Sistem Operasi Sistem Operasi 22

“Sistem operasi”“Sistem operasi”Antonius Rachmat C S Kom Antonius Rachmat C S Kom Antonius Rachmat C, S.Kom, Antonius Rachmat C, S.Kom,

M.CsM.Cs

D fi i i SOD fi i i SODefinisi SODefinisi SOD i d t d • Dari sudut pandang user– Sistem Operasi sebagai alat untuk mempermudah

penggunaan Komputerp gg p– 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

da a se a a efisien (Reso ce Allocato )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)

L SOL SOLayanan SOLayanan SOUser interface hampir semua SO ada GUI nya• 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 menghentikan eksekusi program, baik normal maupun tidak normal (abnormal exit)

• I/O operations - Program yang sedang berjalan butuh I/O baik mengakses file ataupun berjalan butuh I/O, baik mengakses file ataupun I/O device

• File-system manipulation - Programs butuh d d it b ik fil t di t i t read dan write baik file atau directories, create

dan delete, search file/dir, list file information, dan permission management.

L SOL SOLayanan SOLayanan SO• Communications proses harus • Communications – proses harus

berkomunikasi antar proses dalam komputer yang sama atau antar komputer dalam jaringandalam jaringan– Menggunakan shared memory atau

menggunakan message passingd i h• Error detection – harus mampu

menangani error– Dalam terjadi pada CPU, memory hardware, 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 konsistendengan aksi yang sesuai, benar, dan konsisten– Harus adanya fasilitas debugging

Layanan SOLayanan SO

• Resource allocation – ketika multiple t lti l j b b j l users atau multiple jobs berjalan

bersama-sama (concurent), resources harus dialokasikan harus dialokasikan

• Accounting – menentukan berapa banyak dan berapa lama users

k b dmenggunakan sumber daya sistem• Protection and security

P t ti ki k h k k – Protection menyakinkan hak akses yang diperbolehkan

– Security sistem, baik program atau I/O y , p g /dari pihak luar menggunakan autentikasi.

A View of Operating System A View of Operating System Se icesSe icesServicesServices

C d Li IC d Li ICommand Line InterpreterCommand Line InterpreterSi tem Ope i men ngg in t k i d i • Sistem Operasi menunggu instruksi dari pengguna (command driven). – Sometimes commands built-in sometimes just Sometimes commands built in, sometimes just

names of programs• If the latter, adding new features doesn’t require

shell modificationshell modification• CLI: Program yang membaca instruksi

dan mengartikan control statements g(keinginan user) umumnya disebut: – control-card interpreter

command line inte p ete– command-line interpreter– UNIX shell.

User Operating System Interface User Operating System Interface -- GUIGUI

• User-friendly desktop metaphor interfaceM k k b d d it– Menggunakan mouse, keyboard, and monitor

– Icons merepresentasikan files, programs, actions, dll– Menggunakan directory = foldergg y– Invented at Xerox PARC

• SO sekarang menggunakan antara CLI dan GUI inte facesinterfaces– Microsoft Windows is GUI with CLI “command” shell– Apple Mac OS X as “Aqua” GUI interface with UNIX pp q

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

Desktop, KDE)Desktop, KDE)

Command InterpreterCommand Interpreterpp

The Mac OS X GUIThe Mac OS X GUIThe Mac OS X GUIThe Mac OS X GUI

Si C llSi C llSistem CallsSistem CallsS t ll di k i t f t • System calls menyediakan interface antara proses (program yang sedang dijalankan) dan sistem operasi.s ste ope as

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

• Diakses menggunakan Application Program Interface (API) daripada pemanggilan langsung

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

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

Example of System CallsExample of System Callsp yp y• System call sequence to copy the contents of

fil t th filone file to another file

Example of Standard APIExample of Standard APIExample of Standard APIExample of Standard API• Consider the ReadFile() function in the

Win32 API a function for reading from a file• Win32 API—a function for reading from a file

A desc iption of the pa amete s passed to ReadFile()• A description of the parameters passed to ReadFile()– HANDLE file—the file to be read– LPVOID buffer—a buffer where the data will be read into and written

from– DWORD bytesToRead—the number of bytes to be read into the buffer– LPDWORD bytesRead—the number of bytes read during the last read– LPOVERLAPPED ovl—indicates if overlapped I/O is being used

S C ll i l iS C ll i l iSystem Call implementationSystem Call implementationTh ll d k thi• The caller need know nothingabout how the system call is

l dimplemented– Just needs to obey API and understand y

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

f f ti b ilt i t lib i i l d d ith of functions built into libraries included with compiler)

API API –– System Call System Call –– OS RelationshipOS Relationship

Standard C Library ExampleStandard C Library Example• C program invoking printf() library call,

which calls write() system call

S C llS C llSystem CallsSystem CallsTig metode m m ng dig n k n d l m • Tiga metode umum yang digunakan dalam memberikan parameter kepada sistem operasioperasi– Melalui registers

• In some cases, may be more parameters than registersregisters

– Menyimpan parameter dalam block / tabel pada memori dan alamat block tsbdib ik b i t d i tdiberikan sebagai parameter pada register• This approach taken by Linux and Solaris

– Menyimpan parameter (push) ke dalam stacke y pa pa a ete (pus ) e da a stac(oleh program), dan melakukan pop off pada stack (oleh sistem operasi)• Sifatnya dinamis• Sifatnya dinamis

P P i i T blP P i i T blParameter Passing via TableParameter Passing via Table

Jenis System Calls Jenis System Calls –– System System PPProgramProgram

• Process Control• Manajemen filej• Manajemen Device • Information Maintenance• Information Maintenance• Komunikasi• Proteksi

• Biasanya digunakan pada system programprogram

Examples of Windows and Examples of Windows and Unix System CallsUnix System Callsyy

P C lP C lProcess ControlProcess ControlS l i b• Selesai, abort

• Load, eksekusi,• Membuat dan men-terminate proses• Mengambil dan men set process • Mengambil dan men-set process

attributes f• Wait for time

• Wait event, signal event, g• Allocate and free memory

MSMS DOS iDOS iMSMS--DOS executionDOS execution

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

FreeBSD Running Multiple ProgramsFreeBSD Running Multiple Programs

M j FilM j FilManajemen FileManajemen File• Membuat dan menghapus file• Membuka dan menutup file• Membuka dan menutup file• Read, write, reposition • Mengambil dan men-set file

attributes attributes

M j D iM j D iManajemen DeviceManajemen Device• Meminta device, melepaskan device• Read write reposition• Read, write, reposition• Mengambil dan men-set device

tt ib tattributes• Logically attach or detach device Logically attach or detach device

(mount / umount)

I f i M iI f i M iInformation MaintenanceInformation Maintenance• Mengambil dan men-set waktu dan

tanggalgg• Men-set proses, file, or device

attributesattributes

K ik iK ik iKomunikasiKomunikasi• Menciptakan, menghapus hubungan

komunikasi• Mengirim dan menerima pesan

M t f t t i f i• Mentransfer status informasi• Attach atau detach remote deviceAttach atau detach remote device• Komunikasi dapat dilakukan melalui

message passing ata shared message passing atau shared memory

S k Si O iS k Si O iStruktur Sistem OperasiStruktur Sistem OperasiSt kt S d h• Struktur Sederhana– Tidak dibagi dalam modul-modul– Contoh : Struktur sistem MS-DOS:Contoh : Struktur sistem MS DOS:

• disusun untuk mendukung fungsi yang banyak pada space yang kecil

• Metode pendekatan Layer / Level• Metode pendekatan Layer / Level– 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 komponen yang tidak esensial dari kernel, dan mengimplementasikannya sebagai sistem program pada user-level

• Modular• Modular

MSMS DOS L SDOS L SMSMS--DOS Layer StructureDOS Layer Structure

Traditional UNIX System StructureTraditional UNIX System Structure

Layered Operating SystemLayered Operating Systemy p g yy p g y

• Layer adalah implementasi• Layer adalah implementasi dari object abstrak yang merupakan enkapsulasi darip pdata dan operasi yang bisamemanipulasi data tersebut• Layer paling bawah : hardware

L li t• Layer paling atas : user interface

L d OSL d OSLayered OSLayered OSK • Keuntungan: –modularitas–mempermudah debug dan verifikasi

sistem– layer pertama bisa didebug tanpa

mengganggu sistem yang lain• Kesulitan:

–hanya bisa menggunakan layer hanya bisa menggunakan layer dibawahnya

Mik k lMik k lMikrokernelMikrokernelF i t d k f ilit k ik i • Fungsi utama: mendukung fasilitas komunikasi antara program user dan bermacam-macam layanan yang juga berjalan di user-spaceaya a ya g juga be ja a d use space

• Kernel menjadi lebih kecil• Komunikasi melalui message passingg p g• Keuntungan:

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

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

• Contoh sistem operasi :– Tru64 UNIX, MacOSX, QNX

M li hi Mi k lM li hi Mi k lMonolithic vs MicrokernelMonolithic vs Microkernel

M d lM d lModulesModules• 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

S l i M d l A hS l i M d l A hSolaris Modular ApproachSolaris Modular Approach

Vi l M hiVi l M hiVirtual MachineVirtual Machine• Mesin virtual mengambil pendekatan layer secara logika • Mesin virtual mengambil pendekatan layer secara logika. • Mesin virtual memperlakukan hardware dan sistem operasi

seolah-olah berada pada level yang sama sebagai hardware hardware.

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

• Sistem Operasi host membuat ilusi dari banyak proses • 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 p g y ( ) pysemua hal yang ada pada komputer

• VM dibuat dengan pembagian sumber daya oleh physical computer

• VM ada 2: system VM dan application VM

Vi l M hi (2)Vi l M hi (2)Virtual Machine (2)Virtual Machine (2)S mbe d fi ik dib gi oleh VM nt k• Sumber daya fisik dibagi oleh VM untuk:– Penjadwalan CPU bisa menciptakan

penampilan seakan user mempunyai prosesor penampilan seakan user mempunyai prosesor sendiri

– Spooling bisa menyediakan virtual card readers dan virtual line printersreaders 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 diskspooling, yaitu sebuah virtual disk

Virtual Machines History and BenefitsVirtual Machines History and Benefits

• First appeared commercially in IBM mainframes i 1972in 1972

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

• Protect from each other VM• Commutate with each other, other physical

systems via networkingU f l f d l i• Useful for development, testing

• “Open Virtual Machine Format”, standard format of virtual machines allows a VM to run within of virtual machines, allows a VM to run within many different virtual machine (host) platforms

K VMK VMKeuntungan VMKeuntungan VM• Keamanan bukanlah masalah

– VM mempunyai pelindungan lengkap pada berbagai sistem sumber daya

– Tidak ada pembagian sumber daya secara llangsung

• VM sistem adalah kendaraan yang “ ” k l d“sempurna” untuk penelitian dan pengembangan sistem operasi– Dengan VM perubahan suatu bagian tidak akan

mempengaruhi komponen yang lain

KK lili VMVMKKesulitanesulitan VMVMVM lit dii l t ik k b k t • VM sulit diimplementasikan karena banyak syarat yang dibutuhkan untuk menyediakan duplikat yang tepat dari mesin hostya g tepat da es ost– Harus punya virtual-user mode dan virtual-monitor

mode yang keduanya berjalan di pysichal mode. Akibatnya saat instruksi yang hanya membutuhkan – Akibatnya, saat instruksi yang hanya membutuhkan virtual monitor mode dijalankan, register berubah dan bisa berefek pada virtual user mode, bahkan bisa me-restart VM restart VM

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

Virtual Machines (Cont)Virtual Machines (Cont)Virtual Machines (Cont)Virtual Machines (Cont)

Non-virtual Machine Virtual Machine

(a) Nonvirtual machine (b) virtual machine

VMware ArchitectureVMware Architecture

VMWareVMWare

J Vi l M hiJ Vi l M hiJava Virtual MachineJava 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 Just In Time(JIT) compilers meningkatkan performance

Th J Vi l M hiTh J Vi l M hiThe Java Virtual MachineThe Java Virtual Machine

Flow Chart of BIOS FunctionsFlow Chart of BIOS FunctionsTurn on Computer Post = power on self test

Pass through POST Error FreeYES

NO Output to Monitor

Plug’n’Play

YES

Pass through POST Error Test Boot Drive

Bootable media found NO

gFree

Pass through POST Error Free

YES

NO

Load boot programPass through POST Error

Free

YES

Start operating system

B l dB l dBootstrap loaderBootstrap 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 t t itstarts it

– boot block at fixed location loads bootstrap loaderloader

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

NEXTNEXTNEXTNEXT• Process & Thread