OPERATING_SYSTEM

Bab 1: Pendahuluan

• Apa Operating System Do
• Komputer-Sistem Organisasi
• Komputer-Arsitektur Sistem
• Struktur Sistem operasi
• Sistem Operasi-Operasi
• Proses Manajemen
• Memory Management
• Storage Management
• Perlindungan dan Keamanan
• Distributed Systems
• Special-Purpose Systems
• Lingkungan Komputasi
• Open-Source Operating System

Tujuan

• Untuk menyediakan grand tour dari komponen sistem operasi utama
• Untuk menyediakan cakupan sistem komputer dasar organisasi

Apa itu Sistem Operasi?

• Suatu program yang bertindak sebagai perantara antara pemakai komputer dan perangkat keras komputer
• Sistem operasi tujuan:

·         Melaksanakan program-program pengguna dan membuat lebih mudah memecahkan masalah pengguna

·         Membuat sistem komputer nyaman untuk digunakan

·         Gunakan perangkat keras komputer secara efisien

Struktur Sistem Komputer

• Sistem komputer dapat dibagi menjadi empat komponen

·         Hardware - menyediakan sumber daya komputasi dasar

Ø  CPU, memori, I / O devices

·         Sistem operasi

Ø  Kontrol dan mengkoordinasikan penggunaan hardware diantara berbagai aplikasi dan pengguna

·         Program aplikasi - menentukan cara di mana sumber daya sistem digunakan untuk memecahkan masalah komputasi pengguna

Ø  Pengolah kata, kompiler, web browser, sistem database, video game

·         Users

Ø  Orang, mesin, komputer lain

Empat Komponen dari Sistem Informasi

Definisi Sistem Operasi

• OS adalah alokasi sumber daya

·         Mengelola seluruh sumber daya

·         Memutuskan antara permintaan yang saling bertentangan dan adil untuk efisiensi penggunaan sumber daya

• OS adalah program kontrol

·         Kontrol pelaksanaan program-program untuk mencegah kesalahan dan penyalahgunaan penggunaan komputer

• Tidak ada definisi yang diterima secara universal
• "Semua kapal vendor ketika Anda memesan sebuah sistem operasi" adalah pendekatan yang baik

·         Tapi bervariasi liar

• "Yang satu program dijalankan setiap saat di komputer" adalah kernel. Segala sesuatu yang lain adalah salah satu program sebuah sistem (kapal dengan sistem operasi) atau sebuah program aplikasi

Startup computer

• program bootstrap dimuat pada kekuasaan-up atau reboot

·         Biasanya disimpan dalam ROM atau EPROM, umumnya dikenal sebagai firmware

·         Menginisialisasi seluruh aspek sistem

·         Load kernel sistem operasi dan mulai pelaksanaan

Organisasi Sistem Komputer

• Operasi sistem komputer

·         Satu atau lebih CPU, device controller terhubung melalui bus umum yang menyediakan akses ke memori bersama

·         Concurrent pelaksanaan CPU dan memori perangkat bersaing untuk siklus

Komputer-Sistem Operasi

• I / O device dan CPU dapat mengeksekusi merangkap
• Setiap perangkat controller bertanggung jawab atas jenis perangkat tertentu
• Setiap perangkat controller memiliki buffer lokal
• CPU memindahkan data dari / ke memori utama ke / dari buffer lokal
• I / O adalah dari perangkat ke penyangga lokal controller
• Device controller memberitahu CPU yang telah selesai operasinya dengan menyebabkan interupsi

Common Fungsi Interupsi

• Interrupt transfer kendali ke rutin layanan interupsi umumnya, melalui interrupt vektor, yang berisi alamat dari semua rutinitas layanan
• Interrupt arsitektur harus menyimpan alamat instruksi sela
• Menyela masuk dinonaktifkan sementara interupsi lain sedang diproses untuk mencegah interupsi yang hilang
• Jebakan adalah sebuah perangkat lunak yang dihasilkan baik mengganggu disebabkan oleh kesalahan atau permintaan pengguna
• Sebuah sistem operasi menyela didorong

Interrupt Handling

• Sistem operasi mempertahankan keadaan CPU dengan menyimpan register dan program counter
• Menentukan jenis interrupt telah terjadi:

·         polling

·         vectored sistem menyela

• Terpisah segmen kode menentukan tindakan apa yang harus diambil untuk tiap jenis menyela

Interrupt Timeline

I / O Struktur

• Setelah I / O dimulai, kendali kembali ke program user hanya pada I / O selesai

·         Tunggu instruksi idles CPU sampai interrupt berikutnya

·         Tunggu loop (Perselisihan akses memori)

·         Paling-paling satu I / O permintaan beredar pada satu waktu, tidak simultan I / O pengolahan

• Setelah I / O dimulai, kendali kembali ke program user tanpa menunggu I / O selesai

·         System call - request ke sistem operasi untuk mengizinkan user untuk menunggu I / O selesai

·         Perangkat-tabel status berisi entri untuk setiap I / O device yang menunjukkan jenis, alamat, dan negara

·         Sistem operasi indeks ke I / O device perangkat tabel untuk menentukan status dan untuk memodifikasi entri tabel untuk memasukkan interupsi

Direct Memory Access Struktur

• Digunakan untuk kecepatan tinggi I / O perangkat mampu mengirimkan informasi pada kecepatan memori dekat
• Perangkat pengendali blok transfer data dari penyimpanan buffer langsung ke memori utama tanpa intervensi CPU
• Hanya satu interupsi yang terjadi per blok, daripada satu interrupt per byte

Struktur penyimpanan

• Memori utama - hanya media penyimpan yang besar bahwa CPU dapat mengakses langsung
• Secondary storage - perluasan dari memori utama yang menyediakan kapasitas penyimpanan Baterai besar
• Magnetic disk - kaku logam atau kaca piring-piring ditutupi dengan bahan perekaman magnetik

·         Permukaan disk secara logis dibagi ke dalam trek, yang dibagi lagi menjadi sektor

·         Disk controller menentukan interaksi logikal antara perangkat dan komputer

Struktur hirarki

• Sistem penyimpanan disusun dalam hirarki

·         Speed

·         Biaya

·         Volatilitas

• Caching - Menyalin informasi ke dalam sistem penyimpanan cepat; memori utama dapat dilihat sebagai cache terakhir untuk secondary storage

Storage-Device Hierarchy

Caching

• Prinsip penting, dilakukan pada berbagai tingkatan dalam sebuah komputer (pada perangkat keras, sistem operasi, perangkat lunak)
• Informasi dalam menggunakan disalin dari lebih lambat untuk cepat penyimpanan sementara
• Cepat penyimpanan (cache) diperiksa terlebih dahulu untuk menentukan apakah informasi yang ada

·         Jika ya, informasi yang digunakan langsung dari cache (cepat)

·         Jika tidak, data yang disalin ke cache dan digunakan di sana

• Cache yang lebih kecil dari penyimpanan cache
• Cache manajemen masalah desain penting
• Cache ukuran dan penggantian kebijakan

Komputer-Arsitektur Sistem

• Kebanyakan sistem menggunakan satu prosesor untuk tujuan umum (PDA melalui mainframe)

·         Kebanyakan sistem memiliki tujuan khusus prosesor juga

• Sistem Multiprocessors tumbuh dalam penggunaan dan pentingnya

·         Juga dikenal sebagai sistem paralel, erat-sistem digabungkan

·         Keuntungan termasuk

1.      Peningkatan throughput

2.      Perekonomian skala

3.      Peningkatan kehandalan - anggun degradasi atau toleransi kesalahan

·         Dua jenis

1.      Asymmetric Multiprocessing

2.      Symmetric Multiprocessing

Bagaimana Komputer Bekerja Modern

Symmetric Multiprocessing Arsitektur

Sebuah Dual-Core Design

Berkerumun Systems

• Seperti sistem multiprosesor, tetapi banyak sistem bekerja bersama

·         Biasanya melalui penyimpanan berbagi storage-area network (SAN)

·         Menyediakan layanan ketersediaan tinggi yang bertahan kegagalan

Ø  Asymmetric clustering memiliki satu mesin di tempat yang panas-modus siaga

Ø  Symmetric clustering memiliki beberapa node menjalankan aplikasi, pemantauan satu sama lain

• Beberapa cluster untuk komputasi kinerja tinggi (HPC)

·         Aplikasi tersebut harus ditulis untuk menggunakan parallelization

Struktur Sistem Operasi

• Multiprogramming diperlukan untuk efisiensi

·         Single user tidak dapat menjaga CPU dan I / O devices sibuk sepanjang waktu

·         Multiprogramming mengatur pekerjaan (kode dan data) sehingga selalu memiliki satu CPU untuk mengeksekusi

·         Sebuah subset dari total pekerjaan dalam sistem disimpan di dalam memori

·         Satu pekerjaan yang dipilih dan menjalankan pekerjaan melalui penjadwalan

·         Ketika ia harus menunggu (untuk I / O misalnya), OS beralih ke pekerjaan lain

• Timesharing (multitasking) adalah perpanjangan logis di mana switch CPU pekerjaan begitu sering sehingga pengguna dapat berinteraksi dengan setiap pekerjaan ketika sedang berjalan, menciptakan komputasi interaktif

·         Respon waktu harus <1 detik

·         Setiap user memiliki sedikitnya satu program dalam memori  melaksanakan proses

·         Jika beberapa pekerjaan siap untuk dijalankan pada waktu yang sama  CPU penjadwalan

·         Jika proses don 't muat di memori, bertukar bergerak mereka masuk dan keluar untuk menjalankan

·         Memori virtual memungkinkan proses eksekusi tidak sepenuhnya dalam memori

Memory Layout untuk Sistem Multiprogrammed

Sistem Operasi-Operasi

• Interrupt didorong oleh hardware
• Software kesalahan atau menciptakan permintaan pengecualian atau perangkap

·         Pembagian dengan nol, permintaan untuk layanan sistem operasi

• Masalah proses lain meliputi loop tak terhingga, proses memodifikasi satu sama lain atau sistem operasi
• Operasi dual-mode memungkinkan OS untuk melindungi diri dan komponen sistem lainnya

·         User mode dan kernel mode

·         Mode bit yang disediakan oleh perangkat keras

Ø  Menyediakan kemampuan untuk membedakan sistem ketika pengguna menjalankan kode atau kode kernel

Ø  Beberapa petunjuk ditunjuk sebagai istimewa, hanya dieksekusi dalam mode kernel

Ø  Modus perubahan system call kernel, kembali dari panggilan ulang kepada pengguna

Transisi dari User ke Kernel Mode

• Timer untuk mencegah infinite loop / proses sumber daya memonopoli

·         Set mengganggu setelah periode tertentu

·         Sistem operasi decrements counter

·         Ketika counter nol menghasilkan interrupt

·         Set up sebelum proses penjadwalan untuk mengendalikan atau menghentikan program yang melebihi waktu yang diberikan

Proses Manajemen

• Sebuah proses adalah sebuah program dalam pelaksanaan. Ini adalah unit kerja di dalam sistem. Program merupakan suatu entitas pasif, proses adalah entitas aktif.
• Membutuhkan proses sumber daya untuk menyelesaikan tugasnya

·         CPU, memori, I / O, file

·         Data initialization

• Memerlukan penghentian proses merebut kembali dari setiap sumber daya yang dapat digunakan kembali
• Single-threaded proses memiliki satu program counter, menentukan lokasi untuk mengeksekusi instruksi berikutnya

·         Proses mengeksekusi instruksi secara berurutan, satu per satu waktu, sampai selesai

• Proses multi-threaded memiliki satu program counter per thread
• Sistem biasanya memiliki banyak proses, beberapa pengguna, beberapa sistem operasi berjalan bersamaan pada satu atau lebih CPU

·         Concurrency oleh multiplexing CPU di antara proses / benang

Manajemen Proses Kegiatan

Sistem operasi bertanggung jawab untuk aktivitas berikut yang berhubungan dengan manajemen proses:

• Membuat dan menghapus pengguna kedua sistem dan proses
• Menunda dan melanjutkan proses
• Menyediakan mekanisme untuk proses sinkronisasi
• Menyediakan mekanisme untuk proses komunikasi
• Menyediakan mekanisme untuk penanganan deadlock

Memory Management

• Semua data dalam memori sebelum dan setelah pengolahan
• Semua instruksi dalam memori untuk mengeksekusi
• Memori manajemen menentukan apa yang ada di memori ketika

·         na komputer

• Kegiatan pengelolaan memori

·         Mencatat bagian mana dari memori yang sedang digunakan dan oleh siapa

·         Menentukan proses-proses (atau bagiannya) dan data bergerak masuk dan keluar dari memori

·         Mengalokasikan dan deallocating ruang memori yang diperlukan

Storage Management

• OS menyediakan seragam, pandangan logis penyimpanan informasi

·         Sifat fisik abstrak unit penyimpanan logis - file

·         Setiap media dikendalikan oleh perangkat (misalnya, disk drive, tape drive)

Ø  Berbagai properti termasuk kecepatan akses, kapasitas, data transfer rate, metode akses (berurutan atau acak)

• File-Sistem manajemen

·         File biasanya disusun dalam direktori

·         Kontrol akses pada kebanyakan sistem untuk menentukan siapa yang dapat mengakses apa

·         OS meliputi

Ø  Membuat dan menghapus file dan direktori

Ø  Primitif untuk memanipulasi file dan dirs

Ø  Pemetaan file ke secondary storage

Ø  Backup file ke stabil (non-volatile) media penyimpan

Mass-Storage Management

• Biasanya disk digunakan untuk menyimpan data yang tidak cocok di memori utama atau data yang harus disimpan untuk sebuah "lama" periode waktu
• Pengelolaan yang tepat adalah sangat penting
• Seluruh kecepatan operasi komputer bergantung pada subsistem disk dan algoritma
• OS kegiatan

·         Free-space manajemen

·         Alokasi penyimpanan

·         Penjadwalan disk

• Beberapa penyimpanan tidak perlu cepat

·         Penyimpanan tersier mencakup penyimpanan optik, pita magnetik

·         Masih harus dikelola

·         Bervariasi antara WORM (write-sekali, baca-banyak-kali) dan RW (baca-tulis)

Performance of Various Levels of Storage

Migrasi Integer A dari Disk ke Register

• Multitasking lingkungan harus berhati-hati untuk menggunakan nilai terakhir, di mana pun disimpan dalam hirarki penyimpanan

• Lingkungan multiprosesor harus menyediakan hardware cache koherensi dalam semua CPU sedemikian rupa sehingga memiliki nilai terbaru dalam cache
• Situasi lingkungan didistribusikan bahkan lebih kompleks

·         Beberapa salinan dari sebuah datum dapat eksis

·         Berbagai solusi yang dibahas di Bab 17

I / O Subsystem

• Salah satu tujuan dari OS adalah menyembunyikan kekhususan hardware dari pengguna
• I / O subsistem bertanggung jawab untuk

·         Pengelolaan memori I / O termasuk penyangga (menyimpan data sementara ketika sedang ditransfer), caching (menyimpan bagian data dalam penyimpanan lebih cepat kinerja), spooling (tumpang tindih output dari satu pekerjaan dengan input dari pekerjaan lain)

·         Perangkat-driver umum antarmuka

·         Driver untuk perangkat keras tertentu

Perlindungan dan Keamanan

• Perlindungan - ada mekanisme untuk mengontrol proses akses ke sumber daya atau pengguna didefinisikan oleh OS
• Keamanan - sistem pertahanan melawan serangan internal dan eksternal

·         Kisaran besar, termasuk penyangkalan-of-service, cacing, virus, pencurian identitas, pencurian layanan

• Sistem pertama umumnya membedakan antara pengguna, untuk menentukan siapa yang dapat melakukan apa

·         Identitas pengguna (ID pengguna, ID keamanan) meliputi nama dan nomor yang terkait, satu per pengguna

·         User ID kemudian dikaitkan dengan semua file, proses yang digunakan oleh pengguna untuk menentukan kontrol akses

·         Grup identifier (grup ID) memungkinkan set pengguna untuk dapat didefinisikan dan kontrol dikelola, kemudian juga terkait dengan setiap proses, file

·         Privilege eskalasi memungkinkan pengguna untuk mengubah ID dengan lebih efektif hak-hak

Lingkungan Komputasi

• Komputer tradisional

·         Kabur dari waktu ke waktu

·         Lingkungan kantor

Ø  PC terhubung ke jaringan, terminal yang melekat pada mainframe atau minicomputer menyediakan batch dan time sharing

Ø  Sekarang portal memungkinkan jaringan dan sistem remote akses ke sumber daya yang sama

• Home networks

Ø  Digunakan untuk sistem tunggal, kemudian modem

Ø  Sekarang firewall, jaringan

Komputasi Lingkungan (Cont)

• Client-Server Computing

·         Dumb terminal digantikan oleh PC pintar

·         Sekarang banyak sistem server, menanggapi permintaan yang dihasilkan oleh klien

Ø  Menghitung-server menyediakan sebuah antarmuka untuk klien untuk meminta layanan (misalnya database)

Ø  File-server menyediakan antarmuka untuk klien untuk menyimpan dan mengambil file-file

Peer-to-Peer Computing

• Model lain dari sistem terdistribusi
• P2P tidak membedakan klien dan server

·         Sebaliknya semua node dianggap teman

·         Masing-masing dapat bertindak sebagai klien, server atau keduanya

·         Node harus bergabung dengan jaringan P2P

Ø  Register pelayanannya dengan pusat layanan di jaringan pencarian, atau

Ø  Permintaan untuk layanan broadcast dan merespon permintaan layanan melalui protokol penemuan

• Contohnya termasuk Napster dan Gnutella

Web-Based Computing

• Web telah menjadi mana-mana
• PC perangkat paling lazim
• Lebih perangkat menjadi jaringan untuk memungkinkan akses web
• Perangkat kategori baru untuk mengatur lalu lintas Web diantara server serupa: load balancers
• Penggunaan sistem operasi seperti Windows 95, client-side, telah berevolusi menjadi Linux dan Windows XP, yang dapat klien dan server

Open-Source Operating System

• Sistem operasi yang dibuat tersedia dalam format kode sumber bukan hanya biner sumber tertutup
• Bertentangan dengan perlindungan salinan dan Digital Rights Management (DRM) gerakan
• Dimulai oleh Free Software Foundation (FSF), yang memiliki "copyleft" GNU Public License (GPL)
• Contohnya termasuk GNU / Linux, BSD UNIX (termasuk inti dari Mac OS X), dan Sun Solaris

Akhir dari Bab 1

Posted in: SISTEM_OPERASI