Handout TIF204 Chapter 1 Intorduction to Operating System 2016
Chapter 1 Part One: Introduction to Operating Sys tem| 1
1-1
Operating System:
Abraham Silberschatz, Peter Baer Galvin, Greg Gagne, Oper a ting System Concepts Essentia ls, 2012, 2thEdition, John Wiley & Sons. Inc.
Chapter 1 Part One: Introduction to Operating Sys tem| 2
An O ve rview
An operating system is a program that manages a computer’s
hardware. It also provides a basis for application programs and acts as an intermediary between the computer user and the
computer hardware.
Some operating systems are designed to be convenient, others to be efficient, and others to be some combination of the two. Because an operating system is large and complex, it must be created piece by piece. Each of these pieces should be a well-delineated portion of the system, with carefully defined inputs,
outputs, and functions.
Chapter 1 Part One: Introduction to Operating Sys tem| 3
C h. 1: Introduction to O perating System Chapter Objectives.
Agendas.
• What Operating System Do
• Computer-System Organization & Architecture
• Operating-System Structure & Operations
• To describe the basic organization of computer systems.
• To provide a grand tour of the major components of operating systems. • To give an overview of the many types of computing environments. • To explore several open-source operating systems.
Chapter 1 Part One: Introduction to Operating Sys tem| 4
C h. 1: Introduction to O perating System • Process, Memory, & Storage Management
• Protection and Security
• Distributed & Special-Purpose Systems
• Computing Environments
(2)
Chapter 1 Part One: Introduction to Operating Sys tem| 5
What O perating System Do
Memberikan sumber daya dasar untuk sistem Menjelaskan bagaimana sumber daya ter sebut digunak an untuk menyelesaik an per masalahan user Mengendalik an h/w dan mengk oor dinasik an
setiap penggunaan h/w ter hadap ber bagai program aplikasi untuk berbagai user
Chapter 1 Part One: Introduction to Operating Sys tem| 8 Mult iple-User
W hat O perating System Do Sudut Pandang Sistem O perasi.
1. User Overview
Single-User
• monopolized resources; • ease of use;
• sistem operasi memaksimalkan sumber daya untuk kebutuhan satu pengguna.
• shared resources;
• sistem operasi dirancang untuk dapat memenuhi kebutuhan individual dan resource utilization;
• sistem operasi memaksimalkan sumber daya untuk kebutuhan banyak pengguna secara adil.
Chapter 1 Part One: Introduction to Operating Sys tem| 9
W hat O perating System Do 2. System Overview
• Sistem operasi (SO) adalah program keterterlibatannya dengan perangkat keras (ha rdware) sangat tinggi.
• Sistem komputer memiliki banyak sumber daya yang mungkin digunakan untuk memberikan solusi terhadap kebutuhan sistem: CPU time, memor y spa ce, file-stora ge-spa ce, I/O device, dan lainnya. • Resource allocatordan control program.
• SO mengendalikan eksekusi program untuk mencegah terjadinya kesalahan penggunaan sistem komputer, khususnya pada operasi dan kendali perangkat I/O (I/O device).
Chapter 1 Part One: Introduction to Operating Sys tem| 10
W hat O perating System Do De fining O perating System.
Beberapa pertimbangan mendefiniskan sistem operasi berawal dari kebutuhan sistem komputer terhadap beberapa hal berikut:
• sebuah problem solver dalam menciptakan suatu sistem komputasi yang dapat berfungsi;
• pencapaian tujuan dasar untuk mengeksekusi program pengguna dan menyelesaikan permasalahan pengguna dengan lebih mudah; • menghilangkan kerumitan penggunaan perangkat keras; • kebutuhan akan fungsi kontrol dan pengalokasian sumber daya.
(3)
Chapter 1 Part One: Introduction to Operating Sys tem| 11
What O perating System Do • Definisi sistem operasi:
“Perangkat lunak yang secara umum berfungsi sebagai pengendali dan
penga loka si sumber daya dala m menciptakan sua tu sistem komputasi yang da pa t mengeksekusi program pengguna dan dapa t mengura ngi ker umitan
pengunaan perangkat keras.”
Chapter 1 Part One: Introduction to Operating Sys tem| 12
W hat O perating System Do Bagaimanakah dengan sistem operasi yang diimplementasikan pada perangkat mobile?
• Semakian berkembangnya sistem operasi akan meningkatkan fitur (features) dari sistem yang mengimplementasikannya.
• Sistem operasi perangkat mobile dalam implementasinya menyertakan tidak hanya core ker nel tetapi juga middlewar e.
• Middlewar e merupakan sekumpulan fr amework perangkat lunak yang menyediakan layanan (ser vices) tambahan bagi pengembang aplikasi.
Chapter 1 Part One: Introduction to Operating Sys tem| 14
C omputer-System Organization C omputer-System Operation.
A Modern Computer System
Chapter 1 Part One: Introduction to Operating Sys tem| 15 FIRMWARE
ROM/EEPROM
C omputer-System Organization Bagaimanakah operasi sistem komputer?
inisiasi bootstrap program
running system computer operating
system kernel
RAM
load
store load &
execute
provide services
(4)
Chapter 1 Part One: Introduction to Operating Sys tem| 16
C omputer-System Organization Storage Structure.
Storage-device Hierarchy
Chapter 1 Part One: Introduction to Operating Sys tem| 17
C omputer-System Organization I/O Structure.
• Sistem operasi menyiapkan porsi yang sangat besar untuk mengelola perangkat I/O.
• Perangkat I/O sangat penting dalam menunjang keandalan dan kinerja sistem dan sifat perangkat yang berbeda-beda.
• Setiap perangkat masing-masing memiliki pengendali perangkat (device controller ) yang menangani tipe spesifik perangkat yang berbeda-beda.
Chapter 1 Part One: Introduction to Operating Sys tem| 18
C omputer-System Organization
A Modern Computer System
Chapter 1 Part One: Introduction to Operating Sys tem| 19
C omputer-System Architecture
Arsitektur sistem komputer dapat dibagi ke dalam 3 kategori berdasarkan banyaknya general-purpose processors yang digunakan:
•Single-Processor System •Multiple-Processor System •Clustered System A Modern Computer
(5)
Chapter 1 Part One: Introduction to Operating Sys tem| 20
C omputer-System Architecture Single-Processor System.
• Hanya memiliki sebuah CPU yang mampu melakukan eksekusi general–purpose set instruction termasuk instruksi dari proses pengguna.
• Kebanyakan sistem pengolahan tunggal memiliki beberapa special-purpose processors, yang secara umum ditempatkan pada: (1) perangkat (device-specific processor ) dan (2) mainframe.
• Semua special-purpose processors hanya menjalankan set instruksi yang terbatas dan bukan proses pengguna.
Chapter 1 Part One: Introduction to Operating Sys tem| 21
C omputer-System Architecture Multiple-Processor System.
• Multiple-processor system terdiri atas 2 tipe sistem: (1) parallel-processors systems dan (2) multi-core systems.
• Memiliki 3 keuntungan utama: increase throughput, economy of scale, dan increase realiability.
• Multiple-processor system yang digunakan saat ini terdiri atas 2 jenis: asymmetric multiprocessor dan symmetric multiprocessor .
Chapter 1 Part One: Introduction to Operating Sys tem| 22
C omputer-System Architecture
Symmetric Multiprocessing Architecture
Chapter 1 Part One: Introduction to Operating Sys tem| 23
C omputer-System Architecture
(6)
Chapter 1 Part One: Introduction to Operating Sys tem| 24
C omputer-System Architecture C lustered System.
• Menggabungkan multiple-processor atau multiple CPUs.
• Clustered system berbeda dengan multiple-processor system dalam hal terdiri atas 2 atau lebih individual system.
• Mengakomodir layanan high-availability karena clustered system bersifat loosly coupled (saling lepas).
• Cluster dapat berstruktur asymmetric atau symmetric, disebut dengan asymmetric clustering dan symmetric clustering.
Chapter 1 Part One: Introduction to Operating Sys tem| 25
C omputer-System Architecture • Asymmetric clustering
– satu mesin berada dalam status hot-sta ndby modedan mesin lainnya menjalankan aplikasi;
– mesin host “hot-standby” hanya melakukan monitoring pada hostyang aktif (ser ver) dan jika ser vergagal berfungsi, maka host “hot-standby” akan memposisikan diri sebagai server.
• Symmetric clustering
– 2 atau lebih mesin host menjalankan aplikasi dan saling memonitoring satu sama lainnya;
– struktur ini lebih efisien.
Chapter 1 Part One: Introduction to Operating Sys tem| 26
C omputer-System Architecture • Clustered systemdigunakan untuk menyediakan lingkungan
sistem yang high-performance computing.
• Untuk dapat merealisasikan high-performance computing ini, maka program dibagi ke dalam beberapa komponen dan dieksekusi dalam waktu yang bersamaan (parallel) pada setiap core yang terpisah atau sistem komputer yang berada dalam cluster.
Chapter 1 Part One: Introduction to Operating Sys tem| 27
C omputer-System Architecture
(7)
Chapter 1 Part One: Introduction to Operating Sys tem| 28
O pe rating-System Structure
Sistem operasi harus dapat melakukan pengelolaan sumber daya bagi proses yang dilakukan oleh sistem komputer. Proses-proses tersebut meliputi:
• Single-programming • Multiprogramming
• Multiprocessing (time-sharing programming)
Chapter 1 Part One: Introduction to Operating Sys tem| 29
O pe rating-System Operations • “If there are no processes to execute, no I/O devices to service,
and no users to whom to respond, an operating system will sit quietly, waiting for something to happen.”
• Sistem operasi bekerja secara interrupt driven.
• Sistem operasi harus memastikan bahwa kesalahan (error) yang terjadi pada satu program tidak akan mempengaruhi program lainnya.
• Hal ini dimungkinkan terjadi, karena operasi sistem operasi dan pengguna berbagi pakai hardware dan software.
Chapter 1 Part One: Introduction to Operating Sys tem| 30
O pe rating-System Operations
Dual -Mode and Multimode O peration.
Chapter 1 Part One: Introduction to Operating Sys tem| 31
O pe rating-System Operations
Time r.
• Sistem operasi harus memastikan kendali terhadap CPU.
• Timer berguna untuk menjaga agar operasi tidak terjebak dalam error program yang berkepanjangan.
(8)
Chapter 1 Part One: Introduction to Operating Sys tem| 32
Proce ss Management • Sebuah program tidak akan melakukan apapun kecuali instruksi
yang terdapat dalam program dieksekusi oleh CPU.
• Sistem operasi bertanggung jawab terhadap aktifitas-aktifitas manajemen proses berikut:
– penjadwalan proses dan thread CPU;
– menciptakan dan menghapus proses pengguna dan sistem;
– menangguhkan dan melanjutkan (suspend and resume) proses; dan
– menyediakan mekanisme untuk sinkronisasi dan komunikasi antar proses.
Chapter 1 Part One: Introduction to Operating Sys tem| 33
Me mory Management • Memori merupakan penampung data berbagi pakai (shared
repository) yang dapat diakses dengan cepat oelh CPU dan perangkat I/O.
• Sistem operasi bertanggung jawab terhadap aktifitas-aktifitas manajemen memori berikut:
– mencatat bagian memori yang tengah digunakan dan siapa yang menggunakan;
– menentukan proses dan data yang akan dimuatkan dan dikeluarkan dari memori; dan
– melakukan alokasi dan dealokasi ruang memori sesuai kebutuhan.
Chapter 1 Part One: Introduction to Operating Sys tem| 34
Storage Management • Sistem operasi menyediakan sebuah bentuk logis (logical view)
sebuah penyimpan informasi.
• Sistem operasi mentranslasikan properti bentuk fisik setiap perangkat penyimpanan ke dalam unit penyimpanan logis.
• Unit penyimpana logis berkas (file).
Chapter 1 Part One: Introduction to Operating Sys tem| 35
Storage Management
File -System Management.
• Sistem operasi bertanggung jawab terhadap aktifitas-aktifitas manajemen berkas (file) berikut:
– menciptakan dan menghapus file;
– menciptakan dan menghapus direktori untuk pengorganisasian file;
– mendukung operasi manipulasi file dan direktori;
– pemetaan file ke dalam penyimpanan sekunder; dan
(9)
Chapter 1 Part One: Introduction to Operating Sys tem| 36
Storage Management
Mass-Storage Management.
• Sistem komputer menggunakan disk sebagai media penampung program dan data.
• Sistem operasi bertanggung jawab terhadap aktifitas-aktifitas manajemen disk berikut:
– fr ee-space manegement;
– alokasi penyimpanan; dan
– penjadwalan disk.
Chapter 1 Part One: Introduction to Operating Sys tem| 37
Storage Management
C aching.
Performance of Various Levels of Storage.
Chapter 1 Part One: Introduction to Operating Sys tem| 38
Storage Management
Migration of Integer A from Disk to Register.
Chapter 1 Part One: Introduction to Operating Sys tem| 39
Storage Management
I/O System.
• Salah satu tujuan dari sistem operasi adalah menyembunyikan kerumitan perangkat keras tertentu dari pengguna.
• Kerumitan ini dismpan dalam sebuah I/O subsystem.
• I/O subsystem terdiri atas komponen-komponen berikut: – komponen memory-mana gement (termasuk buffering, caching, dan
spooling);
– antarmuka pengendali (driver) perangkat; dan
(10)
Chapter 1 Part One: Introduction to Operating Sys tem| 40
Storage Management
Prote ction & Se curity.
• Protection: Sistem operasi memiliki suatu mekanisme kendali
terhadap akses suatu proses atau pengguna terhadap sumber daya yang telah didefinisikan oleh sistem.
• Security: Sistem operasi memiliki mekanisme keamanan sistem
dari serangan yang berasal dari pihak eksternal maupun internal.
Chapter 1 Part One: Introduction to Operating Sys tem| 41
C omputing Environment • Computing environment atau lingkungan komputasi adalah
lingkungan dimana sebuah proses dieksekusi oleh CPU.
• Lingkungan komputasi ini meliputi: – Traditional computing
– Mobile computing – D istributed systems – Client-server computing
– Peer-to-peer computing – Virtualization – Cloud computing – Real-time embedded system
Chapter 1 Part One: Introduction to Operating Sys tem| 42
O pe n-Source Operating System • Open-source operating system: sistem operasi yang tersedia dalam
bentuk source-code dan bukan sistem operasi yang telah terkompilasi (closed-code).
• Kata “ open” memiliki pengertian bahwa produk perangkat lunak
bebas digunakan secara bersama (sharing) dan diperkenankan secara bebas untuk ditingkatkan kemampuannya (improvement).
• Beberapa sistem operasi open-source yang dikembangkan seperti Linux, BSD Unix, dan Solaris.
Chapter 1 Part One: Introduction to Operating Sys tem| 43
1-43
Operating System:
Abraham Silberschatz, Peter Baer Galvin, Greg Gagne, Oper a ting System Concepts Essentia ls, 2012, 2thEdition, John Wiley & Sons. Inc.
(1)
Chapter 1 Part One: Introduction to Operating Sys tem| 20
C omputer-System Architecture Single-Processor System.
• Hanya memiliki sebuah CPU yang mampu melakukan eksekusi general–purpose set instruction termasuk instruksi dari proses pengguna.
• Kebanyakan sistem pengolahan tunggal memiliki beberapa special-purpose processors, yang secara umum ditempatkan pada: (1) perangkat (device-specific processor ) dan (2) mainframe.
• Semua special-purpose processors hanya menjalankan set instruksi yang terbatas dan bukan proses pengguna.
Chapter 1 Part One: Introduction to Operating Sys tem| 21
C omputer-System Architecture Multiple-Processor System.
• Multiple-processor system terdiri atas 2 tipe sistem: (1) parallel-processors systems dan (2) multi-core systems.
• Memiliki 3 keuntungan utama: increase throughput, economy of scale, dan increase realiability.
• Multiple-processor system yang digunakan saat ini terdiri atas 2 jenis: asymmetric multiprocessor dan symmetric multiprocessor .
Chapter 1 Part One: Introduction to Operating Sys tem| 22
C omputer-System Architecture
Symmetric Multiprocessing Architecture
Chapter 1 Part One: Introduction to Operating Sys tem| 23
C omputer-System Architecture
(2)
Chapter 1 Part One: Introduction to Operating Sys tem| 24
C omputer-System Architecture C lustered System.
• Menggabungkan multiple-processor atau multiple CPUs.
• Clustered system berbeda dengan multiple-processor system dalam hal terdiri atas 2 atau lebih individual system.
• Mengakomodir layanan high-availability karena clustered system bersifat loosly coupled (saling lepas).
• Cluster dapat berstruktur asymmetric atau symmetric, disebut dengan asymmetric clustering dan symmetric clustering.
Chapter 1 Part One: Introduction to Operating Sys tem| 25
C omputer-System Architecture
• Asymmetric clustering
– satu mesin berada dalam status hot-sta ndby modedan mesin lainnya menjalankan aplikasi;
– mesin host “hot-standby” hanya melakukan monitoring pada hostyang aktif (ser ver) dan jika ser vergagal berfungsi, maka host “hot-standby” akan memposisikan diri sebagai server.
• Symmetric clustering
– 2 atau lebih mesin host menjalankan aplikasi dan saling memonitoring satu sama lainnya;
– struktur ini lebih efisien.
Chapter 1 Part One: Introduction to Operating Sys tem| 26
C omputer-System Architecture
• Clustered systemdigunakan untuk menyediakan lingkungan sistem yang high-performance computing.
• Untuk dapat merealisasikan high-performance computing ini, maka program dibagi ke dalam beberapa komponen dan dieksekusi dalam waktu yang bersamaan (parallel) pada setiap core yang terpisah atau sistem komputer yang berada dalam cluster.
Chapter 1 Part One: Introduction to Operating Sys tem| 27
C omputer-System Architecture
(3)
Chapter 1 Part One: Introduction to Operating Sys tem| 28
O pe rating-System Structure Sistem operasi harus dapat melakukan pengelolaan sumber daya bagi proses yang dilakukan oleh sistem komputer. Proses-proses tersebut meliputi:
• Single-programming
• Multiprogramming
• Multiprocessing (time-sharing programming)
Chapter 1 Part One: Introduction to Operating Sys tem| 29
O pe rating-System Operations
• “If there are no processes to execute, no I/O devices to service, and no users to whom to respond, an operating system will sit quietly, waiting for something to happen.”
• Sistem operasi bekerja secara interrupt driven.
• Sistem operasi harus memastikan bahwa kesalahan (error) yang terjadi pada satu program tidak akan mempengaruhi program lainnya.
• Hal ini dimungkinkan terjadi, karena operasi sistem operasi dan pengguna berbagi pakai hardware dan software.
Chapter 1 Part One: Introduction to Operating Sys tem| 30
O pe rating-System Operations
Dual -Mode and Multimode O peration.
Chapter 1 Part One: Introduction to Operating Sys tem| 31
O pe rating-System Operations
Time r.
• Sistem operasi harus memastikan kendali terhadap CPU.
• Timer berguna untuk menjaga agar operasi tidak terjebak dalam error program yang berkepanjangan.
(4)
Chapter 1 Part One: Introduction to Operating Sys tem| 32
Proce ss Management
• Sebuah program tidak akan melakukan apapun kecuali instruksi yang terdapat dalam program dieksekusi oleh CPU.
• Sistem operasi bertanggung jawab terhadap aktifitas-aktifitas manajemen proses berikut:
– penjadwalan proses dan thread CPU;
– menciptakan dan menghapus proses pengguna dan sistem; – menangguhkan dan melanjutkan (suspend and resume) proses; dan – menyediakan mekanisme untuk sinkronisasi dan komunikasi antar
proses.
Chapter 1 Part One: Introduction to Operating Sys tem| 33
Me mory Management
• Memori merupakan penampung data berbagi pakai (shared repository) yang dapat diakses dengan cepat oelh CPU dan perangkat I/O.
• Sistem operasi bertanggung jawab terhadap aktifitas-aktifitas manajemen memori berikut:
– mencatat bagian memori yang tengah digunakan dan siapa yang menggunakan;
– menentukan proses dan data yang akan dimuatkan dan dikeluarkan dari memori; dan
– melakukan alokasi dan dealokasi ruang memori sesuai kebutuhan.
Chapter 1 Part One: Introduction to Operating Sys tem| 34
Storage Management
• Sistem operasi menyediakan sebuah bentuk logis (logical view) sebuah penyimpan informasi.
• Sistem operasi mentranslasikan properti bentuk fisik setiap perangkat penyimpanan ke dalam unit penyimpanan logis.
• Unit penyimpana logis berkas (file).
Chapter 1 Part One: Introduction to Operating Sys tem| 35
Storage Management
File -System Management.
• Sistem operasi bertanggung jawab terhadap aktifitas-aktifitas manajemen berkas (file) berikut:
– menciptakan dan menghapus file;
– menciptakan dan menghapus direktori untuk pengorganisasian file; – mendukung operasi manipulasi file dan direktori;
– pemetaan file ke dalam penyimpanan sekunder; dan – melakukan back-upfile pada media penyimpanan.
(5)
Chapter 1 Part One: Introduction to Operating Sys tem| 36
Storage Management
Mass-Storage Management.
• Sistem komputer menggunakan disk sebagai media penampung program dan data.
• Sistem operasi bertanggung jawab terhadap aktifitas-aktifitas manajemen disk berikut:
– fr ee-space manegement; – alokasi penyimpanan; dan – penjadwalan disk.
Chapter 1 Part One: Introduction to Operating Sys tem| 37
Storage Management
C aching.
Performance of Various Levels of Storage.
Chapter 1 Part One: Introduction to Operating Sys tem| 38
Storage Management
Migration of Integer A from Disk to Register.
Chapter 1 Part One: Introduction to Operating Sys tem| 39
Storage Management
I/O System.
• Salah satu tujuan dari sistem operasi adalah menyembunyikan kerumitan perangkat keras tertentu dari pengguna.
• Kerumitan ini dismpan dalam sebuah I/O subsystem.
• I/O subsystem terdiri atas komponen-komponen berikut:
– komponen memory-mana gement (termasuk buffering, caching, dan spooling);
– antarmuka pengendali (driver) perangkat; dan – dr iver untuk perangkat keras tertentu.
(6)
Chapter 1 Part One: Introduction to Operating Sys tem| 40
Storage Management
Prote ction & Se curity.
• Protection: Sistem operasi memiliki suatu mekanisme kendali terhadap akses suatu proses atau pengguna terhadap sumber daya yang telah didefinisikan oleh sistem.
• Security: Sistem operasi memiliki mekanisme keamanan sistem dari serangan yang berasal dari pihak eksternal maupun internal.
Chapter 1 Part One: Introduction to Operating Sys tem| 41
C omputing Environment
• Computing environment atau lingkungan komputasi adalah lingkungan dimana sebuah proses dieksekusi oleh CPU.
• Lingkungan komputasi ini meliputi:
– Traditional computing – Mobile computing – D istributed systems – Client-server computing
– Peer-to-peer computing – Virtualization – Cloud computing – Real-time embedded system
Chapter 1 Part One: Introduction to Operating Sys tem| 42
O pe n-Source Operating System
• Open-source operating system: sistem operasi yang tersedia dalam bentuk source-code dan bukan sistem operasi yang telah terkompilasi (closed-code).
• Kata “ open” memiliki pengertian bahwa produk perangkat lunak
bebas digunakan secara bersama (sharing) dan diperkenankan secara bebas untuk ditingkatkan kemampuannya (improvement).
• Beberapa sistem operasi open-source yang dikembangkan seperti Linux, BSD Unix, dan Solaris.
Chapter 1 Part One: Introduction to Operating Sys tem| 43
1-43