Dokumen ini membahas arsitektur sistem operasi dan pengelolaan perangkat I/O pada komputer, termasuk mekanisme interrupt dan pengelolaan memori. Dikenalkan juga konsep dual mode pada eksekusi program untuk menghindari kesalahan yang mempengaruhi program lain. Selain itu, terdapat penjelasan mengenai virtual machine dan model client-server dalam distribusi aplikasi.

3. Arsitektur Sistem Komputer

6. Operasi Sistem Komputer
● CPU dan perangkat I/O dapat dieksekusi secara
bersamaan (concurrent)
● Masing-masing device controller memiliki spesifikasi
yang sesuai dengan tipe device dan memiliki local buffer
● CPU memindahkan data dari main memory ke local
buffer dan sebaliknya
● I/O dieksekusi dari device local buffer controller
● Device controller menginformasikan ke CPU apabila
operasi yang dilakukan telah selesai dengan mekanisme
interrupt
● CPU dan sejumlah device controller yang dihubungkan
melalui bus untuk pemakaian memory secara
bersamaan dengan cara berkompetisi

7. Instruksi

8. Siklus Instruksi

9. Interrupt

10. Don't Interrupt me!!!

11. Apa itu interrupt???

12. Interrupt
● Adalah sinyal dari peralatan luar atau permintaan dari
program untuk melaksanakan suatu tugas khusus
● Interrupt mentransfer control ke interrupt service routine,
melalui interrupt vector(berisialamatservice routine)
● Arsitekturinterrupt harusmenyimpanaddress (alamat)
dariinstruksiinterrupt
● Interrupt yang datangdi-disabledjikaterdapatinterrupt
yang sedangdiproses(menghindarilost interrupt)
● Trap adalahsoftware yang men-generate interrupt,
baikkarenaerrorataukarenarequest dariuser
● Operating System merupakaninterrupt driven

13. Jenis Interrupt

14. Penyebab Terjadinya Interrupt
● Program : akibat eksekusi instruksi
(division by zero, invalid memory access,
dsb) –trap
● Timer : timer processor
● I/O controller, operasi I/O sudah selesai /
terjadi error
● Hardware malfunction : kesalahan
hardware (power failure, memory parity
error, dsb)

15. Interrupt Handling
● OS menjaga kondisi (state) dari CPU
dengan menyimpan register dan program
counter
● Menentukan tipe interrupt :
● Polling
● Vectored interrupt system
● Segmen-segmen kode yang terpisah
menentukan action apa yang dilakukan
untuk masing-masing tipe interrupt

20. Struktur I/O Interrupt
● Synchronous I/O.
KetikaI/O dijalankan,
control
dikembalikankeuser
prosessetelahprosesI/O
selesai
– Menungguinstruksiidle
sampaiinstruksiberikutn
ya
– Menungguloop
(aksesmemory)
– HanyasatupermintaanI/
O dijalankan,
tidakadapemrosesanI/O
secarasimultan
● Asynchronous I/O.
KetikaI/O dijalankan,
control
dikembalikankeuser
prosestanpamenunggupr
osesI/O selesai
– System call,
permintaankeOS
dariuser
untukmenjalankanI/O
– Device status table,
berisientry I/O device :
tipe, address danstatus
– OS mengindeksI/O
device table

22. Storage

24. Storage
● Main memory :
media storage
yang dapat diakses
langsung oleh
CPU, kapasitas
kecil (volatile)
– Volatile : isi data
hilang jika power
dimatikan
● Secondary
storage :
penyimpanan data
dengan kapasitas
besar (non-volatile)
– Non-volatile : data
masih tersimpan
walaupun power
dimatikan

25. Main Memory

26. Secondary Memory

27. Hirarki Storage
● Hirarki sistem storage diorganisasikan
berdasarkan :
– Speed
– Cost
– Volatility
● Caching : copy informasi ke sistem
storage yang lebih cepat; main memory
dapat dipandang sebagai cache terakhir
dari secondary storage

28. Hirarki Storage

29. Cache
● Memory dengan kecepatan akses tinggi
● Membutuhkan aturan cache management
● Penggunaan caching mengharuskan data
yang secara simultan tersimpan dalam
lebih dari satu level hirarki storage
konsisten

31. Operasi Dual Mode

32. Dual Mode
● Sharing resource sistem membutuhkan
OS untuk memastikan bahwa program
yang error tidak mengakibatkan program
lain dieksekusi juga error
● Hardware mendukung dua mode operasi :
● User mode–eksekusi dilakukan oleh user
● Monitor mode(kernel mode / system
mode) –eksekusi dilakukan oleh OS

33. Dual Mode
● Mode bit digunakan untuk
mengindikasikan mode yang sedang
dijalankan : monitor (0) atau user (1).
● Ketika interrupt atau kesalahan terjadi
hardware di-switch ke monitor mode

34. Proteksi I/O
● Semua instruksi I/O menggunakan
privileged instructions
● Harus dipastikan bahwa user program
tidak mendapat control komputer dalam
kondisi monitor mode (dimana user
program, sebagai bagian dari eksekusi,
menyimpan alamat baru dalam interrupt
vector)

35. Prosedur Request I/O
● Instruksi I/O adalah privileged, bagaimana user program
menjalankan I/O ?
● System call –Metode yang digunakan oleh proses untuk
meminta suatu tindakan (action) oleh OS
– Biasanya memanfaatkan trap pada lokasi spesifik
dalam interrupt vector
– Control dilewatkan melalui interrupt vector ke service
routine OS, dan mode bit di-set menjadi monitor mode
– Monitor memeriksa apakah parameter benar & legal,
kemudian mengeksekusi request, dan
mengembalikan control ke instruksi system call
berikutnya

36. System Call I/O

37. Proteksi Memory
● Harus menyediakan proteksi memory
untuk interrupt vectordan interrupt service
routines (ISR)
● Prosedur proteksi memory, tambahkan
dua register yang menentukan range legal
addressakses program :
– Base register –menyimpan alamat memory
fisik terkecil
– Limit register –berisi ukuran range
● Memory diluar range yang didefinisikan
diproteksi

39. Proteksi Hardware
● Ketika eksekusi pada kondisi monitor
mode, OS memiliki akses bebas (monitor
dan memory user)
● Instruksi yang di-load pada base & limit
register adalah priviliged instruction

41. Proteksi CPU
● Timer–interrupt komputer setelah periode
tertentu untuk memastikan OS me-
maintain control
– Timer diturunkan setiap clock tick
– SKetika nilai timer = 0, interrupt terjadi
● Timer biasanya digunakan untuk
implementasi time sharing
● Time juga digunakan untuk menghitung
aktu sekarang
● Load-timer adalah privileged instruction.

42. CPU
RAM
User
Menghidupkan
Komputer
BIOS

43. Virtual Machine

44. Virtual Machine
● Gerard J. Popek dan Robert P. Goldberg
pada tahun 1974 sebagai sebuah duplikat
yang efisien dan terisolasi dari suatu
mesin asli.
● implementasi perangkat lunak dari sebuah
mesin komputer yang dapat menjalankan
program sama seperti layaknya sebuah
komputer asli.

45. Virtual Machine

46. Client Server

47. Client Server
● sebuah paradigma dalam teknologi
informasi yang merujuk kepada cara untuk
mendistribusikan aplikasi ke dalam dua
pihak: pihak klien dan pihak server.
● Komponen klien juga sering disebut
sebagai front-end
● komponen server disebut sebagai back-
end

48. Ada Pertanyaan???