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.
Brikut ini adalah Struktur Sistem
Operasi;
§
Struktur Sederhana
§
Sistem Berlapis (layered system)
§
Kernel Mikro
§
Modular (Modules)
§
Mesin Maya ( Virtual Machine )
§
Client-Server Model
§
Sistem Berorientasi Objek
1. Struktur Sederhana
Sistem operasi sebagai kumpulan
prosedur dimana prosedur dapat saling dipanggil oleh prosedur lain di sistem
bila diperlukan. Banyak sistem operasi komersial yang tidak terstruktur dengan
baik. Kemudian sistem operasi dimulai dari yang terkecil, sederhana dan
terbatas lalu berkembang dengan ruang lingkup originalnya. Contoh dari sistem
operasi ini adalah MS-DOS dan UNIX. MS-DOS merupakan sistem operasi yang
menyediakan fungsional dalam ruang yang sedikit sehingga tidak dibagi menjadi
beberapa modul, sedangkan UNIX menggunakan struktur monolitik dimana prosedur
dapat saling dipanggil oleh prosedur lain di sistem bila diperlukan dan kernel
berisi semua layanan yang disediakan sistem operasi untuk pengguna.
Inisialisasi-nya terbatas pada fungsional perangkat keras yang terbagi menjadi
dua bagian yaitu kernel dan sistem program. Kernel terbagi menjadi serangkaian
interface dan device driver dan menyediakan sistem file, penjadwalan CPU,
manajemen memori, dan fungsi-fungsi sistem operasi lainnya melalui system
calls.
Kelebihan Struktur Sederhana:
§
Layanan dapat dilakukan sangat cepat karena terdapat di satu ruang
alamat.
Kekurangan Struktur Sederhana:
§
Pengujian dan penghilangan kesalahan sulit karena tidak dapat dipisahkan
dan dilokalisasi.
§
Sulit dalam menyediakan fasilitas pengamanan.
§
Merupakan pemborosan bila setiap komputer harus menjalankan kernel
monolitik sangat besar sementara sebenarnya tidak memerlukan seluruh layanan
yang disediakan kernel.
§
Tidak fleksibel.
§
Kesalahan pemograman satu bagian dari kernel menyebabkan matinya seluruh
sistem.
Evolusi :
Kebanyakan UNIX sampai saat ini
berstruktur monolitik. Meskipun monolitik, yaitu seluruh komponen/subsistem
sistem operasi terdapat di satu ruang alamat tetapi secara rancangan adalah
berlapis. Rancangan adalah berlapis yaitu secara logik satu komponen/subsistem
merupakan lapisan lebih bawah dibanding lainnya dan menyediakan layanan-layanan
untuk lapisan-lapisan lebih atas. Komponen-komponen tersebut kemudia
dikompilasi dan dikaitkan (di-link) menjadi satu ruang alamat. Untuk
mempermudah dalam pengembangan terutama pengujian dan fleksibilitas, kebanyakan
UNIX saat ini menggunakan konsep kernel loadable modules,yaitu:
§
Bagian-bagian kernel terpenting berada di memori utama secara tetap.
§
Bagian-bagian esensi lain berupa modul yang dapat ditambahkan ke kernel
saat diperlukan dan dicabut begitu tidak digunakan lagi di waktu jalan (run
time).
Contoh : UNIX berstruktur
monolitik, MS-DOS
2. Sistem Berlapis (layered
system)
Sistem operasi dibentuk secara
hirarki berdasar lapisan-lapisan, dimana lapisan-lapisan bawa memberi layanan
lapisan lebih atas. Lapisan yang paling bawah adalah perangkat keras, dan yang
paling tinggi adalah user-interface. Sebuah lapisan adalah implementasi dari
obyek abstrak yang merupakan enkapsulasi dari data dan operasi yang bisa
memanipulasi data tersebut. Struktur berlapis dimaksudkan untuk mengurangi
kompleksitas rancangan dan implementasi sistem operasi. Tiap lapisan mempunyai
fungsional dan antarmuka masukan-keluaran antara dua lapisan bersebelahan yang
terdefinisi bagus.
Sedangkan menurut Tanenbaum dan
Woodhull, sistem terlapis terdiri dari enam lapisan, yaitu:
Lapis 5 – The operator
Berfungsi untuk pemakai operator.
Lapis 4 – User programs
Berfungsi untuk aplikasi program
pemakai.
Lapis 3 – I/O management
Berfungsi untuk menyederhanakan
akses I/O pada level atas.
Lapis 2 -Operator-operator
communication
Berfungsi untuk mengatur
komunikasi antar proses.
Lapis 1 -Memory and drum
management
Berfungsi untuk mengatur alokasi
ruang memori atau drum magnetic.
Lapis 0 -Processor allocation and
multiprogramming
Berfungsi untuk mengatur alokasi
pemroses dan switching, multi programming dan pengaturan prosessor.
Menurut Stallings, model
tingkatan sistem operasi yang mengaplikasikan prinsip ini dapat dilihat pada
tabel berikut, yang terdiri dari level-level dibawah ini:
§
Level 1
Terdiri dari sirkuit elektronik
dimana obyek yang ditangani adalah register memory cell, dan gerbang logika.
Operasi pada obyek 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
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. Meski pun 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 obyek eksternal seperti peranti bagian
luar, jaringan, dan sisipan komputer kepada jaringan.
Ø
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
nini 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 obyek
sistem. Eksternal identifier adalah nama yang bisa dimanfaatkan oleh aplikasi
atau pengguna. Internal identifier adalah alamat atau indikasi lain yang bisa
digunakan oleh level yang lebih rendah untuk meletakkan dan mengontrol obyek.
§
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 obyek 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:
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.
Sistem operasi
Lebih berhubungan kepada
programer. Lapisan ini mencakup lapisan 2 menurut Tanenbaum, dan level 5 sampai
dengan level 7 menurut Stallings.
Kelengkapan
Lebih berhubungan kepada
programer. Lapisan ini mencakup lapisan 3 menurut Tanenbaum, dan level 8 sampai
dengan level 11 menurut Stallings.
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.
Lapisan n memberi layanan untuk
lapisan n+1. Proses-proses di lapisan n dapat meminta layanan lapisan n-1 untuk
membangunan layanan bagi lapisan n+1. Lapisan n dapat meminta layanan lapisan
n-1. Kebalikan tidak dapat, lapisan n tidak dapat meminta layanan n+1.
Masing-masing berjalan di ruang alamat-nya sendiri. Kelanjutan sistem berlapis
adalah sistem berstruktur cincin seperti sistem MULTICS. Sistem MULTICS terdiri
64 lapisan cincin dimana satu lapisan berkewenangan berbeda. Lapisan n-1
mempunyai kewenangan lebih dibanding lapisan n. Untuk meminta layanan lapisan
n-1, lapisan n melakukan trap. Kemudian, lapisan n-1 mengambil kendali
sepenuhnya untuk melayani lapisan n.
Kelebihan Sistem Berlapis
(layered system):
§
Memiliki rancangan modular, yaitu sistem dibagi menjadi beberapa modul
& tiap modul dirancang secara independen.
§
Pendekatan berlapis menyederhanakan rancangan, spesifikasi dan
implementasi sistem operasi.
Kekurangan Sistem Berlapis
(layered system):
§
Fungsi-fungsi sistem operasi diberikan ke tiap lapisan secara hati-hati.
Contoh: Sistem operasi yang
menggunakan pendekatan berlapis adalah THE yang dibuat oleh Djikstra dan
mahasiswa-mahasiswanya, serta sistem operasi MULTICS.
3. Kernel Mikro
Metode struktur ini adalah
menghilangkan komponen-komponen yang tidak diperlukan dari kernel dan
mengimplementasikannya sebagai sistem dan program-program level user. Hal ini
akan menghasilkan kernel yang kecil. Fungsi utama dari jenis ini adalah
menyediakan fasilitas komunikasi antara program client dan bermacam pelayanan
yang berjalan pada ruang user.
Kelebihan Kernel Mikro:
§
kemudahan dalam memperluas sistem operasi
§
mudah untuk diubah ke bentuk arsitektur baru
§
kode yang kecil dan lebih aman
Kekurangan Kernel Mikro:
§
kinerja akan berkurang selagi bertambahnya fungsi-fungsi yang digunakan.
Contoh: sistem operasi yang
menggunakan metode ini adalah TRU64 UNIX, MacOSX dan QNX.
4. Modular (Modules)
Kernel mempunyai kumpulan
komponen-komponen inti dan secara dinamis terhubung pada penambahan layanan
selama waktu boot atau waktu berjalan. Sehingga strateginya menggunakan
pemanggilan modul secara dinamis (Loadable Kernel Modules). Umumnya sudah
diimplementasikan oleh sistem operasi modern seperti Solaris, Linux dan MacOSX.
Sistem Operasi Apple Macintosh
Mac OS X menggunakan struktur hybrid. Strukturnya menggunakan teknik berlapis
dan satu lapisan diantaranya menggunakan Mach microkernel.
5. Mesin Maya ( Virtual Machine )
Mesin maya mempunyai sistem
timesharing yang berfungsi untuk ,menyediakan kemampuan untuk multiprogramming
dan perluasan mesin dengan antarmuka yang lebih mudah.
Struktur Mesin maya ( CP/CMS,
VM/370 ) terdiri atas komponen dasar utama :
§
Control Program, yaitu virtual machine monitor yang mengatur fungsi ari
prosessor, memori dan piranti I/O. Komponen ini berhubungan langsung dengan
perangkat keras.
§
Conventional Monitor System, yaitu sistem operasi sederhanayang mengatur
fungsi dari proses, pengelolaan informasi dan pengelolaan piranti.
Kelebihan Mesin Maya ( Virtual
Machine ):
§
Konsep mesin virtual menyediakan proteksi yang lengkap untuk sumber daya
system sehingga masing-masing mesin virtual dipisahkan mesin virtual yang lain.
Isolasi ini tidak memperbolehkan pembagian sumber daya secara langsung.
§
Sistem mesin virtual adalah mesin yang sempurna untuk riset dan
pengembangan system operasi. Pengembangan system dikerjakan pada mesin virtual,
termasuk di dalamnya mesin fisik dan tidak mengganggu operasi system yang
normal.
Kekurangan Mesin Maya ( Virtual
Machine ):
§
Konsep mesin virtual sangat sulit untuk mengimplementasikan kebutuhan
dan duplikasi yang tepat pada mesin yang sebenarnya.
Contoh:
§
Sistem operasi MS-Windows NT dapat menjalankan aplikasi untuk MS-DOS,
OS/2 mode teks dan aplikasi WIN16.
§
IBM mengembangkan WABI untuk meng-emulasikan Win32 API sehingga sistem
operasi yang menjalankan WABI dapat menjalankan aplikasi-aplikasi untuk MS-Windows.
§
Para pengembang Linux membuat DOSEMU untuk menjalankan aplikas-aplikasi
DOS pada sistem operasi Linux, WINE untuk menjalankan aplikasi-aplikasi
MS-Windows.
§
VMWare merupakan aplikasi komersial yang meng-abstraksikan perangkat
keras intel 80×86 menjadi virtual mesin dan dapat menjalan beberapa sistem
operasi lain (guest operating system) di dalam sistem operasi MS-Windos atau
Linux (host operating system). VirtualBox merupakan salah satu aplikasi sejenis
yang opensource.
6. Client-Server Model
Mengimplementasikan sebagian
besar fungsi sistem operasi pada mode pengguna (user mode). Sistem operasi
merupakan kumpulan proses dengan proses-proses dikategorikan sebagai server dan
client, yaitu :
Server, adalah proses yang menyediakan
layanan.
Client, adalah proses yang
memerlukan/meminta layanan.
Proses client yang memerlukan
layanan mengirim pesan ke server dan menanti pesan jawaban. Proses server
setelah melakukan tugas yang diminta, mengirim hasil dalam bentuk pesan jawaban
ke proses client. Server hanya menanggapi permintaan client dan tidak memulai
dengan percakapan client. Kode dapat diangkat ke level tinggi, sehingga kernel
dibuat sekecil mungkin dan semua tugas diangkat ke bagian proses pemaka. Kernel
hanya mengatur komunikasi antara client dan server. Kernel yang ini popular
dengan sebutan mikrokernel.
Kelebihan Client-Server Model:
§
Pengembangan dapat dilakukan secara modular.
§
Kesalahan (bugs) di satu subsistem (diimplementasikan sebagai satu
proses) tidak merusak subsistem-subsistem lain, sehingga tidak mengakibatkan
satu sistem mati secara keseluruhan.
§
Mudah diadaptasi untuk sistem tersebar.
Kekurangan Client-Server Model:
§
Layanan dilakukan lambat karena harus melalui pertukaran pesan.
§
Pertukaran pesan dapat menjadi bottleneck.
§
Tidak semua tugas dapat dijalankan di tingkat pemakai (sebagai proses
pemakai).
7. Sistem Berorientasi Objek
Sisten operasi merealisasikan
layanan sebagai kumpulan proses disebut sistem operasi bermodel proses.
Pendekatan lain implementasi layanan adalah sebagai objek-objek. Sistem operasu
yang distrukturkan menggunakan objek disebut sistem operasi berorientasi objek.
Pendekatan ini dimaksudkan untuk mengadopsi keunggulan teknologi berorientasi
objek. Pada sistem yang berorientasi objek, layanan diimplementasikan sebagai
kumpulan objek. Objek mengkapsulkan struktur data dan sekumpulan operasi pada
struktur data itu. Tiap objek diberi tipe yang menandadi properti objek seperti
proses, direktori, berkas, dan sebagainya. Dengan memanggil operasi yang
didefinisikan di objek, data yang dikapsulkan dapat diakses dan dimodifikasi.
Model ini sungguh terstruktur dan memisahkan antara layanan yang disediakan dan
implementasinya. Sistem operasi MS Windows NT telah mengadopsi beberapa
teknologi berorientasi objek tetapi belum keseluruhan.
Kelebihan Sistem Berorientasi
Objek:
§
Terstruktur dan memisahkan antara layanan yang disediakan dan
implementasinya.
Kekurangan Sistem Berorientasi
Objek:
§
Sistem operasi MS Windows NT telah mengadopsi beberapa teknologi
berorientasi objek tetapi belum keseluruhan.
Contoh sistem operasi yang
berorientasi objek, antara lain : eden, choices, x-kernel, medusa, clouds,
amoeba, muse, dan sebagainya.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar