Modul Struktur Sistem Operasi Kelompok

STRUKTUR SISTEM OPERASI Dosen Pengampu : Mirza Sutrisno, S.Si., M.Kom Disusun oleh : Anggi Rahmadillah (23040700008) Hafidz Umar Haq (23040700013) Sukmawandana Gilang Nurmawan (23040700018) Muhammad Kamal Ibrahim (23040700030) Khoirudin Sidik (230407000101) PROGRAM STUDI TEKNIK INFORMATIKA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH JAKARTA 2024 1 KATA PENGANTAR Alhamdulillah, kami panjatkan puji syukur ke hadirat Allah Swt. atas rahmat dan hidayah-Nya sehingga modul "Struktur Sistem Operasi" ini dapat diselesaikan. Modul ini kami buat sebagai bagian dari pemenuhan tugas mata kuliah Sistem Operasi. Modul ini disusun untuk membantu kami memahami materi yang diajarkan dan mendukung pembelajaran yang sedang kami tempuh. Dalam proses penyusunan modul ini, kami mendapat banyak dukungan dan arahan dari berbagai pihak. Oleh karena itu, kami mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada dosen pengampu mata kuliah Sistem Operasi, Bapak Mirza Sutrisno, S.Si., M.Kom, atas bimbingan, motivasi, dan ilmu yang diberikan selama perkuliahan berlangsung. Kami menyadari bahwa modul ini masih memiliki kekurangan. Oleh karena itu, kritik dan saran yang membangun sangat kami harapkan untuk penyempurnaan modul ini di masa mendatang. Segala masukan yang bersifat konstruktif akan menjadi acuan bagi kami untuk memperbaiki isi, penyajian, dan aspek lain dari modul ini agar lebih bermanfaat bagi kami pribadi dalam menyelesaikan mata kuliah ini. Jakarta, 14 Desember 2024 Kelompok 2 Sistem Operasi i DAFTAR ISI BAB I ...................................................................................................................... 1 PENDAHULUAN .................................................................................................. 1 1.1 Latar Belakang ......................................................................................... 1 1.2 Rumusan Masalah .................................................................................... 1 1.3 Tujuan Penulisan ...................................................................................... 1 BAB II .................................................................................................................... 2 PEMBAHASAN .................................................................................................... 2 2.1 Definisi Sistem Operasi ............................................................................ 2 2.2 Fungsi Sistem Operasi .............................................................................. 2 2.3 Jenis Struktur Sistem Operasi dan Prinsip Kerjanya ................................ 3 2.3.1 Sistem Monolitik (Sistem Sederhana) ............................................... 3 2.3.2 Sistem Micro-Kernel ......................................................................... 4 2.3.3 Sistem Hybrid Kernel ........................................................................ 5 2.3.4 Sistem Berlapis (Layered System) .................................................... 7 2.3.5 Sistem Mesin Virtual ......................................................................... 8 2.3.6 Sistem Client-Server ......................................................................... 9 2.3.7 Sistem Berorientasi Objek................................................................. 9 BAB III .................................................................................................................. 11 KESIMPULAN..................................................................................................... 11 DAFTAR PUSTAKA........................................................................................... 12 ii BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Sistem operasi merupakan elemen inti dalam perangkat komputer yang berfungsi sebagai pengendali dan pengelola sumber daya perangkat keras sekaligus mendukung berbagai operasi dasar. Selain itu, sistem operasi juga menjadi fondasi bagi aplikasi-aplikasi lainnya, seperti program pengolah kata, peramban web, dan perangkat lunak lainnya, untuk berjalan dengan baik. Sistem operasi ditempatkan pada lapisan pertama di memori komputer saat proses booting berlangsung, sebelum perangkat lunak lainnya diaktifkan. Dalam era digital yang terus berkembang, kebutuhan akan sistem operasi yang andal semakin meningkat. Pemilihan struktur sistem operasi yang tepat menjadi faktor krusial karena berpengaruh signifikan terhadap performa, keamanan, dan kemampuan sistem dalam beradaptasi dengan perubahan teknologi. Pemilihan ini juga harus mempertimbangkan sumber daya komputer yang tersedia dan kebutuhan pengguna, sehingga dapat mendukung efisiensi operasional dan fleksibilitas sistem. Modul tentang struktur sistem operasi ini disusun untuk memberikan pemahaman yang mendalam mengenai berbagai jenis struktur sistem operasi, termasuk prinsip dasar, cara kerja, keunggulan, dan kekurangannya masing-masing. Pemahaman ini tidak hanya membantu pembaca dalam memilih struktur sistem operasi yang sesuai, tetapi juga memberikan wawasan mengenai dampak dari setiap keputusan terhadap kinerja dan kemampuan adaptasi sistem. Dengan menyusun modul ini, diharapkan pembaca dapat mengembangkan kompetensi teknis maupun teoritis dalam memahami sistem operasi secara lebih menyeluruh. Langkah ini menjadi strategis untuk mempersiapkan pembaca menghadapi tantangan teknologi yang semakin kompleks dan menuntut solusi yang lebih inovatif. 1.2 Rumusan Masalah Rumusan masalah yang akan dibahas dalam modul sebagai berikut : 1. Apa yang dimaksud dengan Sistem Operasi? 2. Apa Fungsi dari Sistem Operasi 3. Apa saja jenis struktur sistem operasi, cara kerja, kelebihan, dan kekurangan pada setiap struktur sistem operasi tersebut? 1.3 Tujuan Penulisan Modul ini disusun untuk memenuhi tugas Sistem Operasi dengan tujuan : 1. Menjelaskan pengertian dan fungsi sistem operasi. 2. Mengidentifikasi jenis struktur sistem operasi dan prinsip kerjanya. 1 BAB II PEMBAHASAN 2.1 Definisi Sistem Operasi Sistem operasi merupakan salah satu komponen utama dalam dunia komputasi yang berperan sebagai pengelola sumber daya perangkat keras dan perangkat lunak komputer. Sistem operasi bertindak sebagai perantara antara pengguna dan perangkat keras, memungkinkan aplikasi untuk dijalankan secara efisien dan terstruktur. Dalam perkembangan teknologi yang semakin pesat, pengetahuan tentang struktur sistem operasi menjadi hal yang sangat penting, terutama bagi mahasiswa atau individu yang ingin memahami dasar-dasar pengelolaan sistem komputer. Secara umum, sistem operasi terdiri dari beberapa bagian: • Boot : meletakkan kernel kedalam memori • Kernel : inti / pusat dari sistem operasi • Command Interpreter atau Shell : menerjemahkan input / masukan dari pengguna . • Directory / Pustaka : menyediakan kumpulan fungsi dasar dan standar yang dapat di panggil oleh aplikasi terkait • Driver : berinterkasi dengan hardware eksternal, sekaligus memanajemennya 2.2 Fungsi Sistem Operasi Fungsi Umum Sistem Operasi, antara lain : • Resource manager adalah pengelolaan sumber daya dan mengalokasikannya. Misalnya memori, cpu, disk drive dan perangkat lainnya. • Interface/tatap muka, yaitu sebagai perantara antara pengguna dengan perangkat keras dengan menyediakan tampilan kepada pengguna yang leibh mudah dipahami dan bersahabat (user friendly). • Coordinator, mengkoordinasi dan menyediakan fasilitas sehingga aktifitas yang kompleks dapat diatur dan proses secara berurutan. • Guardian, ialah menyediakan akses kontrol dengan tugas melindungi file dan mengawasi data dan program . • Gate Keeper, berfungsi mengendalikan hak akses pengguna dalam mengendalikan yang berhak masuk ke dalam sistem dan mengawasi apa saja yang dilakukannya. • Optimizer adalah sebagai penjadwal masukan (input) oleh user, pengaksesan basis data, proses komputasi dan penggunannya. • Accountant yang mana berfungsi mengatur waktu CPU, penggunaan memori, • Pemanggilan I/O, disk storage, dan waktu koneksi terminal Server berfungsi untuk melayani pengguna komputer. 2 Selain itu, adapun Fungsi sistem operasi komputer dibagi dalam tiga bagian yaitu sebagai : • • • Fungsi sistem operasi sebagai mediator, adalah sistem operasi komputer menjadi penengah atau penghubung perangkat keras komputer (hardware) dengan perangkat lunak komputer (sofware). Fungsi sistem operasi sebagai wadah adalah sistem operasi komputer tempat menginstal suatu aplikasi, dan sebaliknya. Fungsi sistem operasi komputer sebagai penerjemah adalah sistem operasi komputer melakukan proses penerjemahan bahasa program untuk ditampilkan ke layar monitor yang berupa kombinasi grafis dan teks. 2.3 Jenis Struktur Sistem Operasi dan Prinsip Kerjanya 2.3.1 Sistem Monolitik (Sistem Sederhana) Struktur sistem operasi Monolitik adalah jenis arsitektur sistem operasi di mana seluruh sistem operasi diimplementasikan sebagai satu proses besar dalam mode kernel. Sistem Monolitik ini diperkenalkan pada tahun 1970-an. Sistem monolitik ini adalah sistem operasi yang sangat sederhana dimana kernel secara langsung mengendalikan manajemen perangkat, manajemen memori, manajemen berkas, dan manajemen proses. Semua fungsi tersebut dijalankan langsung oleh kernel tanpa pemisahan modul yang ketat, sehingga kernel monolitik menjadi besar dan kompleks tetapi memiliki performa tinggi. Setiap bagian dari sistem operasi terdapat di dalam kernel dalam sistem monolitik. Struktur Sistem Operasi Sistem Monolitik Berikut adalah Prinsip Kerja Monolithic Kernel 1. Seluruh fungsi sistem operasi, seperti manajemen memori, proses, perangkat, dan file, dijalankan di satu ruang memori yang disebut kernel space.Kernel memiliki akses penuh ke perangkat keras tanpa pembatasan. 2. Aplikasi di user space berkomunikasi dengan kernel menggunakan system calls untuk meminta layanan seperti membuka file, membaca memori, atau menjalankan proses. 3 3. Semua layanan sistem operasi berada dalam satu kernel besar. Modul seperti manajemen proses dan driver perangkat keras saling berkomunikasi langsung tanpa mekanisme tambahan seperti IPC (Inter-Process Communication). 4. Ketika aplikasi meminta layanan, kernel menangani permintaan tersebut dengan memprosesnya secara langsung dan mengakses perangkat keras atau sumber daya terkait. Setelah tugas selesai, kernel mengembalikan hasil ke aplikasi. Kelebihan sistem monolitik : • • Dapat memberikan kinerja tinggi karena panggilan sistem dapat dilakukan langsung ke kernel tanpa overhead pesan yang lewat di antara proses tingkat pengguna. Desain kernel monolitik juga lebih sederhana karena semua layanan sistem operasi disediakan oleh satu biner. Kekurangan sistem Monolitik : • • Jika digunakan untuk aplikasi besar dan kompleks dalam monolitik, sulit untuk pemeliharaan karena saling bergantung satu sama lain. Jika satu layanan mati, maka itu akan memengaruhi semua layanan yang disediakan oleh aplikasi. 2.3.2 Sistem Micro-Kernel Struktur sistem Operasi Mikrokernel adalah jenis Sistem Operasi yang menyediakan beberapa layanan dasar untuk sistem operasi. Layanan ini meliputi manajemen memori, penjadwalan proses, dll. Beberapa layanan lain seperti Device Drivers, File Systems, dll dikelola oleh proses tingkat pengguna. Proses Tingkat Pengguna berkomunikasi dengan Mikrokernel melalui pengiriman pesan. Cara penanganan proses ini membuat mikrokernel lebih modular dan lebih fleksibel daripada kernel monolitik tradisional. 4 Prinsip Kerja Micro-Kernel : 1. Mikrokernel hanya menangani fungsi inti sistem operasi, seperti manajemen memori dasar, komunikasi antar proses (Inter-Process Communication/IPC), dan penjadwalan proses, yang dijalankan di kernel space. 2. Fungsi non-inti, seperti driver perangkat keras, sistem file, dan protokol jaringan, dipindahkan ke user space dan dijalankan sebagai server terpisah. 3. Komunikasi antar modul atau layanan dilakukan melalui mekanisme IPC, seperti pesan atau shared memory, yang dikelola oleh kernel. 4. Ketika aplikasi di user space meminta layanan, kernel meneruskan permintaan tersebut ke server terkait, yang memprosesnya dan mengembalikan hasilnya melalui kernel ke aplikasi. 5. Isolasi antar layanan di user space membuat sistem lebih aman dan stabil, sehingga kegagalan pada satu layanan tidak memengaruhi kernel atau layanan lainnya. Kelebihan Micro-Kernel : • • Mikrokernel dapat dengan mudah diskalakan untuk mendukung berbagai arsitektur perangkat keras, membuatnya lebih serbaguna. Dapat mempermudah penambahan dan penghapusan fitur serta layanan dari sistem. Kekurangan Micro-Kernel : • • Pengiriman pesan yang lebih lambat antara proses tingkat pengguna dapat memengaruhi kinerja, terutama pada aplikasi berkinerja tinggi. Optimalisasi kinerja terbatas karena pemisahan proses kernel dan tingkat pengguna. 2.3.3 Sistem Hybrid Kernel Hybrid Kernel (Kernel Hibrida) merupakan arsitektur kernel yang menggabungkan aspek-aspek yang terdapat pada mikrokernel dan kernel monolitik dalam pengembangan perangkat lunak sistem operasi. Pengkategorian kernel hibrida dipandang kontroversial karena karakteristiknya yang sangat mirip dengan karakteristik kernel monolitik sehingga beberapa kalangan mencibir pengkategorian kernel hibrida hanya sebatas diferensiasi untuk tujuan pemasaran. Umumnya pengkategorian yang lebih diterima adalah kernel monolitik dan mikrokernel (termasuk dalam halini nanokernel dan exokernel yang dipandang sebagai versi mikrokernel yang lebih ekstrem). 5 Prinsip Kerja Hybrid Kernel : 1. Fungsi utama sistem operasi, seperti manajemen memori, penjadwalan proses, dan komunikasi antar proses, dijalankan di kernel space untuk memastikan performa yang optimal. 2. Fungsi seperti driver perangkat keras atau layanan tertentu dijalankan di user space untuk meningkatkan modularitas, fleksibilitas, dan keamanan. 3. Modul-modul di kernel space berkomunikasi langsung tanpa penghalang, sedangkan komunikasi antara kernel dan modul di user space dilakukan melalui Inter-Process Communication (IPC). 4. Kernel tetap memiliki akses penuh ke perangkat keras, memastikan layanan inti dapat dijalankan dengan cepat dan efisien. 5. Dengan memisahkan beberapa layanan ke user space, kegagalan pada satu layanan tidak akan menyebabkan sistem crash, meningkatkan stabilitas dan keamanan. 6. Fungsi dan modul di user space lebih mudah diperbarui atau diganti tanpa mempengaruhi sistem keseluruhan, memberikan fleksibilitas lebih pada pengelolaan sistem operasi. 7. Pendekatan ini memungkinkan kernel untuk tetap mempertahankan performa tinggi dari monolithic kernel, sambil mendapatkan modularitas dan keamanan yang dimiliki microkernel. Kelebihan Hybrid Kernel : • Menawarkan kinerja yang baik karena menerapkan keunggulan kedua struktur di dalamnya. • Mendukung berbagai perangkat keras dan aplikasi. • Menyediakan isolasi dan keamanan yang lebih baik dengan menerapkan pendekatan mikro-kernel. Kekurangan Hybrid Kernel : • Meningkatkan kompleksitas sistem secara keseluruhan dengan menerapkan struktur (monolitik dan mikro) membuat sistem sulit dipahami. • Lapisan komunikasi antara mikro-kernel dan komponen lainnya meningkatkan kompleksitas waktu dan menurunkan kinerja dibandingkan dengan kernel monolitik. 6 2.3.4 Sistem Berlapis (Layered System) Sistem berlapis adalah struktur sistem operasi di mana komponen-komponen sistem dikelompokkan ke dalam beberapa lapisan atau layer berdasarkan fungsi dan tingkat abstraksinya. Setiap lapisan hanya berinteraksi langsung dengan lapisan di atasnya atau di bawahnya. Teknik pendekatan terlapis pada dasarnya dibuat dengan menggunakan pendekatan top-down, semua fungsi ditentukan dan dibagi menjadi komponen-komponen. Dengan system modularisasi, setiap lapisan mempunyai fungsi (operasi) tertentu dan melayani lapisan yang lebih rendah. Lapisan terendah (layer 0) adalah perangkat keras dan lapisan teratas (layer N) adalah user interface. Contoh sistem operasi yang menggunakan sistem ini adalah: UNIX termodifikasi, THE, Venus dan OS/2. • Lapisan / Layer Lapisan 5 Lapisan 4 Lapisan 3 Lapisan 2 Lapisan 1 Lapisan 0 • Lapisan/Layer Lapisan 6 Lapisan 5 Lapisan 4 Lapisan 3 Lapisan 2 Lapisan 1 Lapisan 0 • Berikut adalah Lapisan pada struktur sistem operasi THE : Nama User Program Buffering untuk I/O device Operator-Console device driver Manajemen Memori Penjadwalan CPU Hardware Fungsi Untuk program pemakai Penyederhanaan akses I/O pada level atas. Mengatur Komunikasi antar proses Pengalokasian ruang memori Mengatur dan switching alokasi CPU Operator menjalankan Keseluruhan Sistem Berikut adalah Lapisan pada struktur sistem operasi VENUS : Nama User Program Device driver dan Sceduler Virtual Memory I/O channel Penjadwalan CPU Instruksi Interpreter Hardware Fungsi Untuk Program Pemakai Mengatur dan Penjadwalan komunikasi antar proses Penyimpanan proses untuk sementara Mengatur akses I/O Mengatur dan switching alokasi CPU Menangani eksekusi perintah atau kode Operator menjalankan Keseluruhan Sistem Berikut adalah Lapisan pada Struktur Sistem Operasi OS/2 7 Kelebihan Sistem Berlapis : • • Memiliki semua keunggulan rancangan modular, yaitu sistem dibagi menjadi beberapa modul dan tiap modul dirancang secara independen. Tiap lapisan dapat dirancang, dikode, dan diuji secara independen. Kekurangan Sistem Berlapis : • Fungsi – fungsi sistem operasi harus diberikan ke tiap lapisan secara hatihati. Karena jika terjadi kesalahan bisa jadi semua lapisan harus diprogram ulang 2.3.5 Sistem Mesin Virtual Sistem operasi berbasis virtual machine (VM) adalah struktur di mana perangkat keras fisik sebuah komputer disimulasikan sebagai beberapa mesin virtual yang masing-masing dapat menjalankan sistem operasi atau aplikasi secara independen. Struktur ini memungkinkan isolasi antara sistem operasi atau aplikasi dalam lingkungan yang sama. Virtual machine mengambil pendekatan berlapis untuk kesimpulan logis. Memperlakukan hardware dan kernel sistem operasi seolah-olah semuanya perangkat keras. Sebuah mesin virtual menyediakan sebuah antarmuka yang identik dengan perangkat keras yang mendasari secara kasat mata. Sistem operasi menciptakan ilusi dari beberapa proses, masing-masing dieksekusi pada prosesor sendiri dengan memori (virtual) sendiri. a. Non Virtual Machine b. Virtual Machine Kelebihan Virtual Machine : • Konsep mesin virtual menyediakan proteksi yang lengkap untuk sumber daya sistem sehingga masing-masing mesin virtual dipisahkan mesin virtual yang lain. Isolasi ini tidak memperbolehkan pembagian sumber daya secara langsung. 8 • Sistem mesin virtual adalah mesin yang sempurna untuk riset dan pengembangan system operasi. Pengembangan system dikerjakan pada mesin virtual, termasuk di alamnya mesin fisik dan tidak mengganggu operasi system yang normal. Kekurangan Machine Virtual : • Konsep mesin virtual sangat sulit untuk mengimplementasikan kebutuhan dan duplikasi yang tepat pada mesin yang sebenarnya. 2.3.6 Sistem Client-Server Sistem operasi berbasis client-server dirancang menggunakan arsitektur di mana fungsi-fungsi sistem operasi dibagi menjadi dua entitas utama: client dan server. Server adalah proses yang menyediakan layanan dan Client : proses yang memerlukan/meminta Layanan Prinsip Kerja Client-Server : 1. 2. 3. Client yang memerlukan layanan mengirim pesan ke server dan menanti pesan jawaban. Proses server setelah melakukan tugas yang diminta, mengirim pesan jawaban ke proses client. Server hanya menanggapi permintaan client dan tidak memulai percakapan dengan client Kelebihan Client-Server : • • • Pengembangan dapat dilakukan secara modular. Kesalahan (bugs) di satu subsistem (diimplementasikan sebagai satu proses) tidak merusak subsistem-subsistem lain sehingga tidak mengakibatkan satu sistem mati secara keseluruhan. Mudah diadaptasi untuk sistem tersebar Kekurangan Client-Server : • • Layanan dilakukan lambat karena harus melalui pertukaran pesan. Pertukaran pesan dapat menjadi bottleneck. 2.3.7 Sistem Berorientasi Objek Sistem operasi berbasis berorientasi objek menggunakan prinsip-prinsip pemrograman berorientasi objek untuk mengelola komponen sistemnya. Dalam pendekatan ini, objek menjadi unit dasar yang merepresentasikan sumber daya, data, atau layanan sistem operasi. Objek ini memiliki atribut (data) dan metode (fungsi) yang dapat digunakan untuk berinteraksi dengan objek lain. Contoh sistem operasi berorientasi objek, antara lain : Eden, Choices, X-kernel, Medusa, Clouds, dan Amoeba. 9 Prinsip Kerja Sistem Berorientasi Objek : 1. Komponen sistem operasi seperti file, proses, perangkat keras, atau memori direpresentasikan sebagai objek. 2. Objek berkomunikasi satu sama lain dengan mengirimkan pesan (metode panggilan) untuk meminta layanan atau mengubah data. 3. Objek baru dapat didefinisikan dengan mewarisi atribut dan metode dari objek yang sudah ada, mempermudah pengembangan fitur baru. 4. Setiap objek memiliki antarmuka yang jelas untuk memastikan kompatibilitas dan mencegah akses yang tidak diinginkan. Kelebihan Sistem Berorientasi Objek : • • Karena sistem terstruktur secara modular, komponen tertentu dapat diperbarui atau diperbaiki tanpa memengaruhi komponen lain. Pewarisan dan polimorfisme memungkinkan penggunaan kembali kode, sehingga mengurangi usaha pengembangan. Kekurangan Sistem Berorientasi Objek : • Pemanggilan metode dan komunikasi antar objek bisa lebih lambat dibandingkan dengan sistem prosedural. • Sistem berorientasi objek cenderung membutuhkan lebih banyak memori untuk menyimpan objek dan metode terkait. 10 BAB III KESIMPULAN Sistem operasi memiliki peran yang sangat penting dalam pengelolaan sumber daya perangkat keras dan perangkat lunak dalam komputer. Struktur sistem operasi sangat mempengaruhi kinerja, fleksibilitas, dan keamanan sistem. Beberapa struktur yang umum digunakan antara lain sistem monolitik, mikrokernel, hybrid kernel, sistem berlapis, mesin virtual, client-server, dan berorientasi objek, masingmasing dengan kelebihan dan kekurangan yang harus dipertimbangkan sesuai dengan kebutuhan pengguna dan sumber daya yang tersedia. Pemilihan struktur yang tepat dapat meningkatkan performa dan efisiensi sistem operasi, serta memastikan sistem dapat beradaptasi dengan baik terhadap perkembangan teknologi dan kebutuhan pengguna. Setiap struktur memiliki prinsip kerja yang berbeda, dengan fokus pada modularitas, isolasi, dan pengelolaan sumber daya yang lebih efisien. Oleh karena itu, pemahaman tentang berbagai jenis struktur sistem operasi ini sangat penting untuk merancang dan mengelola sistem yang optimal dan sesuai dengan tujuan pengoperasiannya. 11 DAFTAR PUSTAKA geeks, G. f. (2024, December 21). www.geeksforgeeks.org. Retrieved from Arsitektur Monolitik dalam OS: https://www.geeksforgeeks.org/monolithic-architecture/ Geeks, G. f. (2024, December 21). www.geeksforgeeks.org. Retrieved from Mikrokernel dalam Sistem Operasi: https://www.geeksforgeeks.org/microkernel-in-operating-systems/ point, J. (2024, December 22). www.javatpoint.com. Retrieved from Operating System Structure: https://www.javatpoint.com/operating-system-structure 12