Penjelasan Tentang Struktur Sistem Operasi

Perangkat keras yang terus berkembang membuat sistem operasi terdahulu tidak mampu mengatasinya.Akibatnya,bermunculan struktur sistem operasi baru yang digunakan pada rancangan komputer modern.Sistem operasi terkini dirancang dengan sangat detail sehingga berfungsi secara maksimal,lantas apa saja struktur sistem operasi ini ?

Ada beberapa struktur sistem operasi yang digunakan hingga sekarang yakni :

Sistem Berlapis atau Berlayer

Sistem operasI INI memiliki beberapa lapis yang beragam,mulai dari bagian atas hingga bagian bawah.Masing-masing lapisan memiliki fungsi dan tujuan tersendiri yang saling mendukung satu sama lain.Lapisan paling bawah digunakan untuk perangkat keras Sedangkan lapisan paling atas digunakan untuk user interface.

Sistem berlapis banyak digunakan karena mengurangi kompleksitas rancangan dari implementasi sebuah sistem operasi.Setiap lapisan struktur tersebut berasal dari hasil implementasi objek abstrak.

Kondisi ini menyebabkan hasil implementasi berasal dari data yang terenkapsulasi dan operasi yang dapat dimanipulasi.Salah satu contoh struktur sistem berlapis adalah The System.

Menurut Tananbaum dan Woodhull,sistem operasi berlapis memiliki 6 lapisan yakni :

• Lapisan 0, untuk mengatur alokasi prosesor, pertukaran antar proses, dan mendukung dasar multi programming pada CPU.
• Lapisan 1, untuk mengalokasikan ruang proses di memori utama dan menahan proses ketika tidak ada ruang di memori utama.
• Lapisan 2, untuk menangani komunikasi antar masing-masing proses dan operator console.
• Lapisan 3, untuk mengatur peranti M/K dan menampung informasi yang mengalir di dalam proses kerja sistem operasi.
• Lapisan 4, untuk tempat program pengguna.
• Lapisan 5, untuk sistem operator.

Stallings membagi sistem operasi berlapis dalam lapisan yang lebih mendetail,yaitu :

• Lapisan 1, untuk berbagai sirkuit elektronik.
• Lapisan 2, untuk instruksi prosesor.
• Lapisan 3, untuk penambahan konsep.
• Lapisan 4, untuk penambahan interrupt.
• Lapisan 5, untuk program instruksi yang dilakukan oleh prosesor.
• Lapisan 6, untuk secondary storage device.
• Lapisan 7, untuk menciptakan alamat logika proses dan mengatur hubungan antara main memory, virtual memory, dan secondary memory.
• Lapisan 8, untuk program-program yang akan dijalankan oleh prosesor.
• Lapisan 9,untuk secondary storage device dalam membaca dan menulis head, track dan sektor.
• Lapisan 10, untuk menjalankan alamt logika proses
• Lapisan 11, untuk kumpulan instruksi dari program yang dilakukan prosesor.
• Lapisan 12, untuk berkas objek yang memiliki nama dan ukurannya masing-masing.
• Lapisan 13, untuk penyedia user interface.

Jenis lapisan yang digunakan dalam sistem operasi berlapis yakni :

• Lapisan Perangkat Keras

Merupakan lapisan paling bawah pada sistem operasi berlapis.Lapisan ini terdiri dari sirkuit elektronik yang berfungsi untuk membersihkan register ataupun membaca lokasi memori,set instruksi pada prosesor serta interupsi yang berisikan perintah yang dijalankan.

• Lapisan Sistem Operasi

Merupakan sebuah lapisan yang berhubungan secara langsung dengan program spesifik pada bagian sistem operasinya.Lapisan ini memiliki kerja yang bersifat teknis dan terdiri dari penyimpanan sekunder komputer,ide dalam eksekusi program dan lamat logic dari setiap proses yang berlangsung.Kode program sangat diperlukan pada lapisan ini agar dapat terlaksanakan dengan benar dan sesuai dengan yang diharapkan.

• Lapisan Kelengkapan

Lapisan kelengkapan masih berhubungan dengan program karena termasuk dari kelengkapan sebuah sistem operasi. Lapisan ini memiliki tugas utama sebagai pengaturan komunikasi informasi yang berlangsung, termasuk menerima pesan-pesan dan proses pengirimannya.

Lapisan ini juga memiliki tugas dalam penyimpanan jangka panjang, menyediakan akses pada perangkat keras eksternal yang menggunakan user interface standar dan bertanggung jawab dalam hubungan identifier internal atau eksternal.

• Lapisan Program Aplikasi

Merupakan lapisan yang bertujuan untuk menghubungkan pengguna dengan aplikasi yang digunakan,dimana sangat berhubungan erat dengan user interface.Lapisan ini akan memproses segala informasi yang dibutuhkan oleh pengguna dalam aplikasi.

Kernel Mikro

Merupakan sistem operasi yang mempermudah komunikasi antara program klien dengan beragam layanan pada ruang user.Komunikasi yang terjadi antar module user menggunakan passing massage.Kernel mikro dapat memperluas sistem operasi dan mudah diatur jika ada transformasi ke arsitektur yang baru.Kode program yang digunakan pada sistem ini lebih kecil dan lebih aman.

Beberapa manfaat dari struktur sistem mikro kernel yakni Mudah untuk dikembangkan,Mudah untuk porting sistem operasi ke arsitektur baru,Mudah diandalkan,Hanya menggunakan sedikit kode serta Lebih aman.

Meski demikian,struktur sistem mikro kernel sering mengalami overhead kinerja dari komunikasi ruang ke pengguna ruang kernel.Pastikan kalian sudah mempertimbangkan kekurangan ini sebelum menerapkan struktur sistem mikro kernel.

Beberapa sistem operasi yang menerapkan mikro kernel yakni : Tru64 UNIX, MacOSX dan QNX.

Sistem Monolitik / Struktur Sederhana

Beberapa sistem komersial masih belum memiliki stuktur yang baik.Kondisi ini menyebabkan sistem operasi yang digunakan cukup sederhana dengan beberapa keterbatasan.Ada 2 contoh sistem tersebut yakni MS DOS dan UNIX dengan ciri khas :

• UNIX : fokus pada setiap prosedur yang memanggil prosedur lainnya sehingga menyebabkan setiap prosedur saling berkomunikasi dan kernel berisikan semua layanan yang disediakan oleh sistem ke pengguna.
• MS DOS : fokus pada fungsional tertentu dan tidak dapt dibagi dalam beberapa modul.

Struktur sistem operasi monolitik hanya dapat digunakan pada beberapa perangkat keras saja.Hal ini disebabkan karena sistem operasi monolotik dilengkapi dengan operasi dual mode dan pelayanan system calls.Namun,Intel 8088 tidak dapat menggunakan dual mode sehingga tidak akan ada proteksi pada perangkat keras yang digunakan.

Secara umum,system calls pada sistem operasi monolitik dibuat dengan cara :

1. User program melakukan trap pada kernel.
2. Instruksi akan berpindah dari user mode ke monitor mode.
3. Kontrol akan berpindah ke sistem operasi dan otomatis akan memeriksa setiap parameter dari pemanggilan tersebut.
4. Sistem operasi akan menuju ke tabel yang berisikan slot ke -k yang menunjukkan system call k.
5. Setelah selesai, kontrol akan dikembalikan ke user program.

Meski mudah digunakan,struktur monolitik memiliki kekurangan yang cukup berbahaya.Program-program malware mudah memodifikasi sistem dan merusak keseluruhan sistem operasi yang digunakan.Selain itu,struktur ini menyebabkan pemborosan jika setiap kernelnya harus menjalankan kernel monolitik yang sangat besar.Jadi,satu saja kesalahan pemrograman dari salah satu bagian kernel dapat menyebabkan matinya keseluruhan sistem monolitik yang digunakan.

Modules atau Modular

Struktur modular memiliki beberapa kumpulan komponen inti yang terhubung dengan tambahan layanan secara dinamis saat boot berjalan. Struktur ini dapat dilakukan dengan cara menggunakan pemanggil modul secara dinamis.Beberapa sistem operasi yang menerapkan struktur ini adalah Linux,MacOS dan Solaris.

Banyak sistem operasi modern menerapkan struktur modul ini.Hal ini karena struktur kernel menggunakan pendekatan yang berorientasikan objek dan memiliki kompinen modul inti yang terpisah.Setiap modul dapat berkomunikasi sesuai keperluannya dalam struktur.Secara keseluruhan struktur modular mirip dengan struktur sistem berlapis.Perbedaan yang jelas terlihat antar keduanya adalah dari fleksibilitas struktur.

Mesin Virtual (Virtual Machine)

Mesin virtual merupakan salah satu jenis struktur yang memiliki sistem time-sharing,dimana berfungsi untuk menyediakan kemampuan multi programming dan perluasan sistem mesin dengan user interface yang mudah digunakan.Pengguna struktur mesin virtual cenderung tidak akan mengalami kebingungan saat mengoperasikannya.

Mesin virtual memiliki konsep yang menyediakan proteksi lengkap untuk sumber daya sistem.Kondisi ini terjadi karena setiap mesin virtual terpisah jauh dari mesin virtual lainnya.Namun,efek buruk yang terjadi akibat kondisi ini adalah tidak adanya sharing sumber daya secara langsung.

Konsep mesin virtual cocok untuk digunakan dalam penelitian dan pengembangan sebuah sistem operasi.Mesin virtual cukup sulit untuk diterapkan pada komputer awam karena usaha yang diperlukan untuk menyediakan duplikasi mesin utama cukup sulit.Salah satu contoh mesin virtual yang dapat ditemukan yakni Java Virtual Machine.Meski demikian,mesin virtual sulit diimplementasikan karena memiliki banyak syarat yang diperlukan untuk menyediakan duplikasi yang tepat dari underlying machine.Waktu yang dibutuhkan I/O untuk bekerja juga dapat berbeda,lebih cepat atau lebih lambat berdasarkan dari spooling yang ada.

Struktur mesin virtual terdiri 2 macam,yaitu :

• Program kontrol

Merupakan struktur yang digunakan untuk mengatur fungsi prosesor,memori dan perangkat keras tambahan (input/output).Program kontrol akan berhubungan langsung dengan perangkat keras yang digunakan.Program kontrol yang dimiliki oleh mesin virtual memiliki ilusi multitasking.

• Sistem Monitor Konvensional

Sistem monitor konvensional berfungsi untuk mengatur proses pengelolaan informasi dan pengelolaan perangkat yang digunakan dalam sistem operasi.

Sistem Berorientasi Objek

Sistem operasi yang berorientasi objek memiliki pendekatan yang mengadopsi dari teknologi object oriented.Informasi yang dihasilkan pada struktur ini lebih mudah dimengerti dan tidak tercampur-campur.Beberapa contoh sistem operasi yang menggunakan struktur berorientasi objek yakni MS Windows.Struktur ini cukup teratur dan dapat memisahkan setiap layanan dan implementasinya dengan baik.

Client Server Model

Client server model memang sedang trend,Hal ini disebabkan karena struktur client server dapat memindahkan kode ke lapisan yang lebih tinggi dan menghapusnya sebanyak mungkin dari sistem operasi sehingga kerja kernel yang tertinggal cukup minimal.Semua pekerjaan kernel akan ditekankan pada pengembalian komunikasi antara client dan server.

Konsep ini umumnya digunakan dengan cara menganti setiap fungsi yang ada pada sistem operasi menjadi user process.Jika suatu saat ada proses yang harus dilakukan,misalnya memblok sebuah file tertentu,maka user process atau client server akan mengirim permintaan tersebut ke server process.Nantinya,server process akan menerima permintaan tersebut,melayaninya dan mengirimkan kembali jawaban yang diminta.

Beberapa keuntungan yang diperoleh jika menggunakan struktur client server :

1. Setiap layanan berukuran lebih kecil dan lebih mudah diatur.
2. Semua server berjalan dalam proses user mode sehingga tidak ada akses langsung menuju perangkat keras.
3. Kondisi crash dapat terjadi bila ada kesalahan dari file server namun tidak akan mempengaruhi fungsi kerja dan keseluruhan sistem.
4. Bisa diadaptasi dalam sistem yang terdistribusi.

Sekian artikel ini,semoga bermanfaat !