Sistem Operasi 2

Struktur Sistem Operasi

Definisi SO

Dari sudut pandang user Sistem Operasi sebagai alat untuk mempermudah

penggunaan Komputer Sistem Operasi sebagai alat untuk memaksimalkan

penggunaan sumber daya komputer (dalam lingkungan multi-user)

Dari sudut pandang sistem Sistem Operasi sebagai alat yang menempatkan sumber

daya secara efisien (Resource Allocator) Sistem Operasi sebagai alat yang mangatur eksekusi

aplikasi dan operasi dari alat I/O (Control Program) Sistem Operasi sebagai sebuah program yang selalu

berjalan setiap saat pada komputer (Kernel)

Layanan SO

User interface hampir semua SO ada GUI-nya Varies between Command-Line (CLI), Graphics

User Interface (GUI), Batch Program execution SO harus bisa meload

program ke memory dan mengeksekusinya, menghentikan eksekusi program, baik normal maupun tidak normal (abnormal exit)

I/O operations - Program yang sedang berjalan butuh I/O, I/O device

baik mengakses file ataupun

File-system manipulation - Programs butuh read dan write baik file atau directories, create dan delete, search file/dir, list file information, dan permission management.

Layanan SO

Communications proses harus berkomunikasi antar proses dalam komputer yang sama atau antar komputer dalam jaringan Menggunakan shared memory atau

menggunakan message passing

Error detection harus mampu menangani error Dalam terjadi pada CPU, memory hardware,

dalam I/O devices, dan dalam user program Untuk setiap error, OS harus menanganinya

dengan aksi yang sesuai, benar, dan konsisten Harus adanya fasilitas debugging

Layanan SO

Resource allocation ketika multiple users atau multiple jobs berjalan bersama-sama (concurent), resources harus dialokasikan

Accounting menentukan berapa banyak dan berapa lama users menggunakan sumber daya sistem

Protection and security Protection menyakinkan hak akses yang

diperbolehkan Security sistem, baik program atau I/O

dari pihak luar menggunakan autentikasi.

A View of Operating System Services

Command Line Interpreter

Sistem Operasi menunggu instruksi dari pengguna (command driven).

Sometimes commands built-in, names of programs

sometimes just

If the latter, adding new features doesnt require shell modification

CLI: Program yang membaca instruksi dan mengartikan control statements (keinginan user) umumnya disebut: control-card interpreter command-line interpreter UNIX shell.

User Operating System Interface - GUI

User-friendly desktop metaphor interface Menggunakan mouse, keyboard, and monitor Icons merepresentasikan files, programs, actions, dll Menggunakan directory = folder Invented at Xerox PARC

SO sekarang menggunakan antara CLI dan GUI interfaces Microsoft Windows is GUI with CLI command shell Apple Mac OS X as Aqua GUI interface with UNIX

kernel underneath and shells available Solaris is CLI with optional GUI interfaces (Java

Desktop, KDE)

Command Interpreter

The Mac OS X GUI

Sistem Calls

System calls menyediakan interface antara proses (program yang sedang dijalankan) dan sistem operasi.

Biasanya dibuat menggunakan bahasa tingkat tinggi (C or C++)

Diakses menggunakan Application Program Interface (API) daripada pemanggilan langsung

3 API yang umum adalah: Win32 API for Windows, POSIX API for POSIX-based systems (including virtually

all versions of UNIX, Linux, and Mac OS X), Java API for the Java virtual machine (JVM)

Example of System Calls

System call sequence to copy the contents of one file to another file

Example of Standard API

Consider the ReadFile() function in the Win32 APIa function for reading from a file

A description of the parameters passed to ReadFile() HANDLE filethe file to be read LPVOID buffera buffer where the data will be read into and written

from DWORD bytesToReadthe number of bytes to be read into the buffer LPDWORD bytesReadthe number of bytes read during the last read LPOVERLAPPED ovlindicates if overlapped I/O is being used

System Call implementation

The caller need know nothing about how the system call is implemented Just needs to obey API and understand

what OS will do as a result call Most details of OS interface hidden

from programmer by API Managed by run-time support library (set

of functions built into libraries included with compiler)

API System Call OS Relationship

Standard C Library Example

C program invoking printf() library call, which calls write() system call

System Calls

Tiga metode umum yang digunakan dalam memberikan parameter kepada sistem operasi Melalui registers

In some cases, may be more parameters than registers

Menyimpan parameter dalam block / tabel pada memori dan alamat block tsb diberikan sebagai parameter pada register This approach taken by Linux and Solaris

Menyimpan parameter (push) ke dalam stack (oleh program), dan melakukan pop off pada stack (oleh sistem operasi) Sifatnya dinamis

Parameter Passing via Table

Jenis System Calls System Program

Process Control

Manajemen file

Manajemen Device

Information Maintenance Komunikasi

Proteksi

Biasanya digunakan pada system program

Examples of Windows and Unix System Calls

Process Control

Selesai, abort Load, eksekusi Membuat dan men-terminate proses

Mengambil dan men-set process attributes

Wait for time Wait event, signal event Allocate and free memory

MS-DOS execution

(a) At system startup (b) running a program

FreeBSD Running Multiple Programs

Manajemen File

Membuat dan menghapus file

Membuka dan menutup file

Read, write, reposition

Mengambil dan men-set file attributes

Manajemen Device

Meminta device, melepaskan device

Read, write, reposition

Mengambil dan men-set device attributes

Logically attach or detach device (mount / umount)

Information Maintenance

Mengambil dan men-set waktu dan tanggal

Men-set proses, file, or device attributes

Komunikasi

Menciptakan, menghapus hubungan komunikasi

Mengirim dan menerima pesan

Mentransfer status informasi

Attach atau detach remote device

Komunikasi dapat dilakukan melalui message passing atau shared memory

Struktur Sistem Operasi

Struktur Sederhana Tidak dibagi dalam modul-modul Contoh : Struktur sistem MS-DOS:

disusun untuk mendukung fungsi yang banyak pada space yang kecil

Metode pendekatan Layer / Leve Contoh: UNIX, terdiri dari kernel (berisi device driver

dan interface) dan program

Mikrokernel Menyusun sistem operasi dengan menghapus semua

komponen yang tidak esensial dari kernel, dan mengimplementasikannya sebagai sistem program pada user-level

Modular

MS-DOS Layer Structure

Traditional UNIX System Structure

Layered Operating System

Layer adalah implementasi dari object abstrak yang merupakan enkapsulasi dari data dan operasi yang bisa memanipulasi data tersebut Layer paling bawah : hardware Layer paling atas : user interface

Layered OS

Keuntungan: modularitas

mempermudah debug dan verifikasi sistem

layer pertama bisa didebug tanpa mengganggu sistem yang lain

Kesulitan: hanya bisa menggunakan layer

dibawahnya

Mikrokernel

Fungsi utama: mendukung fasilitas komunikasi antara program user dan bermacam-macam layanan yang juga berjalan di user-space

Kernel menjadi lebih kecil Komunikasi melalui message passing Keuntungan:

ketika layanan baru akan ditambahkan ke user-space, kernel tidak perlu di modif

mendukung keamanan reliabilitas lebih, karena sebagian besar pada level pengguna, SO jadi terjaga

Contoh sistem operasi : Tru64 UNIX, MacOSX, QNX

Monolithic vs Microkernel

Modules

Most modern operating systems implement kernel modules Uses object-oriented approach

Each core component is separate

Each talks to the others over known interfaces

Each is loadable as needed within the kernel

Overall, similar to layers but with more flexible

Solaris Modular Approach

Virtual Machine

Mesin virtual mengambil pendekatan layer secara logika. Mesin virtual memperlakukan hardware dan sistem operasi

seolah-olah berada pada level yang sama sebagai hardware.

Pendekatan Mesin virtual menyediakan sebuah interface yang identik dengan seluruh hardware yang ada.

Sistem Operasi host membuat ilusi dari banyak proses, masing-masing dieksekusi pada prosesornya sendiri dengan virtual memorinya sendiri.

Setiap guest menyediakan sebuah (virtual) copy dari semua hal yang ada pada komputer

VM dibuat dengan pembagian sumber daya oleh physical computer

VM ada 2: system VM dan application VM

Virtual Machine (2)

Sumber daya fisik dibagi oleh VM untuk: Penjadwalan CPU bisa menciptakan

penampilan seakan user mempunyai prosesor sendiri

Spooling bisa menyediakan virtual card readers dan virtual line printers

Sebuah time-sharing terminal, yang dapat melayani user dengan tepat

VM software membutuhkan disk space untuk menyediakan Virtual memory dan spooling, yaitu sebuah virtual disk

Virtual Machines History and Benefits

First appeared commercially in IBM mainframes in 1972

Fundamentally, multiple execution environments (different operating systems) can share the same hardware

Protect from each other VM

Commutate with each other, other physical systems via networking

Useful for development, testing Open Virtual Machine Format, standard format

of virtual machines, allows a VM to run within many different virtual machine (host) platforms

Keuntungan VM

Keamanan bukanlah masalah

VM mempunyai pelindungan lengkap pada berbagai sistem sumber daya

Tidak ada pembagian sumber daya secara langsung

VM sistem adalah kendaraan yang sempurna untuk penelitian dan pengembangan sistem operasi

Dengan VM perubahan suatu bagian tidak akan mempengaruhi komponen yang lain

Kesulitan VM

VM sulit diimplementasikan karena banyak syarat yang dibutuhkan untuk menyediakan duplikat yang tepat dari mesin host Harus punya virtual-user mode dan virtual-monitor

mode yang keduanya berjalan di pysichal mode. Akibatnya, saat instruksi yang hanya membutuhkan

virtual monitor mode dijalankan, register berubah dan bisa berefek pada virtual user mode, bahkan bisa me- restart VM

Waktu yang dibutuhkan I/O bisa lebih cepat(karena ada spooling), tapi bisa lebih lambat (karena diinterpreted)

Non-virtual Machine Virtual Machine

Virtual Machines (Cont)

(a) Nonvirtual machine (b) virtual machine

VMware Architecture

VMWare

Java Virtual Machine

Program Java yang telah dicompile adalah platform-neutral bytecodes yang dieksekusi oleh Java Virtual Machine(JVM)

JVM terdiri dari:

Class loader

Class verificatier

runtime interpreter

Just In-Time(JIT) compilers meningkatkan performance

The Java Virtual Machine

Flow Chart of BIOS Functions

Turn on Computer Post = power on self test

Pass through POST Error Free YES

NO Output to Monitor

PlugnPlay

Test Boot Drive Pass through POST Error

Free

Bootable media found NO Pass through POST Error

Free NO YES

Load boot program Pass through POST Error

Free

Start operating system

Bootstrap loader

Operating system must be made available to hardware, so hardware can start it

Small piece of code bootstrap loader, locates the kernel, loads it into memory, and starts it

boot block at fixed location loads bootstrap loader

When power initialized on system, execution starts at a fixed memory location Firmware used to hold initial boot code