Sistem Operasi Struktur Sistem Operasi System Call Virtual Machine
Aditya Wikan Mahastama Antonius Rachmat C
Definisi SO • Dari sudut pandang user – Sistem Operasi sebagai alat untuk mempermudah penggunaan Komputer – 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 daya secara efisien (Resource Allocator) – Sistem Operasi sebagai alat yang mangatur eksekusi program dan operasi dari alat I/O (Control Program) – Sistem Operasi sebagai sebuah program yang selalu berjalan setiap saat pada komputer (Kernel)
Layanan SO • User interface – Varies between Command-Line (CLI), Graphics User Interface (GUI), Batch
• Program execution – SO harus bisa meload program ke memory dan mengeksekusinya, menghentikan eksekusi program • I/O operations - program yang sedang berjalan butuh I/O, baik mengakses file ataupun I/O device • File-system manipulation - programs butuh read dan write baik file atau directories, create dan delete, search file/dir, list file information, dan permission management.
Layanan SO • Communications – proses harus berkomunikasi antar proses dalam komputer yang sama atau antar komputer dalam jaringan – shared memory / message passing
• Error detection – harus mampu menangani error – Bisa terjadi pada CPU, memory hardware, dalam I/O devices, dan dalam user program – Untuk setiap error, OS harus menanganinya dengan aksi yang tepat dan konsisten – Harus adanya fasilitas debugging
Layanan SO • Resource allocation – ketika multiple users atau multiple jobs berjalan bersama-sama (concurrent), resources harus dialokasikan • Accounting – menentukan berapa penggunaan sumber daya sistem • Protection and security – Protection meyakinkan hak akses yang diperbolehkan – Security sistem, baik program atau I/O dari pihak luar menggunakan autentikasi.
A View of Operating System Services
Command Line Interpreter • Sistem Operasi menunggu instruksi dari pengguna (command driven). – Sometimes commands built-in, sometimes just names of programs
• CLI: Program yang membaca instruksi dan mengartikan control statements (keinginan user) umumnya disebut: – command-line interpreter – UNIX shell.
User Operating System Interface - GUI • User-friendly desktop metaphor interface – – – –
Menggunakan mouse, keyboard, and monitor Icons merepresentasikan files, programs, actions, dll Menggunakan directory = folder Invented at Xerox PARC
• SO sekarang menggunakan antara CLI dan GUI interfaces – Microsoft Windows is GUI with CLI “command” shell – Apple Mac OS X as “Aqua” GUI interface with UNIX kernel underneath and shells available – Solaris is CLI with optional GUI interfaces (Java Desktop, KDE)
Command Interpreter
The Mac OS X GUI
Sistem Calls • System calls menyediakan interface/penghubung antara proses dan sistem operasi. • Biasanya dibuat menggunakan bahasa tingkat tinggi (C or C++) • Diakses menggunakan Application Program Interface (API) daripada pemanggilan langsung • 3 API yang umum adalah: – Win32 API for Windows, – POSIX API for POSIX-based systems (UNIX, Linux, and Mac OS X), – Java API for the Java virtual machine (JVM) – .NET API
Example of System Calls • System call sequence to copy the contents of one file to another file
Example of Standard API • Consider the ReadFile() function in the • Win32 API—a function for reading from a file
• 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
System Call implementation • The caller need know nothing about how the system call is implemented – Just needs to obey API and understand what OS will do as a result call – Most details of OS interface hidden from programmer by API • Managed by run-time support library
API – System Call – OS Relationship
Standard C Library Example • C program invoking printf() library call, which calls write() system call
System Calls • Tiga metode untuk memberikan parameter dari program ke SO: – Melalui registers • Parameters > registers
– Menyimpan parameter dalam block / tabel pada memori dan alamat block tsb diberikan sebagai parameter pada register • This approach taken by Linux and Solaris
– Menyimpan parameter (push) ke dalam stack (oleh program), dan melakukan pop off pada stack (oleh sistem operasi) • Sifatnya semi dinamis
Examples of Windows and Unix System Calls
Jenis System Calls – System Program • • • • • •
Process Control Manajemen file Manajemen device Komunikasi Information management Proteksi
• Biasanya digunakan pada system program
Process Control • Selesai, abort • Load, eksekusi • Membuat dan men-terminate proses • Mengambil dan men-set process attributes • Wait for time • Wait event, signal event • Allocate and free memory
MS--DOS process execution MS
(a) At system startup (b) running a program
Linux Running Multiple Programs
Manajemen File • • • •
Membuat dan menghapus file Membuka dan menutup file Read, write, reposition Mengambil dan men-set file attributes
Manajemen Device • • • •
Meminta device, melepaskan device Read, write, reposition Mengambil dan men-set device attributes Logically attach or detach device (mount / umount)
Information Maintenance • Mengambil dan men-set waktu dan tanggal • Men-set proses, file, or device attributes • Menampilkan informasi tentang sistem
Komunikasi • Menciptakan, menghapus hubungan komunikasi • Mengirim dan menerima pesan • Mentransfer status informasi • Attach atau detach remote device • Komunikasi dapat dilakukan melalui message passing atau shared memory
Struktur Sistem Operasi • Struktur Sederhana – Tidak dibagi dalam modul-modul – Contoh : Struktur sistem MS-DOS:
• 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 mengimplementasikannya sebagai sistem program pada user-level
• Modular – Dibagi per modul
MS--DOS Layer Structure MS
Traditional UNIX System Structure
Layered Operating System • Layer adalah implementasi dari object abstrak yang merupakan enkapsulasi dari data dan operasi yang bisa memanipulasi data tersebut • Layer paling bawah : hardware • Layer paling atas : user interface
Layered OS • Keuntungan: – Menerapkan modularitas – mempermudah debug dan verifikasi sistem – layer pertama bisa didebug tanpa mengganggu sistem yang lain
• Kesulitan: – hanya bisa menggunakan service dari layer dibawahnya
Mikrokernel • Fungsi utama: mendukung fasilitas komunikasi antara program user dan bermacam-macam layanan yang juga berjalan di user-space • Kernel menjadi lebih kecil • Komunikasi dilakukan melalui message passing • Keuntungan: – ketika layanan baru akan ditambahkan ke user-space, kernel tidak perlu di modif – mendukung keamanan reliabilitas lebih, karena sebagian besar pada level pengguna, SO jadi terjaga
• Contoh sistem operasi : – Tru64 UNIX, MacOSX, QNX
Monolithic vs Microkernel
Modules • 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
Solaris Modular Approach
Virtual Machine • Mesin virtual mengambil pendekatan layer secara logika. • Mesin virtual memperlakukan hardware dan sistem operasi seolah-olah berada pada level yang sama sebagai hardware. • Pendekatan mesin virtual menyediakan sebuah interface yang identik dengan seluruh hardware yang ada. • 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 semua hal yang ada pada komputer • VM dibuat dengan pembagian sumber daya oleh physical computer • VM ada 2: system VM dan application VM
Virtual Machines History and Benefits • First appeared commercially in IBM mainframes in 1972 • Fundamentally, multiple execution environments (different operating systems) can share the same hardware • Protect from each other VM • Commutate with each other, other physical systems via networking • Useful for development, testing • Using “Open Virtual Machine Format”, standard format of virtual machines, allows a VM to run within many different virtual machine (host) platforms
Keuntungan VM • Keamanan • Kemudahan instalasi • Cocok digunakan dalam penelitian dan percobaan • Mendukung green computing • Murah
Kerugian VM • Waktu yang dibutuhkan I/O bisa lebih cepat (karena ada spooling), tapi bisa lebih lambat (karena diinterpreted) • Tidak semua aplikasi kompatible • Membutuhkan hardware dengan spek yang cukup tinggi
Virtual Machines (Cont)
Non-virtual Machine
Virtual Machine
(a) Nonvirtual machine (b) virtual machine
Solaris 10 with Two Containers
VMware Architecture
VMWare
Java 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
• Mendukung Just In-Time (JIT) compilers yang meningkatkan performance
The Java Virtual Machine
Bootstrap 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 starts it – boot block at fixed location loads bootstrap loader – When power initialized on system, execution starts at a fixed memory location • Firmware used to hold initial boot code
Flow Chart of BIOS Functions Post = power on self test
Turn on Computer
Pass through POST Error Free
NO
Output to Monitor
YES
Plug’n’Play Pass through POST Error Free
Test Boot Drive
Bootable media found
NO
Pass through POST Error Free YES
Load boot program
Start operating system
Pass through POST Error Free
NO
NEXT • Process & Thread
