Dokumen tersebut membahas tentang struktur sistem operasi dan model sistem komputer jamak. Struktur sistem operasi dibahas mulai dari perkembangannya dari sistem kecil menjadi besar, contoh struktur UNIX dan berlapis, serta mikro kernel. Model sistem komputer jamak dibedakan menjadi ASMP dan SMP.

1. Sistem Operasi - 7
Bei Harira Irawan, S.Kom, MM, M.Kom
Struktur Sistem Operasi

2. Struktur Sistem Operasi
• Pada awalnya, sistem operasi dimulai sebagai
sistem yang kecil, sederhana, dan terbatas.
• Sistem operasi semakin berkembang menjadi
suatu sistem yang lebih besar dari awalnya.
• Dalam perkembangannya, ada sistem yang
terstruktur dengan kurang baik, dan ada juga
yang baik.
• Contoh sistem yang terstruktur kurang baik
adalah MS-DOS. Sistem operasi ini dirancang
sedemikian rupa agar mampu berjalan pada
hardware yang terbatas

3. Struktur Sistem Operasi
• Pada sistem operasi UNIX, yang pada awalnya
juga terbatas oleh hardware yang ada. Sistem
ini dapat dibagi menjadi dua bagian, yaitu
kernel dan program sistem.
• Kernel sendiri dapat dibagi menjadi dua
bagian, yaitu device driver dan interface, yang
kemudian terus berkembang seiring dengan
perkembangan UNIX.

4. Struktur UNIX

5. Struktur Berlapis
• Lapisan-lapisan sistem operasi adalah suatu
abstraksi dari enkapsulasi sekumpulan
struktur data dalam sistem operasi.
• Lapisan-lapisan yang berada di atas bisa
mengakses operasi-operasi yang tersedia di
lapisan-lapisan bawahnya. Stallings memberi
model yang lebih detail, sebagai berikut:

6. Struktur Berlapis
• Lapisan 1. Berisi berbagai sirkuit elektronik, misal register, memory cells,
dan logic gate.
• Lapisan 2. Berisi instruksi prosesor, misal instruksi aritmatika, instruksi
transfer data, dsb.
• Lapisan 3. Penambahan konsep seperti prosedur/subrutin, maupun fungsi
yang me-return nilai tertentu.
• Lapisan 4. Penambahan interrupt.
• Lapisan 5. Program sebagai sekumpulan instruksi yang dijalankan oleh
prosesor.
• Lapisan 6. Berhubungan dengan secondary storage device, yaitu membaca
atau menulis head, track, dan sektor.
• Lapisan 7. Menciptakan alamat logika untuk proses. Mengatur hubungan
antara main memory, virtual memory, dan secondary memory.
• Lapisan 8. Program sebagai sekumpulan instruksi yang dijalankan oleh
prosesor.

7. Struktur Berlapis
• Lapisan 9. Berhubungan dengan secondary storage
device, yaitu membaca/menulis head,track, dan sektor.
• Lapisan 10. Menciptakan alamat logika untuk proses.
Mengatur hubungan antara main memory, virtual
memory, dan secondary memory.
• Lapisan 11. Program sebagai sekumpulan instruksi
yang dijalankan oleh prosesor.
• Lapisan 12. File adalah objek yang memiliki nama dan
ukuran. Abstraksi dari lapisan 9.
• Lapisan 13. Menyediakan interface agar bisa
berinteraksi dengan pengguna.

8. Struktur Berlapis
• Lapisan-lapisan dari 1-4 bukanlah bagian dari
sistem operasi dan masih menjadi bagian dari
prosesor secara ekslusif.
• Lapisan ke-5 hingga ke-7, sistem operasi sudah
berhubungan dengan prosesor. Selanjutnya
dari lapisan ke-8 hingga 13, sistem operasi
berhubungan dengan media penyimpanan
maupun perlatan-peralatan lain yang
ditancapkan, misalnya peralatan jaringan.

9. Mikro Kernel
Kernel adalah komponen sentral dari sistem
operasi. Ia mengatur hal-hal seperti interrupt
handler (untuk menyediakan layanan interupsi),
process scheduler (membagi-bagi proses dalam
prosesor), memory management, I/O, dan
sebagainya. Atau dengan kata lain, ia adalah
jembatan antara hardware dengan software.

10. Mikro Kernel
• Cara tradisional untuk membangun sistem operasi
adalah dengan membuat kernel monolitis, yaitu semua
fungsi disediakan oleh kernel, dan ini menjadikan
kernel suatu program yang besar dan kompleks.
• Cara yang lebih modern, adalah dengan menggunakan
kernel mikro. Pada awalnya, konsep mikro kernel
dikembangkan pada sistem operasi Mach. Ide dasar
dari pengembangan kernel mikro adalah bahwa hanya
fitur-fitur yang perlu saja yang diimplementasikan
dalam kernel (mengenai fitur-fitur apa saja yang perlu
diimplementasikan, ini bisa berbeda tergantung desain
sistem operasi).

11. Struktur Mikro Kernel

12. Proses BOOT
Booting adalah istilah untuk menghidupkan komputer.
Secara umum, gambaran yang terjadi pada proses boot
adalah sebagai berikut.
• Saat komputer dihidupkan, memorinya masih kosong.
Belum ada instruksi yang dapat dieksekusi oleh
prosesor. Karena itu, prosesor dirancang untuk selalu
mencari alamat tertentu di BIOS ROM. Pada alamat
tersebut, terdapat sebuah instruksi jump yang menuju
ke alamat eksekusi awal BIOS. Setelah itu, prosesor
menjalankan power-on-self test(POST), yaitu
memeriksa kondisi hardware yang ada.

13. Proses BOOT
• Sesudah itu, BIOS mencari video card. Secara khusus, dia
mencari program BIOS milik video card. Kemudian system
BIOS menjalankan video card BIOS. Barulah setelah itu,
video card diinisalisasi.
• Kemudian BIOS memeriksa ROM pada hardware yang lain,
apakah memiliki BIOS tersendiri apakah tidak. Jika ya, maka
akan dieksekusi juga.
• BIOS melakukan pemeriksaan lagi, misal memeriksa besar
memori dan jenis memori. Lebih lanjut lagi, dia memeriksa
hardware yang lain, seperti disk. Lalu dia mencari disk
dimana proses boot bisa dilakukan, yaitu mencari boot
sector. Boot sector ini bisa berada di hard disk, atau floppy
disk.

14. TUGAS
Buatlah flowchart untuk menginisiasi proses
BOOTING sebuah komputer!

15. Sistem Komputer Jamak
• Secara tradisional, komputer dipandang sebagai suatu
mesin sekuensial, yaitu mereka menjalankan sekumpulan
instruksi yang tersusun dalam urutan tertentu.
• Prosesor menjalankan program dengan cara mengeksekusi
instruksi mesin satu demi satu dalam suatu waktu. Tapi
tentunya ini tidak selalu benar.
• Dengan pipelining misalnya, prosesor tidak perlu
menunggu suatu instruksi selesai dan bisa mengerjakan
instruksi lainnya. Seiring dengan perkembangan teknologi,
para perancang komputer terus berusaha mengembangkan
teknik untuk meningkatkan performa dan tentu juga
reliability. Salah satunya adalah multiprocessing, yaitu
menggunakan prosesor jamak

16. Keuntungan Sistem Komputer Jamak
Menurut Silberschatsz dkk, keuntungan sistem
prosesor jamak adalah:
• Peningkatan throughput. Karena lebih banyak
proses/thread yang dapat dijalankan. Ini
bukan berarti kemampuan komputasi
bertambah seiring dengan bertambahnya
jumlah prosesor. Yang meningkat adalah
peningkatan jumlah pekerjaan yang dapat
dilakukan dalam waktu tertentu.

17. Keuntungan Sistem Komputer Jamak
• Lebih ekonomis. Daripada sistem dengan
banyak prosesor tunggal, karena bisa berbagi
memori, storage, dan power supply. Misalnya
jika beberapa program memproses data yang
sama, maka adalah lebih murah untuk
menyimpan data tersebut pada satu disk dan
membaginya diantara prosesor-prosesor
tersebut, daripada menggunakan banyak
komputer dengan disk lokal yang berisi salinan
data tersebut.

18. Keuntungan Sistem Komputer Jamak
• Peningkatan kehandalan. Jika pekerjaan
terbagi rata, maka kegagalan salah satu
prosesor bisa ditanggulangi oleh prosesor-
prosesor yang lain. Memang performa
menurun (menjadi lebih lambat), tetapi sistem
tetap berjalan. Fenomena ini disebut graceful
gradation. Sementara sistem yang memiliki
sifat graceful gradation disebut sebagai sistem
yang fault-tolerant.

19. Kerugian Sistem Komputer Jamak
• Kegagalan prosesor utama bisa menyebabkan
kegagalan keseluruhan sistem.
• Bisa terjadi penururan performa, yaitu terjadi
bottleneck di prosesor utama karena dialah
yang bertanggung jawab atas penjadwalan
dan manajemen proses.

20. Model Sistem Komputer Jamak
Ada 2 model dalam sistem prosesor jamak, yaitu ASMP
(Asymmetric Multi Processing) dan SMP (Symmetric Multi
Processing).
• Pada model ASMP, ide dasarnya adalah master/slave, yaitu
kernel selalu berjalan di prosesor tertentu, sedangkan
prosesor-prosesor lainnya menjalankan utiliti yang ada di
sistem operasi atau mengerjakan tugas-tugas tertentu.
Prosesor master bertugas menjadwal proses atau thread.
Ketika suatu proses/thread aktif, dan prosesor slave
membutuhkan layanan (misal untuk I/O), maka dia harus
mengirim permintaan ke prosesor master dan menunggu
hingga permintaanya dilaksanakan. Model ini adalah
sederhana, karena hanya satu prosesor yang mengatur
sumber daya memori dan I/O.

21. Model Sistem Komputer Jamak
• Model lainnya adalah SMP. Pada model ini,
kernel bisa dijalankan di prosesor mana saja,
dan tiap prosesor bisa melakukan
penjadwalan proses/thread secara mandiri.
Model seperti ini membuat desain sistem
operasi menjadi lebih rumit, karena proses-
proses bisa berjalan secara paralel. Karena itu,
haruslah dijamin agar hanya 1 prosesor yang
mengerjakan tugas tertentu dan proses-proses
itu tidak mengalami starvation.

22. Model Sistem Komputer Jamak