Pengenalan Sistem Operasi
POKOK BAHASAN:
Pengertian Sistem Operasi
Perkembangan Sistem Operasi
TUJUAN BELAJAR:
Setelah mempelajari materi dalam bab ini, mahasiswa diharapkan mampu:
Memahami definisi, maksud dan tujuan sistem operasi
Memahami perkembangan sistem komputer dan sistem operasi
1.1 APAKAH SISTEM OPERASI ?
Sistem operasi adalah program yang bertindak sebagai perantara antara user
dengan perangkat keras komputer. Sistem operasi digunakan untuk mengeksekusi
program user dan memudahkan menyelesaikan permasalahan user. Selain itu dengan
adanya sistem operasi membuat sistem komputer nyaman digunakan. Sistem operasi
mempunyai tujuan untuk menggunakan perangkat keras komputer secara efisien.
Secara umum komponen sistem komputer terdiri dari :
1. Perangkat Keras, merupakan sumber daya utama untuk proses komputasi.
Perangkat keras komputer terdiri dari : CPU, memory dan perangkat input
output.
2. Sistem Operasi, mempunyai tugas untuk melakukan control dan koordinasi
penggunaan perangkat keras pada berbagai program aplikasi untuk user-user
yang berbeda.
3. Program Aplikasi, menentukan cara sumber daya sistem digunakan untuk
menyelesaikan permasalahan komputasi dari user, contohnya compiler, sistem
basis data, video games, program bisnis dan lain-lain.
4. User yang menggunakan sistem, terdiri dari orang, mesin atau komputer lain.
Sistem operasi didefinisikan sebagai :
• Resource allocator
Sistem operasi mengatur dan mengalokasikan sumber daya – sumber daya
sistem komputer.
Sistem operasi melakukan control eksekusi dari program user dan operasi input
output.
• Kernel
Sistem operasi sering disebut kernel, yaitu suatu program yang berjalan
sepanjang waktu (selain program aplikasi).
1.2 SISTEM MAINFRAME
Sistem komputer pendahulu secara fisik berbentuk mesin besar yang disebut
sistem mainframe. Untuk menjalankan sistem ini dilakukan dari suatu console.
Perangkat input yang digunakan berupa card reader dan tape drive. Perangkat output
yang digunakan berupa line printer, tape drive dan card punch. Kemudian, user
menyiapkan job yang terdiri dari program, data dan beberapa informasi kontrol (control
card) dan dikirimkan ke operator komputer. Job biasanya dalam bentuk punch card.
Beberapa waktu kemudian (dalam hitungan waktu menit, jam atau hari), output
ditampilkan. Output berupa hasil program, apabila terjadi error pada program memory
dan register akan berisi kosong.
Sistem operasi pada komputer mainframe sangat sederhana. Task utama
mengirim control secara otomatis dari satu job ke job berikutnya. Sistem operasi selalu
residen di memory yang disebut dengan resident monitor. Gambar 1-2 adalah gambaran
layout memori pada sistem batch sederhana.
Untuk meningkatkan kecepatan proses, job yang sama perlu dikumpulkan
bersama (batch) dan dijalankan oleh komputer sebagai satu kelompok. Kemudian
programmer memberikan program kepada operator. Operator akan mengurut program
yang sama dan kemudian komputer akan menjalankan setiap kumpulan program
tersebut. Output dari setiap job dikirim kembali kepada programmer.
Untuk menghindari adanya waktu nganggur CPU yang cukup lama maka
dikembangkan suatu teknik mengurutan kerja job secara otomatis. Teknik ini mampu
mentrasfer kontrol secara otomatis dari suatu job ke job berikutnya. Inilah bentuk sistem
operasi pertama kali. Program kecil yang bersifat residen di memori berisi urutan-urutan
job yang akan berpindah secara oromatis inilah yang disebut dengan Resident Monitor.
Jika komputer dinyalakan, maka sistem akan menunjuk ke resident monitor, secara
otomatis kontrol akan menunjuk ke program tersebut.
1.3 SISTEM BATCH MULTIPROGRAM
Beberapa job dikumpulkan oleh sistem operasi pada memory utama pada waktu
yang sama, seperti pada Gambar 1-3. Kumpulan job ini merupakan bagian dari job
yang disimpan pada pool (job pool). Job pool berisi job-job yang sudah siap dieksekusi.
Jumlah job dapat disimpan bersama-sama pada memory biasanya lebih kecil daripada
jumlah job yang dapat berada pada job pool. Sistem operasi mengambil beberapa job
yang siap untuk dieksekusi untuk diletakkan di memori utama. Jika job yang sedang
dieksekusi menunggu beberapa task (seperti proses mount tape drive atau operasi I/O
yang harus diselesaikan), maka job tersebut diganti dengan job berikutnya.
Pada sistem multiprogramming, sistem operasi harus menyediakan mekanisme
untuk manajemen memori, penjadwalan CPU dan manajemen disk. Sistem operasi
multiprogram menyediakan supply untuk I/O routine. Sistem harus dapat
mengalokasikan memory untuk beberapa job. Beberapa job yang sudah siap dieksekusi
akan dipilih oleh sistem job mana yang akan dieksekusi oleh CPU. Perangkat apa saja
yang diperlukan oleh setiap job juga harus dialokasikan oleh sistem.
Gambar 1: Memory layout pada simple batch system
1.4 SISTEM TIME SHARING
Time sharing atau multitasking adalah pengembangan dari sistem multiprogram.
Beberapa job yang berada pada memory utama dieksekusi oleh CPU secara bergantian.
CPU hanya bisa menjalankan program yang berada pada memory utama. Perpindahan
antar job terjadi sangat sering sehingga user dapat berinteraksi dengan setiap program
pada saat dijalankan. Suatu job akan dipindahkan dari memori ke disk dan sebaliknya.
Sistem time sharing juga disebut dengan sistem komputasi interaktif, dimana
sistem komputer menyediakan komunikasi on-line antara user dengan sistem. User
memberikan instruksi pada sistem operasi atau program secara langsung dan menerima
respon segera. Perangkat input berupa keyboard dan perangkat output berupa display
screen, seperti cathode-ray tube (CRT) atau monitor. Bila sistem operasi selesai
mengeksekusi satu perintah, makan sistem akan mencari pernyataan berikutnya dari
user melalui keyboard. Sistem menyediakan editor interaktif untuk menulis program
dan sistem debug untuk membantu melakukan debugging program.
Agar user dapat mengakses data dan kode program dengan nyaman, sistem
menyediakan sistem file online. Suatu file adalah kumpulan informasi yang
berhubungan yang didefinisikan oleh pembuatnya. Biasanya, file berupa program (baik
bentuk source dan object) dan data.
Gambar 2: Memory layout pada sistem batch multiprogram
Data file berupa teks dengan format tertentu.
Secara umum, file adalah kumpulan bit, bite, baris atau record. Sistem operasi
mengimplementasikan konsep abstrak dari file dengan mengatur perangkat penyimpan
seperti tape dan disk. File secara normal diorganisasikan dalam logical cluster atau
directory, untuk memudahkan lokasi dan akses file.
1.5 SISTEM DESKTOP
Semakin turunnya harga perangkat keras, dikembangkan sistem komputer untuk
satu user. Jenis sistem komputer ini biasanya disebut dengan personal computer (PC).
Perangkat I/O berupa keyboard dan mouse, dan perangkat output berupa display screen
atau printer yang berkecepatan tinggi.
Personal komputer dikembangkan tahun 1970-an. Sistem ini disebut dengan
mikrokomputer. Sistem operasi masih belum dikembangkan untuk multiuser maupun
multitasking. Tujuan sistem operasi adalah untuk memaksimalkan utilitas CPU dan
peripheral, serta memaksimalkan kenyamanan dan respon user. Sistem operasi yang
dikembangkan adalah Microsoft Windows dan Apple Machintosh. Sistem operasi MSDOS
dari Microsoft yang masih single tasking dikembangkan oleh IBM menjadi OS/2
yang merupakan sistem multitasking.
Berkembangnya sistem komputer dari mainframe menjadi mikrokomputer
menunjukkan bahwa sistem operasi mikrokomputer dapat mengadopsi sistem
mainframe.
Contoh perpindahan sistem operasi adalah perkembangan sistem operasi
MULTICS. MULTICS dikembangkan tahun 1965 sampai 1970 oleh Massachusetts
Institute of Technology (MIT) sebagai utilitas komputasi yang berjalan pada komputer
mainframe yang besar dan komplek. Kemudian Beel Laboratories mengembangkan
MULTICS dengan mendesain UNIX tahun 1970 untuk minikomputer PDP-11. Tahun
1980, dikembangakan sistem operasi UNIX-like untuk sistem mikrokomputer menyusul
sistem operasi lain yaitu Microsoft Windows NT, IBM OS/2 dan Machintosh.
1.6 SISTEM PARALEL
Sistem paralel atau sistem multiprosessor mempunyai lebih dari satu prosessor
yang dapat berkomunikasi, membagi bus, clock dan juga perangkat memory dan
peripheral. Sistem ini disebut sebagai tightly coupled system.
Sistem ini dikembangkan karena beberapa alasan. Salah satu keuntungan dari
sistem ini adalah meningkatkan jumlah proses yang dapat dijalankan pada satu waktu
(throughput). Dengan meningkatkan jumlah prosessor, diharapkan pekerjaan dapat
dikerjakan dalam waktu yang lebih pendek.
Alasan lain dari pengembangan sistem multiprosessor adalah meningkatkan
kehandalan sistem. Jika fungsi dapat didistribusikan pada beberapa prosessor, maka
kegagalan dari satu prosessor tidak akan menghentikan sistem, tetapi hanya
memperlambat sistem. Jika terdapat 10 prosessor dan satu gagal, makan sisa 9
prosessor menggantikan pekerjaan prosessor yang gagal. Keseluruhan sistem hanya
memperlambat 10 persen. Kemampuan untuk melanjutkan penyediaan layanan untuk
menyelamatkan perangkat keras disebut gracefull degradation. Sistem yang didesain
untuk gracefull degradation juga disebut faul- tolerant
Sistem multi prosessor yang sering digunakan adalah model symmetric
multiprocessing, dimana setiap prosessor menjalankan sistem operasi yang identik dan
komunikasi antar prosesor jika diperlukan. Beberapa sistem menggunakan asymmetric
multiprocessing, dimana setiap prosessor mempunyai tugas tetentu. Prosessor master
mengontrol sistem, prosessor lain menunggu instruksi master atau mempunyai tugas
yang ditentukan oleh master. Skema ini merupakan hubungan master-slave. Prosessor
master menjadwal dan mengalokasikan pekerjaan dari prosessor slave.
Contoh symmetric multiprocessing adalah sistem UNIX versi Encore’s untuk
komputer Multimax Komputer dapat dikonfigurasikan untuk menangani satu lusin
prosessor, semua menjalankan UNIX. Keuntungan dari model ini adalah bahwa
beberapa proses dapat berjalan pada satu waktu (N proses jika terdapat N CPU) tanpa
menyebabkan pengurangan performansi. Sehingga kita dapat mengontrol I/O secara
hati-hati untuk menjamin data mendapatkan prosessor yang tepat. Arsitektur dari
symmetric multiprocessing dapat dilihat pada Gambar 3.
1.7 SISTEM TERDISTRIBUSI
Tren sistem komputer saat ini adalah mendistribusikan komputasi diantara
beberapa prosessor. Prosessor berkomunikasi dengan prosessor lain melalui saluran
komunikasi, misalnya bus kecepatan tinggi atau saluran telepon. Sistem ini disebut
loosely coupled system atau sistem terdistribusi (distributed system).
Prosessor pada sistem terdistribusi bervariasi ukuran dan fungsinya. Biasanya
terdiri dari mikroposessor, workstation, minikomputer dan sistem komputer generalpurpose.
Prosessor-prosessor ini disebut dengan site, node, komputer atau lainnya.
Keuntungan dari sistem terdistribusi adalah :
• Resource sharing
Jika sejumlah site yang berbeda dihubungkan, maka user pada site satu dapat
menggunakan sumber daya dari site lainya. Sebagai contoh, user pada site A dapat
menggunakan printer laser dari site B. Sebaliknya user B dapat mengakses file user
A.
• Meningkatkan kecepatan komputasi
Jika komputasi tertentu dapat dipartisi dalam sejumlah sub komputasi yang dapat
berjalan secara konkuren, maka sistem terdistribusi dapat mendistribusikan
komputasi pada beberapa site untuk menjalankan komputasi secara konkuren.
• Lebih handal
Jika satu site gagal pada sistem terdistribusi, sisa site dapat melanjutkan operasinya.
Jika sistem dibagi sejumlah instalasi besar, maka kegagalan salah satunya tidak
berakibat pada sisa sistem. Sebaliknya, jika sistem dibagi dalam sejumlah mesin
kecil, masing-masing bertanggung jawab pada fungsi sistem yang penting (misalnya
terminal karakter I/O atau sistem file), maka satu kegagalan dapat menghentikan
oeprasi dari keseluruhan sistem. Secara umum, jika terjadi redudansi pada sistem
(baik perangkat keras maupun perangkat lunak), sistem dapat menjalankan
operasinya meskipun beberapa site gagal.
• Komunikasi
Terdapat beberapa anggota program yang memerlukan mengganti data dengan data
lain pada satu sistem. Sistem Windows contohnya, sering terjadi membagi data atau
transfer data antara display. Jika beberapa site dihubungkan dengan lainnya dengan
jaringan komunikasi, prosessor pada site yang berbeda dapat menukar informasi.
User melakukan transfer file atau komunikasi dengan user lain melalui electronic
mail. Seorang user dapat mengirim mail ke user lain pada site yang sama atau site
yang berbeda.
Sistem terdistribusi memerlukan infrastruktur jaringan, berupa local area
network (LAN) atau wide area network (WAN). Sistem terdistribusi biasanya disebut
dengan sistem client-server atau peer-to-peer. Arsitektur dari sistem client server dapat
dilihat pada Gambar 4.
1.8 SISTEM TERKLASTER
Sistem terklaster (clustered system) adalah pengembangan dari sistem
terdistribusi. Perbedaan sistem terklaster dengan sistem terdistribusi adalah pada sistem
terklaster memungkinkan dua atau lebih sistem untuk membagi penyimpan sekunder
(storage) bersama-sama. Sistem ini mempunyai kehandalan sistem yang tinggi seperti
pada sistem terdistribusi.
Sistem terklaster dapat berupa model asymmetric clustering dimana satu serber
menjalankan aplikasi sementara server lainnya standby. Model lainnya adalah
symmetric clustering dimana semua host menjalankan aplikasi.
1.9 SISTEM REAL TIME
Salah satu bentuk sistem operasi untuk keperluan khusus adalah sistem real
time. Sistem real time digunakan bila terdapat kebutuhan keteptan waktu pa operasi
prosessor atau aliran data sehingga sering digunakan untuk perangkat control pada suatu
aplikasi seperti mengontrol percobaan keilmuan, sistem medical imaging, sistem control
industri dan beberapa sistem display. Pada sistem real time harus didefinisikan batasan
waktu yang tetap. Pemrosesan harus dikerjakan dalam waktu tertentu atau sistem akan
gagal. Sebagai contoh, jika lengan robot tidak diinstruksikan untuk berhenti segera
maka dapat merusak robot tersebut.
Terdapat dua bentuk sistem real time. Sistem hard real time menjamin tugas
kritis diselesaikan tepat waktu. Pada sistem ini penyimpan sekunder terbatas atau tidak
digunakan, data langsung dikirim ke memory atau read-only memory (ROM) dalam
waktu singkat. Pada sistem hard real time terjadi konflik pada sistem time sharing dan
tidak didukung oleh sistem operasi tujuan umum. Bentuk lainnya adalah soft real time
dimana tugas kritis mendapatkan prioritas lebih tinggi dari tugas lain dan setelah satu
task selesai maka task berprioritas ini akan diselesaikan. Sistem ini terbatas pada
industri pengontrol robot. Sangat berguna pada aplikasi multimedia dan virtual rality
yang membutuhkan fitur sistem operasi tertentu.
1.10 SISTEM HANDHELD
Sekitar tahun 1990-an dikembangkan sistem yang lebih kecil dari
mikrokompuer yang disebut dengan sistem handheld dalam bentuk personal digital
assistants (PDA). Pada beberapa sistem terdapat telepon selular. Sistem ini
mempunyai memory yang terbatas, prosessor dengan kecepatan rendah dan display
screen yang kecil. Perkembangan sistem komputer dari sistem mainframe sampai
handheld dan perkembangan sistem operasi dapat dilihat pada Gambar 5.
