas manajemen memori utama:

• Menjaga dan memelihara bagian memori yang digunakan.
• Memutuskan proses yang dipanggil ke memori.
• Mengalokasikan dan mendedikasikan ruang memori.

C. Manajemen Memori Sekunder

Memori sekunder adalah sarana penyimpanan di bawah memori utama, tidak langsung terhubung prosesor. Fungsinya:

• Menyimpan Berkas secara Permanen: Data non volatile.
• Menyimpan Program yang Belum Dieksekusi Prosesor: Program dibaca ke memori utama sebelum dieksekusi.
• Memori Virtual: Mekanisme menjadikan ruang kosong disk sebagai alamat memori virtual, mengoptimalkan memori utama meski aksesnya lebih lambat. Aktivitas manajemen memori sekunder:
• Pengaturan ruang kosong.
• Alokasi penyimpanan (magnetik disk, harddisk, dll.).
• Penjadwalan disk.

D. Manajemen I/O (Input/Output)

Sistem operasi disebut device manager karena mengatur berbagai perangkat. Fungsi I/O:

• Penyanggahan (Buffering): Menampung data sementara.
• Penjadwalan (Scheduling): Mengoptimalkan pemakaian I/O.
• Spooling: Meletakkan pekerjaan pada penyangga.
• Menyediakan driver perangkat umum dan khusus.

E. Manajemen File

File atau berkas adalah representasi program dan data yang disimpan di perangkat penyimpanan. Aktivitas manajemen file:

• Pembuatan dan Penghapusan File/Direktori: Mengelola lokasi dan entri berkas.
• Pemetaan File ke Memori Sekunder: Mengatur lokasi fisik penyimpanan.
• Backup File ke Media Penyimpanan yang Stabil (Non Volatile): Memastikan file tidak hilang.

F. Proteksi dan Keamanan

• Fungsi Proteksi: Melawan ancaman penggunaan tidak sah atau gangguan dari pengguna sistem.
• Fungsi Keamanan: Melawan ancaman dari luar kendali sistem operasi.
• Authentication (Otentifikasi): Verifikasi identitas pengguna (mis. kode sandi saat login).
• Ancaman Keamanan:
  • Trojan Horse: Program serangan terselubung, berfungsi sebagai celah keamanan.
  • Virus: Menyisipkan salinan diri ke program lain, merusak data.
  • Worm: Menggandakan diri secara mandiri, mencari celah keamanan.

G. Manajemen Jaringan

Sistem operasi mengatur komunikasi antar komputer dan antar perangkat jaringan dalam sistem terdistribusi serta jaringan peer-to-peer atau client-server.

• Sistem Terdistribusi: Sekumpulan prosesor tanpa memori atau clock bersama, terhubung via jaringan, terlihat sebagai satu komputer bagi pengguna.
• NFS (Network File System): Protokol untuk mengakses sistem berkas melalui jaringan.

H. Command-Interpreter System

Sistem penerjemah perintah tekstual dari pengguna. Contohnya shell atau console (UNIX), CLI, GUI (Windows), pen-based.

• Shell: Antarmuka interaktif antara pengguna dengan sistem operasi.
• System Call: Instruksi untuk layanan sistem operasi, termasuk kontrol proses, manipulasi file, manipulasi device, informasi lingkungan, dan komunikasi (Message-passing Model dan Shared-memory Model).

Struktur Sistem Operasi

Struktur sistem operasi dirancang cermat untuk fungsi optimal dan modifikasi mudah. Struktur-struktur utama:

A. Struktur Sederhana

Sistem operasi kecil, sederhana, dengan keterbatasan, tidak terbagi modul. Contoh: MS-DOS. Awalnya UNIX juga sederhana (Kernel dan program sistem), kemudian menjadi modular.

B. Sistem Monolithic

Struktur tidak terstruktur sebagai kumpulan prosedur yang saling memanggil. Dilengkapi dual-mode (user-mode dan monitor-mode) untuk membedakan eksekusi sistem operasi dan program pengguna. System call dilakukan dengan 'trap' ke kernel. Meskipun tak terstruktur, memiliki struktur dasar:

1. Program utama yang meminta service procedure.
2. Kumpulan service procedure dari system call.
3. Kumpulan utility procedure yang membantu service procedure.

C. Sistem Lapisan (Layered System)

Modularisasi sistem operasi dengan memecahnya menjadi beberapa lapis. Lapisan terendah (Lapis-0) adalah hardware, lapisan teratas (Lapis-N) antarmuka pengguna. Tiap lapisan hanya menggunakan operasi dari lapisan di bawahnya. Contoh: THE (6 lapisan) dan Venus (7 lapisan).

D. Mesin Virtual

Pendekatan terlapis dengan antarmuka tambahan yang menghubungkan hardware dengan kernel untuk tiap proses. Sulit diimplementasikan karena virtual user-mode harus berjalan melalui physical user mode, lalu ke virtual monitor-mode. Keuntungannya adalah proteksi penuh dan keamanan sumber daya. Contoh: IBM VM system, VMware Workstation.

E. Model Client Server

Memindahkan kode ke lapisan lebih tinggi untuk kernel minimal. Fungsi sistem operasi dijadikan user process. Client process mengirim permintaan ke server process, yang melayani dan mengembalikan jawaban. Kernel fokus pada komunikasi client-server. Keuntungan:

• Sistem menjadi lebih sederhana dan mudah diatur.
• Kerusakan server tidak mengganggu sistem lain.
• Mudah diadaptasi ke sistem terdistribusi.

F. Desain dan Implementasi Sistem Operasi

1. Tujuan Desain: Menentukan tujuan dan spesifikasi sistem (nyaman, mudah, andal, aman, cepat).
2. Mekanisme dan Kebijakan:
   • Mekanisme: Menentukan "bagaimana" melakukan sesuatu.
   • Kebijakan: Menentukan "apa" yang dilakukan. Pemisahan keduanya penting untuk fleksibilitas. Sistem berbasis mikrokernel menerapkan pemisahan ini secara ekstrem.
3. Implementasi: Sistem operasi dapat ditulis dalam berbagai bahasa (Assembly, C, C++, scripting). Keuntungan bahasa tingkat tinggi: kode lebih cepat ditulis, ringkas, mudah dipahami/debug, dan transfer ke hardware lain lebih mudah.

Poin Penting

• Komponen sistem operasi utama meliputi manajemen proses, memori utama, memori sekunder, I/O, file, proteksi/keamanan, dan jaringan.
• Proses merupakan program yang sedang dieksekusi, membutuhkan manajemen sumber daya oleh sistem operasi.
• Manajemen memori utama bertujuan meningkatkan utilitas CPU dan efisiensi memori, bersifat volatile.
• Manajemen memori sekunder berfungsi menyimpan berkas permanen (non volatile) dan mendukung memori virtual.
• Sistem operasi disebut device manager karena mengatur perangkat I/O melalui buffering, scheduling, spooling, dan driver.
• Proteksi dan keamanan sistem operasi melindungi dari ancaman internal (proteksi) dan eksternal (keamanan) seperti Trojan Horse, virus, dan worm.
• Command-Interpreter System, seperti shell, berfungsi sebagai antarmuka pengguna ke sistem operasi dan mengelola system call.
• Struktur sistem operasi meliputi sederhana (MS-DOS), monolithic, lapisan (THE, Venus), mesin virtual, dan client-server.
• Sistem monolithic menggunakan dual-mode (user-mode dan monitor-mode) untuk proteksi.
• Sistem lapisan memecah sistem operasi menjadi hierarki modul dari hardware ke antarmuka pengguna.
• Mesin virtual menyediakan proteksi dan keamanan sumber daya, mengisolasi lingkungan komputasi.
• Model client-server memisahkan fungsi OS menjadi proses client dan server untuk modularitas dan adaptasi sistem terdistribusi.

Tes Formatif 1 — Kegiatan Belajar 1

Tes Formatif 2 — Kegiatan Belajar 2