operating system

Operating System

Pendahuluan

Sistem operasi dapat dikatakan adalah perangkat lunak yang sangat kompleks. Hal-hal yang ditangani oleh sistem operasi bukan hanya satu atau dua saja, melainkan banyak hal. Dari menangani perangkat keras, perangkat lunak atau program yang berjalan, sampai menangani pengguna. Hal tersebut menyebabkan sebuah sistem operasi memiliki banyak sekali komponen-komponen tersendiri yang memiliki fungsinya masing-masing. Seluruh komponen yang menyusun sistem operasi tersebut saling bekerjasama untuk satu tujuan, yaitu efisiensi kerja seluruh perangkat komputer dan kenyamanan dalam penggunaan sistem operasi.

Oleh karena itu, penting bagi kita untuk mengetahui komponen-komponen apa saja yang ada di dalam sebuah sistem operasi, agar kita bisa mempelajari sistem operasi secara menyeluruh. Bab ini menceritakan secara umum apa saja komponen-komponen yang ada di sistem operasi. Detail tentang setiap komponen tersebut ada di bab-bab selanjutnya dalam buku ini.

Tanpa satu saja dari komponen-komponen tersebut, bisa dipastikan sebuah sistem operasi tidak akan berjalan dengan maksimal. Bayangkan jika kita memiliki sistem operasi yang tidak memiliki kemampuan untuk menangani program-program yang berjalan sekaligus. Kita tak akan bisa mengetik sambil mendengarkan lagu sambil berselancar di internet seperti yang biasa kita lakukan saat ini.

Contoh sebelumnya hanya sedikit gambaran bagaimana komponen-komponen sistem operasi tersebut saling terkait satu sama lainnya. Mempelajari komponen sistem operasi secara umum dapat mempermudah pemahaman untuk mengetahui hal-hal yang lebih detail lagi tentang sistem operasi.

Dari berbagai macam sistem operasi yang ada, tidak semuanya memiliki komponen-komponen penyusun yang sama. Pada umumnya sebuah sistem operasi modern akan terdiri dari komponen sebagai berikut:

· Manajemen Proses.

· Manajemen Memori Utama.

· Manajemen Sistem Berkas.

· Manajemen Sistem M/K.

· Manajemen Penyimpanan Sekunder.

· Proteksi dan Keamanan.

Rujukan

[Silberschatz2005] Avi Silberschatz, Peter Galvin, dan Grag Gagne. 2005. Operating Systems Concepts. Seventh Edition. John Wiley & Sons.

[WEBFSF1991a] Free Software Foundation. 1991. GNU General Public License – http://gnui.vlsm.org/licenses/gpl.txt. Diakses 29 Mei 2006.

[WikiOS2007] Wikipedia, The Free Encyclopedia. 2007. Operating System – http://en.wikipedia.org/wiki/Operating_system. Diakses 8 Februari 2007.

[WikiGUI2007] Wikipedia, The Free Encyclopedia . 2007. Graphical User Interface – http://en.wikipedia.org/wiki/GUI. Diakses 13 Februari 2007.

[WikiGUIHistory2007] Wikipedia, The Free Encyclopedia . 2007. History of the graphical user interface – http://en.wikipedia.org/wiki/History_of_the_graphical_user_interface. Diakses 13 Februari 2007.

[WikiCLI2007] Wikipedia, The Free Encyclopedia . 2007. Command Line Interface – http://en.wikipedia.org/wiki/Command_line_interface. Diakses 13 Februari 2007.

[WikiSpooling2007] Wikipedia, The Free Encyclopedia . 2007. Spooling – http://en.wikipedia.org/wiki/Spooling. Diakses 7 Juni 2007.

[McGillOS2007] McGill University. 2007. Operating System – http://www.cs.mcgill.ca/~cs310/lect_notes/cs310_lecture02.pdf. Diakses 10 Februari 2007.

[MattBlaze2004] Matt Blaze. 2004. Operating System – http://www.crypto.com/courses/fall04/cse380/20040921.pdf. Diakses 6 Juni 2007.

Kegiatan Sistem Operasi

Dalam kegiatannya sehari-hari, sistem operasi memiliki sebuah mekanisme proteksi untuk memastikan dirinya, semua program yang berjalan, dan data-data penggunanya berjalan dengan baik. Untuk melakukan hal tersebut, sistem operasi memiliki dua jenis (mode) operasi yang saling terpisah. Dua operasi tersebut, yaitu user mode, eksekusi program dikendalikan oleh pengguna, dan kernel mode, eksekusi program dikendaikan oleh sistem operasi, dinamakan dual-mode operation.

Dual-mode operation diimplementasikan pada arsitektur perangkat keras. Sebuah bit yang disebut mode bit ditambahkan ke perangkat keras untuk menunjukkan mode operasi saat itu: 0 untuk kernel mode dan 1 untuk user mode.

Dengan adanya dual-mode operation, eksekusi sebuah program/proses bisa dibedakan sumbernya, apakah dieksekusi oleh sistem operasi atau dieksekusi oleh pengguna. Hal ini akan sangat berguna dalam berjalannya sistem operasi.

Selain itu, sistem operasi memiliki sebuah mekanisme untuk melindungi prosesor dari berbagai macam program yang berjalan. Bayangkan jika ada sebuah proses mengalami infinite loop. Tentu saja prosesor akan terus menerus melayani program itu dan menghambat proses lainnya yang akan dieksekusi prosesor, dan hal ini bisa dipastikanakan mengurangi kinerja dari komputer.

Perlindungan prosesor tersebut dilakukan dengan timer. Timer diset untuk melakukan interupsi prosesor setelah beberapa periode waktu. Dengan adanya timer, sebuah program bisa dicegah dari berjalan terlalu lama. Misalkan sebuah program memiliki time limit 7 menit. Setelah 7 menit tersebut terlewati, sistem operasi akan menginterupsi prosesor dan menghentikan eksekusi program tersebut.

Manajemen Proses

Proses adalah sebuah program yang sedang dieksekusi. Sedangkan program adalah kumpulan instruksi yang ditulis ke dalam bahasa yang dimengerti sistem operasi. Sebuah proses membutuhkan sejumlah sumber daya untuk menyelesaikan tugasnya. Sumber daya tersebut dapat berupa CPU time, alamat memori, berkas-berkas, dan perangkat-perangkat M/K. Sistem operasi mengalokasikan sumber daya-sumber daya tersebut saat proses itu diciptakan atau sedang diproses/dijalankan. Ketika proses tersebut berhenti dijalankan, sistem operasi akan mengambil kembali semua sumber daya agar bisa digunakan kembali oleh proses lainnya.

Sistem operasi bertanggung jawab atas aktivitas-aktivitas yang berkaitan dengan manajemen proses seperti:

· Membuat dan menghapus proses pengguna dan sistem proses. Sistem operasi bertugas mengalokasikan sumber daya yang dibutuhkan oleh sebuah proses dan kemudian mengambil sumber daya itu kembali setelah proses tersebut selesai agar dapat digunakan untuk proses lainnya.

· Menunda atau melanjutkan proses. Sistem operasi akan mengatur proses apa yang harus dijalankan terlebih dahulu berdasarkan berdasarkan prioritas dari proses-proses yang ada. Apa bila terjadi 2 atau lebih proses yang mengantri untuk dijalankan, sistem operasi akan mendahulukan proses yang memiliki prioritas paling besar.

· Menyediakan mekanisme untuk proses sinkronisasi. Sistem operasi akan mengatur jalannya beberapa proses yang dieksekusi bersamaan. Tujuannya adalah menghindarkan terjadinya inkonsistensi data karena pengaksesan data yang sama, juga untuk mengatur urutan jalannya proses agar setiap proses berjalan dengan lancar

· Menyediakan mekanisme untuk proses komunikasi. Sistem operasi menyediakan mekanisme agar beberapa proses dapat saling berinteraksi dan berkomunikasi (contohnya berbagi sumber daya antar proses) satu sama lain tanpa menyebabkan terganggunya proses lainnya.

· Menyediakan mekanisme untuk penanganan deadlock. Deadlock adalah suatu keadaan dimana sistem seperti terhenti karena setiap proses memiliki sumber daya yang tidak bisa dibagi dan menunggu untuk mendapatkan sumber daya yang sedang dimiliki oleh proses lain. Saling menunggu inilah yang disebut deadlock (kebuntuan). Sistem operasi harus bisa mencegah, menghindari, dan mendeteksi adanya deadlock. Jika deadlock terjadi, sistem operasi juga harus dapat memulihkan kondisi sistemnya.

Manajemen Memori Utama

Sistem operasi memiliki tugas untuk mengatur bagian memori yang sedang digunakan dan mengalokasikan jumlah dan alamat memori yang diperlukan, baik untuk program yang akan berjalan maupun untuk sistem operasi itu sendiri. Tujuan dari manajemen memori utama adalah agar utilitas CPU meningkat dan untuk meningkatkan efisiensi pemakaian memori.

Memori utama atau lebih dikenal sebagai memori adalah sebuah array yang besar dari word atau byte yang ukurannya mencapai ratusan, ribuan, atau bahkan jutaan. Setiap word atau byte mempunyai alamat tersendiri. Memori utama berfungsi sebagai tempat penyimpanan instruksi/data yang akses datanya digunakan oleh CPU dan perangkat M/K. Memori utama termasuk tempat penyimpanan data yang yang bersifat volatile (tidak permanen), yaitu data akan hilang kalau komputer dimatikan.

Sistem komputer modern memiliki sistem hirarki memori, artinya memori yang ada di komputer disusun dengan tingkatan kecepatan dan kapasitas yang berbeda. Memori yang memiliki kecepatan sama dengan kecepatan prosesor memiliki kapasitas yang kecil, berkisar hanya dari ratusan KB hingga 4 MB dengan harga yang sangat mahal. Sedangkan memori utama yang kecepatannya jauh di bawah kecepatan prosesor memiliki kapasitas yang lebih besar, berkisar dari 128 MB hingga 4 GB dengan harga yang jauh lebih murah. Sistem hirarki memori ini memiliki tujuan agar kinerja komputer yang maksimal bisa didapat dengan harga yang terjangkau.

---

Manajemen Sistem Berkas

File atau berkas adalah representasi program dan data yang berupa kumpulan informasi yang saling berhubungan dan disimpan di perangkat penyimpanan. Sistem berkas ini sangatlah penting, karena informasi atau data yang disimpan dalam berkas adalah sesuatu yang sangat berharga bagi pengguna. Sistem operasi harus dapat melakukan operasi-operasi pada berkas, seperti membuka, membaca, menulis, dan menyimpan berkas tersebut pada sarana penyimpanan sekunder. Oleh karena itu, sistem operasi harus dapat melakukan operasi berkas dengan baik.

Sistem operasi melakukan manajemen sistem berkas dalam beberapa hal:

· Pembuatan berkas atau direktori. Berkas yang dibuat nantinya akan diletakkan pada direktori-direktori yang diinginkan pada sistem berkas. Sistem operasi akan menunjukkan tempat dimana lokasi berkas atau direktori tersebut akan diletakkan. Setelah itu, sistem operasi akan membuat entri yang berisi nama berkas dan lokasinya pada sistem berkas.

· Penghapusan berkas atau direktori. Sistem operasi akan mencari letak berkas atau direktori yang hendak dihapus dari sistem berkas, lalu menghapus seluruh entri berkas tersebut, agar tempat dari berkas tersebut dapat digunakan oleh berkas lainnya.

· Pembacaan dan menulis berkas. Proses pembacaan dan penulisan berkas melibatkan pointer yang menunjukkan posisi dimana sebuah informasi akan dituliskan di dalam sebuah berkas.

· Meletakkan berkas pada sistem penyimpanan sekunder. Sistem operasi mengatur lokasi fisik tempat penyimpanan berkas pada sarana penyimpanan sekunder

Manajemen Sistem M/K (I/O)

Pekerjaan utama yang paling sering dilakukan oleh sistem komputer selain melakukan komputasi adalah Masukan/Keluaran (M/K). Dalam kenyataannya, waktu yang digunakan untuk komputasi lebih sedikit dibandingkan waktu untuk M/K. Ditambah lagi dengan banyaknya variasi perangkat M/K sehingga membuat manajemen M/K menjadi komponen yang penting bagi sebuah sistem operasi. Sistem operasi juga sering disebut device manager, karena sistem operasi mengatur berbagai macam perangkat (device).

Fungsi-fungsi sistem operasi untuk sistem M/K:

· Penyanggaan (buffering). Menampung data sementara dari/ke perangkat M/K

· Penjadwalan (scheduling). Melakukan penjadualan pemakaian M/K sistem supaya lebih efisien.

· Spooling. Meletakkan suatu pekerjaan program pada penyangga, agar setiap perangkat dapat mengaksesnya saat perangkat tersebut siap.

· Menyediakan driver perangkat yang umum. Driver digunakan agar sistem operasi dapat memberi perintah untuk melakukan operasi pada perangkat keras M/K yang umum, seperti optical drive, media penyimpanan sekunder, dan layar monitor.

· Menyediakan driver perangkat yang khusus. Driver digunakan agar sistem operasi dapat memberi perintah untuk melakukan operasi pada perangkat keras M/K tertentu, seperti kartu suara, kartu grafis, dan motherboard

ManajemenPenyimpanan sekunder

Penyimpanan sekunder (secondary storage) adalah sarana penyimpanan yang berada satu tingkat di bawah memori utama sebuah komputer dalam hirarki memori. Tidak seperti memori utama komputer, penyimpanan sekunder tidak memiliki hubungan langsung dengan prosesor melalui bus, sehingga harus melewati M/K.

Sarana penyimpanan sekunder memiliki ciri-ciri umum sebagai berikut:

1. Non volatile (tahan lama). Walaupun komputer dimatikan, data-data yang disimpan di sarana penyimpanan sekunder tidak hilang. Data disimpan dalam piringan-piringan magnetik.

2. Tidak berhubungan langsung dengan bus CPU. Dalam struktur organisasi komputer modern, sarana penyimpanan sekunder terhubung dengan northbridge. Northbridge yang menghubungkan sarana penyimpanan sekunder pada M/K dengan bus CPU.

3. Lambat. Data yang berada di sarana penyimpanan sekunder memiliki waktu yang lebih lama untuk diakses (read/write) dibandingkan dengan mengakses di memori utama. Selain disebabkan oleh bandwidth bus yang lebih rendah, hal ini juga dikarenakan adanya mekanisme perputaran head dan piringan magnetik yang memakan waktu.

4. Harganya murah. Perbandingan harga yang dibayar oleh pengguna per byte data jauh lebih murah dibandingkan dengan harga memori utama.

Sarana penyimpanan sekunder memiliki fungsi-fungsi sebagai berikut:

1. Menyimpan berkas secara permanen. Data atau berkas diletakkan secara fisik pada piringan magnet dari disk, yang tidak hilang walaupun komputer dimatikan (non volatile)

2. Menyimpan program yang belum dieksekusi prosesor. Jika sebuah program ingin dieksekusi oleh prosesor, program tersebut dibaca dari disk, lalu diletakkan di memori utama komputer untuk selanjutnya dieksekusi oleh prosesor menjadi proses.

3. Memori virtual. Adalah mekanisme sistem operasi untuk menjadikan beberapa ruang kosong dari disk menjadi alamat-alamat memori virtual, sehingga prosesor bisa menggunakan memorivirtual ini seolah-olah sebagai memori utama. Akan tetapi, karena letaknya di penyimpanan sekunder, akses prosesor ke memori virtual menjadi jauh lebih lambat dan menghambat kinerja komputer.

Sistem operasi memiliki peran penting dalam manajemen penyimpanan sekunder. Tujuan penting dari manajemen ini adalah untuk keamanan, efisiensi, dan optimalisasi penggunaan sarana penyimpanan sekunder.

Proteksi dan Keamaman

Seringkali, istilah keamanan dan proteksi membingungkan dalam penggunaannya. Untuk mengurangi kebingungan itu, istilah keamanan digunakan untuk penggambaran secara umum, sedangkan proteksi digunakan untuk menggambarkan secara teknis mekanisme perlindungan sistem operasi.

Proteksi

Proteksi adalah mekanisme sistem operasi untuk mengontrol akses terhadap beberapa objek yang diproteksi dalam sistem operasi. Objek-objek tersebut bisa berupa perangkat keras (seperti CPU, memori, disk, printer, dll) atau perangkat lunak (seperti program, proses, berkas, basis data, dll). Di beberapa sistem, proteksi dilakukan oleh sebuah program yang bernama reference monitor. Setiap kali ada pengaksesan sumber daya PC yang diproteksi, sistem pertama kali akan menanyakan reference monitor tentang keabsahan akses tersebut. Reference monitor kemudian akan menentukan keputusan apakah akses tersebut diperbolehkan atau ditolak.

Secara sederhana, mekanisme proteksi dapat digambarkan dengan konsep domain. Domain adalah himpunan yang berisi pasangan objek dan hak akses. Masing-masing pasangan domain berisi sebuah objek dan beberapa akses operasi (seperti read, write, execute) yang dapat dilakukan terhadap objek tersebut. Dalam setiap waktu, setiap proses berjalan dalam beberapa domain proteksi. Hal itu berarti terdapat beberapa objek yang dapat diakses oleh proses tersebut, dan operasi-operasi apa yang boleh dilakukan oleh proses terhadap objek tersebut. Proses juga bisa berpindah dari domain ke domain lain dalam eksekusi.

Keamanan

Pengguna sistem komputer sudah tentu memiliki data-data dan informasi yang berharga baginya. Melindungi data-data ini dari pihak-pihak yang tidak berhak merupakan hal penting bagi sistem operasi. Inilah yang disebut keamanan (security).

Sebuah sistem operasi memiliki beberapa aspek tentang keamanan. Aspek-aspek ini berhubungan terutama dengan hilangnya data-data. Sistem komputer dan data-data di dalamnya terancam dari aspek ancaman (threats), aspek penyusup (intruders), dan aspek musibah.

Dari aspek ancaman, secara umum sistem komputer menghadapi ancaman terbukanya data-data rahasia, pengubahan data-data oleh orang yang tidak berhak, juga pelumpuhan sistem dengan adanya Denial of Service (DoS).

Dari aspek penyusup, saat ini banyak orang mencoba masuk ke dalam sistem operasi dengan berbagai macam tujuan. Ada yang hanya sekedar mencoba menjebol sistem operasi (hacking), ada yang mencoba mengambil keuntungan dari tindakan penjebolah itu (cracking).

Tidak hanya disusupi oleh manusia, sistem operasi juga menghadapi ancaman keamanan dari program-program penyusup, yang disebut malicious program atau malware. Malware adalah program yang menyusup ke dalam sistem operasi dan memiliki tujuan-tujuan tertentu seperti mengambil data-data pribadi, mengambil alih komputer, dan seringkali bertujuan merusak. Yang termasuk kategori malware adalah virus, keylogger, worm, trojan, dan sypware.

Yang terakhir, sistem operasi dan data-data di dalamnya terancam justru dari hal-hal non teknis, yaitu dari musibah. Sistem operasi terancam akibat adanya bencana alam (banjir, lumpur panas, gempa bumi, dan lain-lain), kerusakan perangkat keras atau lunak, bahkan kelalaian dari penggunanya.

Perkembangan dunia internet saat ini membawa konsekuensi meningkatnya resiko keamanan terhadap sistem operasi. Oleh karena itu, sistem operasi harus memiliki ketahanan keamanan. Bagi kebanyakan pengembang sistem operasi saat ini, keamanan adalah salah satu permasalahan utama.

Rangkuman

Sistem operasi memiliki beberapa komponen, seperti manajemen proses, manajemen memori utama, manajemen sistem berkas, manajemen sistem M/K, manajemen penyimpanan sekunder, proteksi dan keamanan, dan antarmuka. Semua komponen tersebut saling berkaitan satu sama lain. Sebuah sistem operasi tidak dapat bekerja apabila salah satu saja dari komponen-komponen tersebut hilang.

Memahami komponen-komponen sistem operasi dalam bab ini akan memudahkan pemahaman tentang sistem operasi dalam bab-bab selanjutnya dalam buku ini. Dalam bab-bab selanjutnya, hanya beberapa komponen saja yang akan dibahas lebih lanjut, yaitu manajemen proses, manajemen memori utama, manajemen sistem berkas, dan manajemen sistem M/K.

http://bebas.vlsm.org/

Pendahuluan

Sistem operasi modern adalah suatu sistem yang besar dan kompleks. Dan tentu saja proses mendesain sistem operasi bukanlah pekerjaan mudah. Karena itu, didalam desain sistem operasi digunakan suatu struktur agar sistem tersebut bisa dipelajari dengan mudah. digunakan, dan dikembangkan ebih lanjut. Jika pada bab sebelumnya, kita memandang sistem operasi dari luar, yaitu dengan system call yang bisa digunakan, maka dalam bab ini kita akan melihat dari dalam, yaitu bagaimana sistem operasi disusun. Ternyata, ada beberapa pendekatan/model yang digunakan, seperti struktur sederhana, struktur berlapis, dan mikro kernel.

Rujukan

[Silberschatz2005] Avi Silberschatz, Peter Galvin, dan Grag Gagne. 2005. Operating Systems Concepts. Seventh Edition. John Wiley & Sons.

[Stallings2001] William Stallings. 2001. Operating Systems: Internal and Design Principles. Fourth Edition. Edisi Keempat. Prentice-Hall International. New Jersey.

[Tanenbaum1997] Andrew S Tanenbaum dan Albert S Woodhull. 1997. Operating Systems Design and Implementation. Second Edition. Prentice-Hall.

[Tanenbaum2001] Andrew S Tanenbaum. 2001. Modern Operating Systems. Second Edition. Prentice-Hall.

[WEBWiki2007a] . 2007. Kernel - http://en.wikipedia.org/wiki/Kernel_(computer_science) . Diakses 22 Februari 2007.

[WEBWiki2007b] . 2007. Symmetric multiprocessing - http://en.wikipedia.org/wiki/Symmetric_multiprocessing . Diakses 23 Februari 2007.

[WEBWiki2007c] . 2007. Microkernel - http://en.wikipedia.org/wiki/Microkernel . Diakses 23 Februari 2007.

[WEBWiki2007d] . 2007. Real time system - http://en.wikipedia.org/wiki/Real-time_system . Diakses 23 Februari 2007.

Struktur Sederhana

Pada awalnya, sistem operasi dimulai sebagai sistem yang kecil, sederhana, dan terbatas. Lama kelamaan, sistem operasi semakin berkembang menjadi suatu sistem yang lebih besar dari awalnya. Dalam perkembangannya, ada sistem yang terstruktur dengan kurang baik, dan ada juga yang baik. Contoh sistem yang terstruktur kurang baik adalah MS-DOS. Sistem operasi ini dirancang sedemikian rupa agar mampu berjalan pada hardware yang terbatas. Memang memiliki struktur, tapi belum terbagi-bagi dalam modul-modul, dan interface serta fungsionalitas tidak begitu jelas batasannya.

Begitu pula dengan UNIX, yang pada awalnya juga terbatas oleh hardware yang ada. Sistem ini dapat dibagi menjadi dua bagian, yaitu kernel dan program sistem. Kernel sendiri dapat dibagi menjadi dua bagian, yaitu device driver dan interface, yang kemudian terus berkembang seiring dengan perkembangan UNIX. Berikut ini adalah skema struktur UNIX.

Gambar 7.1. Struktur UNIX

Versi-versi UNIX selanjutnya dirancang agar mampu bekerja dengan hardware yang lebih baik. Begitu pula dengan strukturnya, yang dibuat makin modular.

Struktur Berlapis

Rasanya susah membayangkan sekian banyak fungsi yang disediakan oleh sistem operasi diimplementasikan dalam satu program saja. Karena itu, lebih mudah untuk membaginya dalam sejumlah layer/lapisan. Tentu setiap lapisan memiliki fungsinya sendiri-sendiri, dan juga bisa menambah fungsi-fungsi lain, berdasarkan fungsi-fungsi yang tersedia pada lapisan-lapisan lain yang dibawahnya.

Lapisan-lapisan sistem operasi adalah suatu abstraksi dari enkapsulasi sekumpulan struktur data dalam sistem operasi. Lapisan-lapisan yang berada di atas bisa mengakses operasi-operasi yang tersedia di lapisan-lapisan bawahnya. Stallings memberi model yang lebih detail, sebagai berikut:

· Lapisan 1. Berisi berbagai sirkuit elektronik, misal register, memory cells, dan logic gate.

· Lapisan 2. Berisi instruksi prosesor, misal instruksi aritmatika, instruksi transfer data, dsb.

· Lapisan 3. Penambahan konsep seperti prosedur/subrutin, maupun fungsi yang me-return nilai tertentu.

· Lapisan 4. Penambahan interrupt.

· Lapisan 5. Program sebagai sekumpulan instruksi yang dijalankan oleh prosesor.

· Lapisan 6. Berhubungan dengan secondary storage device, yaitu membaca/menulis head,track, dan sektor.

· Lapisan 7. Menciptakan alamat logika untuk proses. Mengatur hubungan antara main memory, virtual memory, dan secondary memory.

· Lapisan 8. Program sebagai sekumpulan instruksi yang dijalankan oleh prosesor.

· Lapisan 9. Berhubungan dengan secondary storage device, yaitu membaca/menulis head,track, dan sektor.

· Lapisan 10. Menciptakan alamat logika untuk proses. Mengatur hubungan antara main memory, virtual memory, dan secondary memory.

· Lapisan 11. Program sebagai sekumpulan instruksi yang dijalankan oleh prosesor.

· Lapisan 12. File adalah objek yang memiliki nama dan ukuran. Abstraksi dari lapisan 9.

· Lapisan 13. Menyediakan interface agar bisa berinteraksi dengan pengguna.

Lapisan-lapisan dari 1-4 bukanlah bagian dari sistem operasi dan masih menjadi bagian dari prosesor secara ekslusif.

Lapisan ke-5 hingga ke-7, sistem operasi sudah berhubungan dengan prosesor. Selanjutnya dari lapisan ke-8 hingga 13, sistem operasi berhubungan dengan media penyimpanan maupun perlatan-peralatan lain yang ditancapkan, misalnya peralatan jaringan.

---

Mikro Kernel

Pada pembahasan "Struktur Sederhana", sempat disinggung istilah "kernel". Apakah kernel itu? Kernel adalah komponen sentral dari sistem operasi. Ia mengatur hal-hal seperti interrupt handler (untuk menyediakan layanan interupsi), process scheduler (membagi-bagi proses dalam prosesor), memory management, I/O, dan sebagainya. Atau dengan kata lain, ia adalah jembatan antara hardware dengan software.

Cara tradisional untuk membangun sistem operasi adalah dengan membuat kernel monolitis, yaitu semua fungsi disediakan oleh kernel, dan ini menjadikan kernel suatu program yang besar dan kompleks.

Cara yang lebih modern, adalah dengan menggunakan kernel mikro. Pada awalnya, konsep mikro kernel dikembangkan pada sistem operasi Mach. Ide dasar dari pengembangan kernel mikro adalah bahwa hanya fitur-fitur yang perlu saja yang diimplementasikan dalam kernel (mengenai fitur-fitur apa saja yang perlu diimplementasikan, ini bisa berbeda tergantung desain sistem operasi).

Walaupun garis pembatas mengenai apa saja yang berada di dalam dan luar kernel mikro bisa berbeda antara desain yang satu dengan yang lain, namun ada karakteristik yang umum, yaitu servis-servis yang umumnya menjadi bagian sistem operasi menjadi subsistem eksternal yang bisa berinteraksi satu sama lain dan dengan kernel tentunya. Ini mencakup device driver, file system, virtual memory manager, windowing system, dan security devices. Pendekatan kernel mikro menggantikan pendekatan berlapis yang vertikal tradisional.

Komponen-komponen sistem operasi yang berada di luar kernel mikro diimplementasikan sebagai server process dan berkomunikasi dengan message passing via kernel mikro. Misalnya jika user ingin membuat berkas baru, dia mengirim pesan ke file system server, atau jika ingin membuat proses baru, dia mengirimkan pesan ke process server.

Gambar 7.2. Struktur kernel mikro

Beberapa kelebihan kernel mikro:

1. Interface yang seragam. Proses tidak lagi dibedakan, baik antara kernel-level maupun user-level, karena semuanya berkomunikasi via message passing.
2. Extensibility. Bisa menambahkan fitur-fitur baru tanpa perlu melakukan kompilasi ulang.
3. Flexibility. Fitur-fitur yang sudah ada bisa dikurangi, atau dimodifikasi sesuai dengan kebutuhan sehingga menjadi lebih efisien. Misalnya tidak semua pengguna membutuhkan security yang sangat ketat, atau kemampuan untuk melakukan distributed computing.
4. Portability. Pada kernel mikro, semua atau sebagian besar kode yang prosesor-spesifik berada di dalamnya. Jadi, proses porting ke prosesor lain bisa dilakukan dengan relatif sedikit usaha. Pada kelompok desktop misalnya, tampaknya dominasi Intel makin kuat. Tapi, sampai seberapa lama itu bisa bertahan? Karena itulah, portability adalah salah satu isu yang sangat penting.
5. Reliability. Semakin besar suatu software, maka tentulah semakin sulit untuk menjamin reliability-nya. Desain dengan pendekatan berlapis sangatlah membantu, dan dengan pendekatan kernel mikro bisa lebih lagi. Kernel mikro dapat dites secara ekstensif .Karena dia menggunakan API yang sedikit, maka bisa meningkatkan kualitas code di luar kernel.

Support for object-oriendted OS. Model kernel mikro sangat sesuai untuk mengembangkan sistem operasi yang berbasis object-oriented. Contoh sistem operasi yang menProses Boot

Booting adalah istilah untuk menghidupkan komputer. Secara umum, gambaran yang terjadi pada proses boot adalah sebagai berikut.

f. Saat komputer dihidupkan, memorinya masih kosong. Belum ada instruksi yang dapat dieksekusi oleh prosesor. Karena itu, prosesor dirancang untuk selalu mencari alamat tertentu di BIOS ROM. Pada alamat tersebut, terdapat sebuah instruksi jump yang menuju ke alamat eksekusi awal BIOS. Setelah itu, prosesor menjalankan power-on-self test (POST), yaitu memeriksa kondisi hardware yang ada.

g. Sesudah itu, BIOS mencari video card. Secara khusus, dia mencari program BIOS milik video card. Kemudian system BIOS menjalankan video card BIOS. Barulah setelah itu, video card diinisalisasi.

h. Kemudian BIOS memeriksa ROM pada hardware yang lain, apakah memiliki BIOS tersendiri apakah tidak. Jika ya, maka akan dieksekusi juga.

i. BIOS melakukan pemeriksaan lagi, misal memeriksa besar memori dan jenis memori. Lebih lanjut lagi, dia memeriksa hardware yang lain, seperti disk. Lalu dia mencari disk dimana proses boot bisa dilakukan, yaitu mencari boot sector. Boot sector ini bisa berada di hard disk, atau floppy disk.

10. ggunakan kernel mikro adalah MacOS X dan QNX.

Kompilasi Kernel

Pada dasarnya Linux hanyalah sebuah kernel. Sedangkan program-program lain seperti teks editor, browser, kompilator, dan seterusnya melengkapi kernel menjadi suatu paket sistem operasi. Tentunya agar kernel dapat bekerja dengan optimal, perlu dilakukan konfigurasi sesuai dengan hardware yang ada. Biasanya, kompilasi kernel dilakukan saat hendak menambahkan device baru yang belum dikenali sebelumnya atau jika hendak mengaktifkan fitur tertentu pada sistem operasi. Pada proses kompilasi kernel, sangat mungkin terjadi kesalahan. Karena itu, jangan lupa membackup kernel yang lama, dan menyiapkan emergency boot disk. Pada penjelasan berikut, diasumsikan kernel yang digunakan adalah versi 2.6.20 dan komputer menggunakan prosesor Intel.

Beberapa tahapan dalam kompilasi kernel:

a. - Mendownload kernel. Ada banyak situs di internet tempat mendownload kernel. Tapi ada baiknya jika anda mengunjungi situs resminya, yaitu "kernel.org". Anda bisa melihat beraneka versi kernel dan patchnya disana. Format penamaan kernel Linux adalah linux-X.YY.ZZ.tar.gz atau linux-X.YY.ZZ.tar.bz2, dimana: X = major number Y = minor number (jika genap berarti sudah stabil, sedangkan jika ganjil berarti masih dalam tahap uji coba) ZZ = revision number Contoh: linux-2.6.20 Angka 2 adalah major number (angka 2 ini jarang berubah dan baru berubah jika sudah terjadi perubahan besar) Angka 6 adalah minor number (karena 6 adalah bilangan genap, berarti kernel ini versi stabil) Angka 20 menunjukkan nomor revisi.

b. Mengekstrak kernel. Source code kernel Anda yang lama bisa dilihat di direktori /usr/src/linux. Supaya source code kernel sebelumnya tidak hilang, ekstraklah kernel yang baru di direktori yang berbeda, misal /usr/src/linux-2.6.20 (tentunya sesuaikan angka-angka tersebut dengan versi kernel yang anda pakai).

c. Kemudian, buat symbolic link.

ln -s linux-2.6.20 linux

d. Konfigurasi kernel. Sebelum proses kompilasi, anda memiliki 2 pilihan, yaitu membuat konfigurasi baru, atau menggunakan konfigurasi kernel sebelumnya. Jika anda ingin membuat konfigurasi baru, maka jalankan perintah: make xconfig (atau make menuconfig) Pada tahap ini, anda mengkonfigurasi kernel sesuai dengan hardware yang ada di komputer anda. Isinya antara lain mengatur jenis prosesor, memory, networking, USB, dsb. Dengan ini, kernel bisa bekerja optimal pada hardware yang ada Setelah berkas configurasi (.config) terbentuk, anda bisa memulai proses kompilasi. Sedangkan jika anda ingin menggunakan konfigurasi kernel yang lama, anda bisa mengcopy berkas .config dari direktori kernel yang lama ke direktori kernel yang baru, lalu menjalankan perintah: make oldconfig

e. Kompilasi. Jalankan perintah "make bzImage". Proses kompilasi kernel bisa memakan waktu cukup lama, dan sangat mungkin terjadi kesalahan disitu. Jika ada kesalahan, coba lakukan lagi konfigurasi kernel. Setelah itu, coba lakukan kompilasi lagi. Jika sukses, terbentuk berkas bzImage di/usr/src/linux-2.6.20/arch/i386/boot. Copy ke direktori /boot dengan perintah:

cp arch/i386/boot/bzImage /boot/vmlinuz-2.6.20

Selanjutnya, kompilasi modul. Jalankan perintah:

make modules

diikuti oleh

make modules_install

Terbentuk berkas System.map. Copylah ke /boot dengan perintah :

cp System.map /boot/System.map-2.6.20

Supaya kernel yang baru bisa digunakan, ubahlah konfigurasi bootloader anda supaya ia mengetahui dimana kernel yang baru berada. Misal jika anda menggunakan Lilo, modifikasi berkas lilo.conf (ada di /etc), atau jika anda menggunakan grub, modifikasi berkas menu.lst (ada di /boot/grub). Khusus jika anda menggunakan lilo, jalankan perintah lilo. Setelah itu, reboot komputer anda.

Komputer Meja

Sesuai dengan namanya, komputer meja memang komputer yang dirancang digunakan di meja. Komputer seperti ini mulai populer di tahun 1970an. Sebelum itu, jenis komputer yang populer adalah mainframe. Saat ini, komputer meja adalah komputer yang harganya relatif paling terjangkau dan begitu banyak dijumpai di rumah-rumah,sekolah-sekolah,kantor-kantor. Selain harganya yang relatif terjangkau, hal lain yang membuat komputer meja populer adalah komponennya bisa di-upgrade dengan mudah.

Beberapa titik fokus dalam perancangan komputer meja adalah :

· Penghematan tempat. Bandingkan dengan mainframe yang bisa berukuran

· Tingkat kerumitan perangkat keras yang disederhanakan.

· Kemudahan, mengingat tidak semua pengguna komputer adalah pakar komputer.

Secara umum, komponen komputer meja adalah:

· Fan. Untuk mendinginkan komputer

· Motherboard. Untuk mengintegrasikan komponen-komponen komputer yang ada.

· Hard disk. Tempat penyimpanan data.

· Optical disc drive. Untuk membaca kepingan CD/DVD.

· Floppy disk drive. Untuk membaca floppy disk.

· Prosesor. Untuk mengeksekusi program.

· CPU cooler. Untuk mendinginkan prosesor

· RAM. Menyimpan program yang sedang berjalan atau untuk transfer data.

· Sound card. Memproses suara dari prosesor, kemudian dikeluarkan melalui speaker.

· Modem. Memproses sinyal informasi, misal untuk akses internet.

· Network card. Memungkinkan komputer berkomunikasi dengan komputer lain dalam jaringan.

Sistem Prosesor Jamak

Secara tradisional, komputer dipandang sebagai suatu mesin sekuensial, yaitu mereka menjalankan sekumpulan instruksi yang tersusun dalam urutan tertentu. Prosesor menjalankan program dengan cara mengeksekusi instruksi mesin satu demi satu dalam suatu waktu. Tapi tentunya ini tidak selalu benar. Dengan pipelining misalnya, prosesor tidak perlu menunggu suatu instruksi selesai dan bisa mengerjakan instruksi lainnya. Seiring dengan perkembangan teknologi, para perancang komputer terus berusaha mengembangkan teknik untuk meningkatkan performa dan tentu juga reliability. Salah satunya adalah multiprocessing, yaitu menggunakan prosesor jamak.

Menurut Silberschatsz dkk, keuntungan sistem prosesor jamak adalah:

1. Peningkatan throughput. Karena lebih banyak proses/thread yang dapat dijalankan. Ini bukan berarti kemampuan komputasi bertambah seiring dengan bertambahnya jumlah prosesor. Yang meningkat adalah peningkatan jumlah pekerjaan yang dapat dilakukan dalam waktu tertentu.
2. Lebih ekonomis. Daripada sistem dengan banyak prosesor tunggal, karena bisa berbagi memori, storage, dan power supply. Misalnya jika beberapa program memproses data yang sama, maka adalah lebih murah untuk menyimpan data tersebut pada satu disk dan membaginya diantara prosesor-prosesor tersebut, daripada menggunakan banyak komputer dengan disk lokal yang berisi salinan data tersebut.
3. Peningkatan kehandalan. Jika pekerjaan terbagi rata, maka kegagalan salah satu prosesor bisa ditanggulangi oleh prosesor-prosesor yang lain. Memang performa menurun (menjadi lebih lambat), tetapi sistem tetap berjalan. Fenomena ini disebut graceful gradation. Sementara sistem yang memiliki sifat graceful gradation disebut sebagai sistem yang fault-tolerant.

Ada 2 model dalam sistem prosesor jamak, yaitu ASMP (Asymmetric Multi Processing) dan SMP (Symmetric Multi Processing). Pada model ASMP, ide dasarnya adalah master/slave, yaitu kernel selalu berjalan di prosesor tertentu, sedangkan prosesor-prosesor lainnya menjalankan utiliti yang ada di sistem operasi atau mengerjakan tugas-tugas tertentu. Prosesor master bertugas menjadwal proses atau thread. Ketika suatu proses/thread aktif, dan prosesor slave membutuhkan layanan (misal untuk I/O), maka dia harus mengirim permintaan ke prosesor master dan menunggu hingga permintaanya dilaksanakan. Model ini adalah sederhana, karena hanya satu prosesor yang mengatur sumber daya memori dan I/O.

Sayangnya, model ini memiliki beberapa kelemahan seperti:

• Kegagalan prosesor utama bisa menyebabkan kegagalan keseluruhan sistem.
• Bisa terjadi penururan performa, yaitu terjadi bottleneck di prosesor utama karena dialah yang bertanggung jawab atas penjadwalan dan manajenem proses.

Gambar 7.3. Model ASMP dan SMP

Kekurangan itulah menyebabkan model ASMP kurang disukai.

Model lainnya adalah SMP. Pada model ini, kernel bisa dijalankan di prosesor mana saja, dan tiap prosesor bisa melakukan penjadwalan proses/thread secara mandiri. Model seperti ini membuat desain sistem operasi menjadi lebih rumit, karena proses-proses bisa berjalan secara paralel. Karena itu, haruslah dijamin agar hanya 1 prosesor yang mengerjakan tugas tertentu dan proses-proses itu tidak mengalami starvation.

Keuntungan SMP:

1. Performance. Jika komputer yg menggunakan 1 prosesor bisa diatur sedemikian rupa sehingga sebagian pekerjaan bisa dilakukan secara paralel, maka komputer SMP bisa melakukannya dengan lebih baik lagi.
2. Availability. Karena semua prosesor menjalankan tugas yang sama, maka kegagalan pada salah satu prosesor tidak membuat sistem berhenti. Sistem tetap berjalan (fungsional), walaupun performa menurun.
3. Incremental growth. Performa bisa ditingkatkan dengan menambah prosesor lagi.

Sistem Terdistribusi dan Terkluster

Seiring dengan perkembangan teknologi komputer dan server, muncullah trend DDP (distributed data processing), yaitu prosesor, data, dan aspek-aspek lainnya bisa tersebar dalam lingkup tertentu. Sistem seperti ini melibatkan adanya pembagian proses komputasi, pengendali, dan interaksi dalam jaringan. Dalam perusahaan-perushaan besar misalnya, sering digunakan kombinasi antara komputer dan server. Komputer untuk menjalankan aplikasi-aplikasi seperti pengolah grafis,word processing, spreadsheet, sementara server sebagai back-end mengendalikan database dan sistem informasi perusahaan. Hal seperti ini adalah dampak dari perkembangan sistem terdistribusi. Tetapi, apakah sistem terdistribusi itu? Sistem terdistribusi adalah koleksi prosesor yang terhubung dalam jaringan serta tidak berbagi memori, yaitu memiliki memori masing-masing. Prosesor-prosesor itu bisa berkomunikasi melalui banyak cara, misalnya melalui jalur telepon atau high speed bus.

Keuntungan:

1. Resource sharing. Suatu komputer bisa mengakses sumber daya yang ada di komputer lain. Misalkan, komputer A bisa mengakses database yang ada di komputer B. Sebaliknya, komputer B bisa mencetak dokumen dengan menggunakan printer yang terpasang di komputer A.
2. Computation speedup. Jika suatu proses komputasi bisa dipecah-pecah menjadi sejumlah bagian yang berjalan secara konkuren, dalam sistem terdistribusi bagian-bagian komputasi ini bisa terbagi dalam komputer-komputer yang ada. Inilah yang menimbulkan adanya speedup. Lebih jauh lagi, bisa terjadi load sharing, yaitu jika suatu komputer mengerjakan tugas terlalu banyak, sebagian dari tugasnya itu bisa dialihkan ke komputer lain.
3. Reliability. Jika satu komputer mengalami kegagalan, maka secara keseluruhan sistem masih tetap dapat berjalan. Contoh: jika sistem terdiri atas komputer-komputer yang tersusun secara independen, kegagalan salah satu komputer seharusnya tidak mempengaruhi keseluruhan sistem. Tapi jika sistem terdiri atas komputer-komputer yang mengatur tugas spesifik seperti terminal I/O atau filesystem, maka kerusakan satu komputer saja bisa menyebabkan keseluruhan sistem mati. Tentunya, perlu mekanisme untuk mendeteksi kegagalan seperti ini, sehingga jika ada komputer yang rusak, sumber daya yang ada padanya tidak digunakan dan sebagai gantinya komputer yang lain bisa menangani itu.
4. Communication. Karena satu komputer terhubung dengan komputer-komputer laiinya, sangat dimungkinkan terjadi pertukaran informasi. Dengan adanya message passing, fungsi fungsi yang ada di suatu komputer misal file transfer, login, web browsing, bisa diperluas dalam sistem terdistribusi. Ini menyebabkan fungsi-fungsi ini bisa diakses secara jarak jauh. Misalnya, sejumlah orang yang terlibat dalam satu proyek, walaupun terpisah secara geografis, tetap bisa berkolaborasi dalam proyek itu. Dalam dunia industri, terjadi downsizing. Downsizing adalah mengganti mainframe dengan komputer atau workstation yang terhubung via jaringan. Dengan itu, mereka bisa mendapatkan fungsionalitas yang sesuai dengan biaya, kemudahan mengatur sumber daya, kemudahan maintenance/perawatan, dan lain-lain.

Gambar 7.4. Sistem Terdistribusi dan Terkluster

Disamping memiliki beberapa keuntungan, sistem terdistribusi juga memiliki beberapa kelemahan, misalnya:

• Jika tidak direncanakan dengan tepat, sistem terdistribusi bisa menurunkan proses komputasi, misalnya jika kegagalan salah satu komputer mempengaruhi komputer-komputer yang lain.
• Troubleshooting menjadi lebih rumit, karena bisa memerlukan koneksi ke komputer lain yang terhubung secara remote, atau menganalisis komunikasi antar komputer.
• Tidak semua proses komputasi cocok untuk dilakukan dalam sistem terdistribusi, karena besarnya keperluan komunikasi dan sinkronisasi antar komputer. Jika bandwith, latency, atau kebutuhan komunikasi terlalu besar, maka performanya bisa menjadi lebih jelek daripada sistem yang tidak terdistribusi sama sekali. Karena itu, lebih baik komputasi dilakukan di sistem yang tidak terdistribusi.

Salah satu topik yang sedang hangat dibicarakan dalam dunia komputer adalah sistem terkluster. Sistem terkluster menjadi alternatif SMP untuk memperoleh performa dan ketersediaan yang tinggi. Saat ini, sistem terkluster populer untuk aplikasi-aplikasi server. Sistem terkluster pada dasarnya adalah sekumpulan komputer independen (bisa berjalan sendiri) yang terhubung satu sama lain untuk menyatukan sumber daya yang ada sehingga seolah-olah menjadi satu komputer saja.

Keuntungan:

1. Absolute scalability. Adalah mungkin untuk menciptakan sistem terkluster yang jauh lebih powerful daripada satu komputer standalone yang terbesar sekalipun. Satu kluster bisa terdiri atas puluhan, bahkan ratusan komputer, dan masing-masing adalah multiprosesor.
2. Incremental scalability. Kluster diatur sedemikian rupa sehingga bisa dupgrade sedikit demi sedikit sesuai dengan kebutuhan, tanpa harus mengupgrade keseluruhan sistem sekaligus secara besar-besaran.
3. High availability. Karena setiap komputer yang tergabung adalah standalone (mandiri), maka kegagalan salah satu komputer tidak menyebabkan kegagalan sistem.
4. Superior price/performance. Dengan konfigurasi yang tepat, dimungkinkan untuk membangun sistem yang jauh lebih powerful atau sama dengan komputer standalone, dengan biaya yang lebih rendah.

Sistem Waktu Nyata

Pada awalnya, istilah real time digunakan dalam simulasi. Memang sekarang lazim dimengerti bahwa real time adalah "cepat", namun sebenarnya yang dimaksud adalah simulasi yang bisa menyamai dengan proses sebenarnya (di dunia nyata) yang sedang disimulasikan.

Suatu sistem dikatakan real time jika dia tidak hanya mengutamakan ketepatan pelaksanaan instruksi/tugas, tapi juga interval waktu tugas tersebut dilakukan. Dengan kata lain, sistem real time adalah sistem yang menggunakan deadline, yaitu pekerjaan harus selesai jangka waktu tertentu. Sementara itu, sistem yang tidak real time adalah sistem dimana tidak ada deadline, walaupun tentunya respons yang cepat atau performa yang tinggi tetap diharapkan.

Pada sistem waktu nyata, digunakan batasan waktu. Sistem dinyatakan gagal jika melewati batasan yang ada. Misal pada sistem perakitan mobil yang dibantu oleh robot. Tentulah tidak ada gunanya memerintahkan robot untuk berhenti, jika robot sudah menabrak mobil.

Sistem waktu nyata bisa dijumpai pada tugas-tugas yang mission critical, misal sistem untuk sistem pengendali reaktor nuklir atau sistem pengendali rem mobil. Juga sering dijumpai pada peralatan medis, peralatan pabrik, peralatan untuk riset ilmiah, dan sebagainya.

Ada dua model sistem real time, yaitu hard real time dan soft real time.

Hard real time mewajibkan proses selesai dalam kurun waktu tertentu. Jika tidak, maka gagal. Misalnya adalah alat pacu jantung. Sistem harus bisa memacu detak jantung jika detak jantung sudah terdeteksi lemah.

Sementara soft real time menerapkan adanya prioritas dalam pelaksanaan tugas dan toleransi waktu. Misalnya adalah transmisi video. Gambar bisa sampai dalam keadaan terpatah-patah, tetapi itu bisa ditolerir karena informasi yang disampaikan masih bisa dimengerti.

Aspek Lainnya

· Sistem multimedia. Sistem multimedia adalah sistem yang menyajikan berbagai bentuk informasi dengan barbagai tehnik seperti gambar, suara, teks, animasi, video yang disajikan secara interaktif untuk memberi informasi atau menghibur.

o Handal. Para pengguna tentulah tidak akan gembira jika sistem terlalu sering crash.

o Sistem berkas. Ukuran berkas multimedia cenderung sangat besar. Sebagai contoh , berkas video dalam format MPEG dengan durasi 60 menit akan berukuran sekitar 650 MBytes. Untuk itu, diperlukan sistem operasi yang mampu menangani berkas-berkas dengan ukuran tersebut secara efektif dan efisien.

o Bandwidth. Piperlukan bandwidth (ukuran saluran data) yang besar untuk multimedia, misalnya video.

o Waktu nyata. Selain memerlukan bandwidth yang besar, berkas multimedia harus disampaikan secara lancar berkesinambungan, serta tidak terputus-putus. Walaupun demikian, tentu ada toleransi tertentu terhadap kualitas gambar/suara (soft real time). Misal pada aplikasi video conference. Pengguna masih bisa mentolerir jika gambar sedikit terpatah-patah atau suara sedikit lebih lambat dari video.

· Embedded System. Embedded system pada dasarnya adalah komputer khusus yang tugasnya menjalankan tugas spesifik. Tidak seperti PC, yang bisa digunakan untuk banyak hal seperti browsing, menonton video, membuat program dan sebagainya, embedded system hanya melakukan satu atau beberapa tugas tertentu saja, tentunya masing-masing memiliki kebutuhan yang spesifik dan seringkali diperlengkapi dengan hardware khusus yang tidak lazim ditemui pada PC biasa. Biasanya embedded system menggunakan hardware yang terbatas, misal memori yang kecil atau tidak memiliki harddisk, tidak memiliki fasilitas canggih seperti virtual memory yang lazim ditemui di PC biasa, dan lain-lain. Karena embedded system hanya melakukan tugas tertentu, maka sistem bisa dioptimasi sedemikian rupa sehingga bisa memperkecil ukuran fisiknya dan menekan biaya produksi. Secara fisik, embedded system bisa dijumpai mulai dari yang berukuran kecil, seperti PDA,MP3 player atau jam digital, kemudian ke yang lebih besar seperti TV, video game console, router sehingga yang kompleks seperti sistem pengendali pabrik,sistem pengatur lampu lalu lintas, atau sistem pemandu pesawat. Emdedded system melakukan komputasi secara real-time dan mereka bisa saja berjalan dengan sedikit interaksi dari manusia (atau tidak sama sekali).

· Komputasi Berbasis Jaringan. Pada awalnya, komputasi tradisional hanya meliputi penggunaan komputer meja (desktop) untuk pemakaian pribadi di kantor atau di rumah. Dengan adanya perkembangan WWW, proses pertukaran informasi antar komputer semakin mudah saja. Bahkan lebih dari itu, proses komputasi pun dilakukan dalam jaringan. Dengan demikian, batas antara komputasi tradisional dan komputasi berbasis jaringan sudah tidak jelas lagi. Peralatan yang dulu tidak terhubung ke jaringan, kini terhubung ke jaringan. Sementara peralatan yang sudah terhubung ke jaringan, kini menggunakan teknologi yang lebih baik lagi, misal dengan peningkatan hardware atau penggunaan protokol komunikasi yang baru. Sekarang misalnya, adalah lazim menemui hotspot di tempat-tempat umum sehingga akses internet makin mudah saja.

· PDA dan Telepon Seluler. Sistem genggam ialah sebutan untuk komputer-komputer dengan kemampuan tertentu, serta berukuran kecil sehingga dapat digenggam. Secara umum, keterbatasan yang dimiliki oleh sistem genggam sesuai dengan kegunaan/layanan yang disediakan. Sistem genggam biasanya dimanfaatkan untuk hal-hal yang membutuhkan portabilitas suatu mesin seperti kamera, alat komunikasi, MP3 Player dan lain lain. Beberapa contoh dari sistem ini ialah Palm Pilot, PDA, dan telepon seluler. Isu yang berkembang tentang sistem genggam ialah bagaimana merancang perangkat lunak dan perangkat keras yang sesuai dengan ukurannya yang kecil. Dari sisi perangkat lunak, hambatan yang muncul ialah ukuran memori yang terbatas dan ukuran monitor yang kecil. Kebanyakan sistem genggam pada saat ini memiliki memori berukuran 512 KB hingga 8 MB. Dengan ukuran memori yang begitu kecil jika dibandingkan dengan PC, sistem operasi dan aplikasi yang diperuntukkan untuk sistem genggam harus dapat memanfaatkan memori secara efisien. Selain itu mereka juga harus dirancang agar dapat ditampilkan secara optimal pada layar yang berukuran sekitar 5 x 3 inci. Dari sisi perangkat keras, hambatan yang muncul ialah penggunaan sumber tenaga untuk pemberdayaan sistem. Tantangan yang muncul ialah menciptakan sumber tenaga (misalnya baterai) dengan ukuran kecil tapi berkapasitas besar atau merancang hardware dengan konsumsi sumber tenaga yang sedikit.

· Smart Card. Smart Card (kartu pintar) merupakan sistem komputer berukuran kartu nama yang memiliki kemampuan mengoleh informasi. Kemampuan komputasi dan kapasitas memori sistem ini sangat terbatas sehingga optimasi merupakan hal yang paling memerlukan perhatian. Umumnya, sistem ini digunakan untuk menyimpan informasi rahasia untuk mengakses sistem lain. Umpamanya, telepon seluler, kartu pengenal, kartu bank, kartu kredit, sistem wireless, uang elektronis, dst. Sistem ini juga bisa digunakan sebagai sarana identifikasi pemiliknya

Rangkuman

Ada beberapa cara untuk menghubungkan komponen-komponen yang ada didalam suatu sistem operasi. Pertama, dengan menggunakan struktur sederhana. Kedua, dengan pendekatan terlapis atau level. Lapisan yang lebih rendah menyediakan layanan untuk lapisan yang lebih tinggi. Ketiga, dengan pendekatan kernel mikro, yaitu sistem operasi disusun dalam bentuk kernel yang lebih kecil.

Sistem berprosesor jamak mempunyai lebih dari satu CPU yang mempunyai hubungan yang erat; CPU-CPU tersebut berbagi bus komputer, dan kadang-kadang berbagi memori dan perangkat yang lainnya. Sistem seperti itu dapat meningkatkan throughput dan reliabilititas.

Sistem hard real-time sering kali digunakan sebagai alat pengontrol untuk applikasi yang dedicated/spesifik tugas tertentu. Sistem operasi yang hard real-time mempunyai batasan waktu yang tetap yang sudah didefinisikan dengan baik.Pemrosesan harus selesai dalam batasan-batasan yang sudah didefinisikan, atau sistem akan gagal.

Sistem soft real-time mempunyai lebih sedikit batasan waktu yang keras, dan tidak mendukung penjadwalan dengan menggunakan batas akhir. Sistem ini menggunakan prioritas untuk memilih tugas-tugas mana yang harus terlebih dahulu dikerjakan

Sistem terdistribusi adalah sistem yang menjalankan bagian-bagian program di beberapa komputer yang berbeda. Komputer-komputer itu terhubung dalam suatu jaringan. Sistem terdistribusi adalah salah satu bentuk dari paralelisme

Sistem terkluster adalah sistem yang terdiri dari banyak komputer yang disusun sedemikian rupa untuk menyatukan sumber daya yang ada dan seolah-olah dapat dipandang sebagai satu komputer saja. Model seperti ini sering digunakan untuk membangun super komputer.

Pengaruh dari internet dan WWW telah mendorong pengembangan sistem operasi modern yang menyertakan web browser serta perangkat lunak jaringan dan komunikasi sebagai satu kesatuan. Multiprogramming dan sistem time-sharing meningkatkan kemampuan komputer dengan melampaui batas operasi (overlap) CPU dan M/K dalam satu mesin. Hal seperti itu memerlukan perpindahan data antara CPU dan alat M/K, ditangani baik dengan polling atau interrupt-driven akses ke M/K port Agar komputer dapat menjalankan suatu program, maka program tersebut harus berada di memori utama.

Linux

Kernel

Bagian ini akan menjelaskan kernel secara umum dan sejarah perkembangan Kernel Linux. Kernel adalah suatu perangkat lunak yang menjadi bagian utama dari sebuah sistem operasi. Tugasnya melayani bermacam program aplikasi untuk mengakses perangkat keras komputer secara aman.

Karena akses terhadap perangkat keras terbatas, sedangkan ada lebih dari satu program yang harus dilayani dalam waktu yang bersamaan, maka kernel juga bertugas untuk mengatur kapan dan berapa lama suatu program dapat menggunakan satu bagian perangkat keras tersebut. Hal tersebut dinamakan sebagai multiplexing.

Akses kepada perangkat keras secara langsung merupakan masalah yang kompleks, oleh karena itu kernel biasanya mengimplementasikan sekumpulan abstraksi hardware. Abstraksi-abstraksi tersebut merupakan sebuah cara untuk menyembunyikan kompleksitas, dan memungkinkan akses kepada perangkat keras menjadi mudah dan seragam. Sehingga abstraksi pada akhirnya memudahkan pekerjaan programer.

Untuk menjalankan sebuah komputer kita tidak harus menggunakan kernel sistem operasi. Sebuah program dapat saja langsung di-load dan dijalankan diatas mesin 'telanjang' komputer, yaitu bilamana pembuat program ingin melakukan pekerjaannya tanpa bantuan abstraksi perangkat keras atau bantuan sistem operasi. Teknik ini digunakan oleh komputer generasi awal, sehingga bila kita ingin berpindah dari satu program ke program lain, kita harus mereset dan meload kembali program-program tersebut.

Ada 4 kategori kernel:

1. Monolithic kernel. Kernel yang menyediakan abstraksi perangkat keras yang kaya dan tangguh.

2. Microkernel. Kernel yang menyediakan hanya sekumpulan kecil abstraksi perangkat keras sederhana, dan menggunakan aplikasi-aplikasi yang disebut sebagai server untuk menyediakan fungsi-fungsi lainnya.

3. Hybrid (modifikasi dari microkernel). Kernel yang mirip microkernel, tetapi ia juga memasukkan beberapa kode tambahan di kernel agar ia menjadi lebih cepat

4. Exokernel. Kernel yang tidak menyediakan sama sekali abstraksi hardware, tapi ia menyediakan sekumpulan pustaka yang menyediakan fungsi-fungsi akses ke perangkat keras secara langsung atau hampir-hampir langsung.

Dari keempat kategori kernel yang disebutkan diatas, kernel Linux termasuk kategori monolithic kernel. Kernel Linux berbeda dengan sistem Linux. Kernel Linux merupakan sebuah perangkat lunak orisinil yang dibuat oleh komunitas Linux, sedangkan sistem Linux, yang dikenal saat ini, mengandung banyak komponen yang dibuat sendiri atau dipinjam dari proyek pengembangan lain.

Kernel Linux pertama yang dipublikasikan adalah versi 0.01, pada tanggal 14 Maret 1991. Sistem berkas yang didukung hanya sistem berkas Minix. Kernel pertama dibuat berdasarkan kerangka Minix (sistem UNIX kecil yang dikembangkan oleh Andy Tanenbaum). Tetapi, kernel tersebut sudah mengimplementasi proses UNIX secara tepat.

Pada tanggal 14 Maret 1994 dirilis versi 1.0, yang merupakan tonggak sejarah Linux. Versi ini adalah kulminasi dari tiga tahun perkembangan yang cepat dari kernel Linux. Fitur baru terbesar yang disediakan adalah jaringan. Versi 1.0 mampu mendukung protokol standar jaringan TCP/IP. Kernel 1.0 juga memiliki sistem berkas yang lebih baik tanpa batasan-batasan sistem berkas Minix. Sejumlah dukungan perangkat keras ekstra juga dimasukkan ke dalam rilis ini. Dukungan perangkat keras telah berkembang termasuk diantaranya floppy-disk, CD-ROM, sound card, berbagai mouse, dan keyboard internasional. Dukungan juga diberikan terhadap modul kernel yang loadable dan unloadable secara dinamis.

Satu tahun kemudian dirilis kernel versi 1.2. Kernel ini mendukung variasi perangkat keras yang lebih luas. Pengembang telah memperbaharui networking stack untuk menyediakan support bagi protokol IPX, dan membuat implementasi IP lebih lengkap dengan memberikan fungsi accounting dan firewalling. Kernel 1.2 ini merupakan kernel Linux terakhir yang PC-only. Konsentrasi lebih diberikan pada dukungan perangkat keras dan memperbanyak implementasi lengkap pada fungsi-fungsi yang ada.

Pada bulan Juni 1996, kernel Linux 2.0 dirilis. Versi ini memiliki dua kemampuan baru yang penting, yaitu dukungan terhadap multiple architecture dan multiprocessor architectures. Kode untuk manajemen memori telah diperbaiki sehingga kinerja sistem berkas dan memori virtual meningkat. Untuk pertama kalinya, file system caching dikembangkan ke networked file systems, juga sudah didukung writable memory mapped regions. Kernel 2.0 sudah memberikan kinerja TCP/IP yang lebih baik, ditambah dengan sejumlah protokol jaringan baru. Kemampuan untuk memakai remote netware dan SMB (Microsoft LanManager) network volumes juga telah ditambahkan pada versi terbaru ini. Tambahan lain adalah dukungan internal kernel threads, penanganan dependencies antara modul-modul loadable, dan loading otomatis modul berdasarkan permintaan (on demand). Konfigurasi dinamis dari kernel pada run time telah diperbaiki melalui konfigurasi interface yang baru dan standar.

Semenjak Desember 2003, telah diluncurkan Kernel versi 2.6, yang dewasa ini (2007) telah mencapai patch versi 2.6.21.1 (http://kambing.ui.edu/kernel-linux/v2.6/). Hal-hal yang berubah dari versi 2.6 ini ialah:

· Subitem M/K yang dipercanggih.

· Kernel yang pre-emptif.

· Penjadwalan Proses yang dipercanggih.

· Threading yang dipercanggih.

· Implementasi ALSA (Advanced Linux Sound Architecture) dalam kernel.

· Dukungan sistem berkas seperti: ext2, ext3, reiserfs, adfs, amiga ffs, apple macintosh hfs, cramfs, jfs, iso9660, minix, msdos, bfs, free vxfs, os/2 hpfs, qnx4fs, romfs, sysvfs, udf, ufs, vfat, xfs, BeOS befs (ro), ntfs (ro), efs (ro).

Distro

Distro Linux (singkatan dari distribusi Linux) adalah sebutan untuk sistem operasi komputer mirip Unix yang menggunakan kernel Linux. Distribusi Linux bisa berupa perangkat lunak bebas dan bisa juga berupa perangkat lunak komersial seperti Red Hat Enterprise, SuSE, dan lain-lain.

Ada banyak distribusi atau distro Linux yang telah muncul. Beberapa bertahan dan besar, bahkan sampai menghasilkan distro turunan, contohnya adalah :

· Debian GNU/Linux (http://www.debian.org/). Debian GNU/Linux adalah distro non-komersial yang dihasilkan oleh para sukarelawan dari seluruh dunia yang saling bekerjasama melalui Internet. Distro ini menginginkan adanya semangat open-source yang harus tetap ada pada Debian. Kedinamisan distro ini membuat setiap rilis paket-paketnya di-update setiap waktu dan dapat diakses melalui utilitas apt-get. Apt-get adalah sebuah utilitas baris-perintah yang dapat digunakan secara dinamis untuk meng-upgrade sistem Debian GNU/Linux melalui apt-repository jaringan archive Debian yang luas. Milis dan forum debian selalu penuh dengan pesan-pesan baik mengenai bug, masalah, sharing, dll. Dengan adanya sistem komunikasi ini bug dan masalah keamanan pada tiap paket dapat dilaporkan oleh para pengguna dan pengembang Debian dengan cepat. Keuntungan dari Debian adalah upgradability, ketergantungan antar paket didefinisikan dengan baik, dan pengembangannya secara terbuka. Beberapa proyek dan turunan Debian GNU/Linux:

1. De2, http://de2.vlsm.org/

2. Knoppix, http://www.knoppix.org/

3. Debian JP, http://www.debian.linux.or.jp/

4. Libranet.

5. dan lain-lain

· Red Hat Linux (http://www.redhat.com/). Red Hat adalah distro yang cukup populer di kalangan pengembang dan perusahaan Linux. Dukungan-dukungan secara teknis, pelatihan, sertifikasi, aplikasi pengembangan, dan bergabungnya para hacker kernel dan free-software seperti Alan Cox, Michael Johnson, Stephen Tweedie menjadikan Red Hat berkembang cepat dan digunakan pada perusahaan. Poin terbesar dari distro ini adalah Red Hat Package Manager (RPM). RPM adalah sebuah perangkat lunak untuk memanajemen paket-paket pada sistem Linux kita dan dianggap sebagai standar de-facto dalam pemaketan pada distro-distro turunannya dan yang mendukung distro ini secara luas.

· Slackware (http://www.slackware.com/). Distronya Patrick Volkerding yang terkenal pertama kali setelah SLS. Slackware dikenal lebih dekat dengan gaya UNIX, sederhana, stabil, mudah di-custom, dan didesain untuk komputer 386/486 atau lebih tinggi. Distro ini termasuk distro yang cryptic dan manual sekali bagi pemula Linux, tapi dengan menggunakan distro ini beberapa penggunanya dapat mengetahui banyak cara kerja sistem dan distro tersebut. Debian adalah salah satu distro selain Slackware yang masuk dalam kategori ini. Sebagian besar aktivitas konfigurasi di Slackware dilakukan secara manual (tidak ada tool seperti Yast pada S.U.S.E ataupun Linuxconf pada RedHat).

· S.u.S.E. (http://www.suse.com/). S.u.S.E. adalah distro yang populer di Jerman dan Eropa, terkenal akan dukungan driver VGA-nya dan YasT. S.u.S.E tersedia secara komersial dan untuk versi GPL-nya dapat diinstal melalui ftp di situs S.u.S.E. Instalasi berbasis menu grafis dari CD-ROM, disket boot modular, 400-halaman buku referensi, dukungan teknis, dukungan driver-driver terutama VGA dan tool administrasi sistem S.u.S.E., YaST, membuat beberapa pengguna memilih distro ini. S.u.S.E. juga terlibat dalam pembuatan X server (video driver) untuk proyek XFree86 sehingga X server distro ini mendukung kartu grafis baru. S.U.S.E. menggunakan dua sistem pemaketan yaitu RPM (versi lama) dan SPM, S.U.S.E. Package Manager (versi baru).

· Turbo Linux (http://www.turbolinux.com/). TurboLinux menargetkan pada produk berbasis Linux dengan kinerja tinggi untuk pasar workstation dan server terutama untuk penggunaan clustering dan orientasinya ke perusahaan. Beberapa produk-produknya: TurboLinux Workstation untuk dekstopnya, TurboLinux Server untuk backend server dengan kinerja tinggi terutama untuk penggunaan bisnis di perusahaan, e-commerce dan transaksi B2B (Business-to-Business). Salah satu produknya TurboCluster Server ditargetkan untuk pembuatan server cluster yang berskala luas dan dapat digunakan 25 cluster node atau lebih.TurboCluster server ini pernah memenangkan poling Best Web Solution dari editor Linux Journal. enFuzion, satu lagi produk yang berbasis pada konsep sederhana dan powerful yang dinamakan 'parametric execution'. enFuzion akan merubah jaringan komputer perusahaan menjadi super computer dengan kecepatan tinggi dan 'fault tolerant'. Pengguna produk dan layanan TurboLinux terbanyak adalah perusahaan dan perorangan di Jepang dan Asia.

Untuk mendapatkan distro linux, anda dapat mendownloadnya langsung dari situs distributor distro bersangkutan, atau membelinya dari penjual lokal.

Lisensi

Kernel Linux terdistribusi di bawah Lisensi Publik Umum GNU (GPL), dimana peraturannya disusun oleh Free Software Foundation. Linux bukanlah perangkat lunak domain publik: Public Domain berarti bahwa pengarang telah memberikan copyright terhadap perangkat lunak mereka, tetapi copyright terhadap kode Linux masih dipegang oleh pengarang-pengarang kode tersebut. Linux adalah perangkat lunak bebas, namun: bebas dalam arti bahwa siapa saja dapat mengkopi, modifikasi, memakainya dengan cara apa pun, dan memberikan kopi mereka kepada siapa pun tanpa larangan atau halangan.

Implikasi utama peraturan lisensi Linux adalah bahwa siapa saja yang menggunakan Linux, atau membuat modifikasi dari Linux, tidak boleh membuatnya menjadi hak milik sendiri. Jika sebuah perangkat lunak dirilis berdasarkan lisensi GPL, produk tersebut tidak boleh didistribusi hanya sebagai produk biner (binary-only). Perangkat lunak yang dirilis atau akan dirilis tersebut harus disediakan sumber kodenya bersamaan dengan distribusi binernya.

Prinsip Rancangan Linux

Dalam rancangan keseluruhan, Linux menyerupai implementasi UNIX nonmicrokernel yang lain. Ia adalah sistem yang multiuser, multitasking dengan seperangkat lengkap alat-alat yang kompatibel dengan UNIX. Sistem berkas Linux mengikuti semantik tradisional UNIX, dan model jaringan standar UNIX diimplementasikan secara keseluruhan. Ciri internal rancangan Linux telah dipengaruhi oleh sejarah perkembangan sistem operasi ini.

Walaupun Linux dapat berjalan pada berbagai macam platform, pada awalnya dia dikembangkan secara eksklusif pada arsitektur PC. Sebagian besar dari pengembangan awal tersebut dilakukan oleh peminat individual, bukan oleh fasilitas riset yang memiliki dana besar, sehingga dari awal Linux berusaha untuk memasukkan fungsionalitas sebanyak mungkin dengan dana yang sangat terbatas. Saat ini, Linux dapat berjalan baik pada mesin multiprocessor dengan main memory yang sangat besar dan ukuran disk space yang juga sangat besar, namun tetap mampu beroperasi dengan baik dengan jumlah RAM yang lebih kecil dari 4 MB.

Akibat dari semakin berkembangnya teknologi PC, kernel Linux juga semakin lengkap dalam mengimplementasikan fungsi UNIX. Tujuan utama perancangan Linux adalah cepat dan efisien, tetapi akhir-akhir ini konsentrasi perkembangan Linux lebih pada tujuan rancangan yang ketiga yaitu standarisasi. Standar POSIX terdiri dari kumpulan spesifikasi dari beberapa aspek yang berbeda kelakuan sistem operasi. Ada dokumen POSIX untuk fungsi sistem operasi biasa dan untuk ekstensi seperti proses untuk thread dan operasi real-time. Linux dirancang agar sesuai dengan dokumen POSIX yang relevan. Sedikitnya ada dua distribusi Linux yang sudah memperoleh sertifikasi ofisial POSIX.

Karena Linux memberikan antarmuka standar ke programer dan pengguna, Linux tidak membuat banyak kejutan kepada siapa pun yang sudah terbiasa dengan UNIX. Namun interface pemrograman Linux merujuk pada semantik SVR4 UNIX daripada kelakuan BSD. Kumpulan pustaka yang berbeda tersedia untuk mengimplementasi semantik BSD di tempat dimana kedua kelakuan sangat berbeda.

Ada banyak standar lain di dunia UNIX, tetapi sertifikasi penuh dari Linux terhadap standar lain UNIX terkadang menjadi lambat karena lebih sering tersedia dengan harga tertentu (tidak secara bebas), dan ada harga yang harus dibayar jika melibatkan sertifikasi persetujuan atau kecocokan sebuah sistem operasi terhadap kebanyakan standar. Bagaimana pun juga mendukung aplikasi yang luas adalah penting untuk suatu sistem operasi, sehingga sehingga standar implementasi merupakan tujuan utama pengembangan Linux, walaupun implementasinya tidak sah secara formal. Selain standar POSIX, Linux saat ini mendukung ekstensi thread POSIX dan subset dari ekstensi untuk kontrol proses real-time POSIX.

Sistem Linux terdiri dari tiga bagian kode penting:

· Kernel. Bertanggung-jawab memelihara semua abstraksi penting dari sistem operasi, termasuk hal-hal seperti memori virtual dan proses-proses.

· Pustaka sistem. Menentukan kumpulan fungsi standar dimana aplikasi dapat berinteraksi dengan kernel, dan mengimplementasi hampir semua fungsi sistem operasi yang tidak memerlukan hak penuh atas kernel.

· Utilitas sistem. Program yang melakukan pekerjaan manajemen secara individual.

Kernel

Walaupun berbagai sistem operasi modern telah mengadopsi suatu arsitektur message-passing untuk kernel internal mereka, Linux tetap memakai model historis UNIX: kernel diciptakan sebagai biner yang tunggal dan monolitis. Alasan utamanya adalah untuk meningkatkan kinerja, karena semua struktur data dan kode kernel disimpan dalam satu address space, alih konteks tidak diperlukan ketika sebuah proses memanggil sebuah fungsi sistem operasi atau ketika interupsi perangkat keras dikirim. Tidak hanya penjadwalan inti dan kode memori virtual yang menempati address space ini, tetapi juga semua kode kernel, termasuk semua device drivers, sistem berkas, dan kode jaringan, hadir dalam satu address space yang sama.

Kernel Linux membentuk inti dari sistem operasi Linux. Dia menyediakan semua fungsi yang diperlukan untuk menjalankan proses, dan menyediakan layanan sistem untuk memberikan pengaturan dan proteksi akses ke sumber daya perangkat keras. Kernel mengimplementasi semua fitur yang diperlukan supaya dapat bekerja sebagai sistem operasi. Namun, jika sendiri, sistem operasi yang disediakan oleh kernel Linux sama sekali tidak mirip dengan sistem UNIX. Dia tidak memiliki banyak fitur ekstra UNIX, dan fitur yang disediakan tidak selalu dalam format yang diharapkan oleh aplikasi UNIX. Interface dari sistem operasi yang terlihat oleh aplikasi yang sedang berjalan tidak ditangani langsung oleh kernel, akan tetapi aplikasi membuat panggilan (calls) ke perpustakaan sistem, yang kemudian memanggil layanan sistem operasi yang dibutuhkan.

Pustaka Sistem

Pustaka sistem menyediakan berbagai tipe fungsi. Pada level yang paling sederhana, mereka membolehkan aplikasi melakukan permintaan pada layanan sistem kernel. Membuat suatu system call melibatkan transfer kontrol dari mode pengguna yang tidak penting ke mode kernel yang penting; rincian dari transfer ini berbeda pada masing-masing arsitektur. Pustaka bertugas untuk mengumpulkan argumen system-call dan, jika perlu, mengatur argumen tersebut dalam bentuk khusus yang diperlukan untuk melakukan system call.

Pustaka juga dapat menyediakan versi lebih kompleks dari system call dasar. Contohnya, fungsi buffered file-handling dari bahasa C semuanya diimplementasikan dalam pustaka sistem, yang memberikan kontrol lebih baik terhadap berkas M/K daripada system call kernel dasar. pustaka juga menyediakan rutin yang tidak ada hubungan dengan system call, seperti algoritma penyusunan (sorting), fungsi matematika, dan rutin manipulasi string (string manipulation). Semua fungsi yang diperlukan untuk mendukung jalannya aplikasi UNIX atau POSIX diimplementasikan dalam pustaka sistem.

Utilitas Sistem

Sistem Linux mengandung banyak program-program pengguna-mode: utilitas sistem dan utilitas pengguna. Utilitas sistem termasuk semua program yang diperlukan untuk menginisialisasi sistem, seperti program untuk konfigurasi alat jaringan (network device) atau untuk load modul kernel. Program server yang berjalan secara kontinu juga termasuk sebagai utilitas sistem; program semacam ini mengatur permintaan pengguna login, koneksi jaringan yang masuk, dan antrian printer.

Tidak semua utilitas standar melakukan fungsi administrasi sistem yang penting. Lingkungan pengguna UNIX mengandung utilitas standar dalam jumlah besar untuk melakukan pekerjaan sehari-hari, seperti membuat daftar direktori, memindahkan dan menghapus file, atau menunjukkan isi dari sebuah file. Utilitas yang lebih kompleks dapat melakukan fungsi text-processing, seperti menyusun data tekstual atau melakukan pattern searches pada input teks. Jika digabung, utilitas-utilitas tersebut membentuk kumpulan alat standar yang diharapkan oleh pengguna pada sistem UNIX mana saja; walaupun tidak melakukan fungsi sistem operasi apa pun, utilitas tetap merupakan bagian penting dari sistem Linux dasar.

Modul Kernel Linux

Pengertian Modul Kernel Linux

Modul kernel Linux adalah bagian dari kernel Linux yang dapat dikompilasi, dipanggil dan dihapus secara terpisah dari bagian kernel lainnya saat dibutuhkan. Modul kernel dapat menambah fungsionalitas kernel tanpa perlu me-reboot sistem. Secara teori tidak ada yang dapat membatasi apa yang dapat dilakukan oleh modul kernel. Kernel modul dapat mengimplementasikan antara lain device driver, sistem berkas, protokol jaringan.

Modul kernel Linux memudahkan pihak lain untuk meningkatkan fungsionalitas kernel tanpa harus membuat sebuah kernel monolitik dan menambahkan fungsi yang mereka butuhkan langsung ke dalam image dari kernel. Selain hal tersebut akan membuat ukuran kernel menjadi lebih besar, kekurangan lainnya adalah mereka harus membangun dan me-reboot kernel setiap saat hendak menambah fungsi baru. Dengan adanya modul maka setiap pihak dapat dengan mudah menulis fungsi-fungsi baru dan bahkan mendistribusikannya sendiri, di luar GPL.

Kernel modul juga memberikan keuntungan lain yaitu membuat sistem Linux dapat dinyalakan dengan kernel standar yang minimal, tanpa tambahan device driver yang ikut dipanggil. Device driver yang dibutuhkan dapat dipanggil kemudian secara eksplisit maupun secara otomatis saat dibutuhkan.

Terdapat tiga komponen untuk menunjang modul kernel Linux. Ketiga komponen tersebut adalah manajemen modul, registrasi driver, dan mekanisme penyelesaian konflik. Berikut akan dibahas ketiga komponen pendukung tersebut.

Manajemen Modul Kernel Linux

Manajemen modul akan mengatur pemanggilan modul ke dalam memori dan berkomunikasi dengan bagian lainnya dari kernel. Memanggil sebuah modul tidak hanya memasukkan isi binarinya ke dalam memori kernel, namun juga harus dipastikan bahwa setiap rujukan yang dibuat oleh modul ke simbol kernel atau pun titik masukan diperbaharui untuk menunjuk ke lokasi yang benar di alamat kernel. Linux membuat tabel simbol internal di kernel. Tabel ini tidak memuat semua simbol yang didefinisikan di kernel saat kompilasi, namun simbol-simbol tersebut harus diekspor secara eksplisit oleh kernel. Semua hal ini diperlukan untuk penanganan rujukan yang dilakukan oleh modul terhadap simbol-simbol.

Pemanggilan modul dilakukan dalam dua tahap. Pertama, utilitas pemanggil modul akan meminta kernel untuk mereservasi tempat di memori virtual kernel untuk modul tersebut. Kernel akan memberikan alamat memori yang dialokasikan dan utilitas tersebut dapat menggunakannya untuk memasukkan kode mesin dari modul tersebut ke alamat pemanggilan yang tepat. Berikutnya system calls akan membawa modul, berikut setiap tabel simbol yang hendak diekspor, ke kernel. Dengan demikian modul tersebut akan berada di alamat yang telah dialokasikan dan tabel simbol milik kernel akan diperbaharui.

Komponen manajemen modul yang lain adalah peminta modul. Kernel mendefinisikan antarmuka komunikasi yang dapat dihubungi oleh program manajemen modul. Saat hubungan tercipta, kernel akan menginformasikan proses manajemen kapan pun sebuah proses meminta device driver, sistem berkas, atau layanan jaringan yang belum terpanggil dan memberikan manajer kesempatan untuk memanggil layanan tersebut. Permintaan layanan akan selesai saat modul telah terpanggil. Manajer proses akan memeriksa secara berkala apakah modul tersebut masih digunakan, dan akan menghapusnya saat tidak diperlukan lagi.

Registrasi Driver

Untuk membuat modul kernel yang baru dipanggil berfungsi, bagian dari kernel yang lain harus mengetahui keberadaan dan fungsi baru tersebut. Kernel membuat tabel dinamis yang berisi semua driver yang telah diketahuinya dan menyediakan serangkaian routines untuk menambah dan menghapus driver dari tabel tersebut. Routines ini yang bertanggung-jawab untuk mendaftarkan fungsi modul baru tersebut.

Hal-hal yang masuk dalam tabel registrasi adalah:

· device driver

· sistem berkas

· protokol jaringan

· format binari

Resolusi Konflik

Keanekaragaman konfigurasi perangkat keras komputer serta driver yang mungkin terdapat pada sebuah komputer pribadi telah menjadi suatu masalah tersendiri. Masalah pengaturan konfigurasi perangkat keras tersebut menjadi semakin kompleks akibat dukungan terhadap device driver yang modular, karena device yang aktif pada suatu saat bervariasi.

Linux menyediakan sebuah mekanisme penyelesaian masalah untuk membantu arbitrasi akses terhadap perangkat keras tertentu. Tujuan mekanisme tersebut adalah untuk mencegah modul berebut akses terhadap suatu perangkat keras, mencegah autoprobes mengusik keberadaan driver yang telah ada, menyelesaikan konflik di antara sejumlah driver yang berusaha mengakses perangkat keras yang sama.

Kernel membuat daftar alokasi sumber daya perangkat keras. Ketika suatu driver hendak mengakses sumber daya melalui M/K port, jalur interrupt, atau pun kanal DMA, maka driver tersebut diharapkan mereservasi sumber daya tersebut pada basis data kernel terlebih dahulu. Jika reservasinya ditolak akibat ketidaktersediaan sumber daya yang diminta, maka modul harus memutuskan apa yang hendak dilakukan selanjutnya. Jika tidak dapat melanjutkan, maka modul tersebut dapat dihapus.

Rangkuman

Linux adalah sebuah sistem operasi yang sangat mirip dengan sistem-sistem UNIX, karena memang tujuan utama desain dari proyek Linux adalah UNIX compatible. Sejarah Linux dimulai pada tahun 1991, ketika mahasiswa Universitas Helsinki, Finlandia bernama Linus Benedict Torvalds menulis Linux, sebuah kernel untuk prosesor 80386, prosesor 32-bit pertama dalam kumpulan CPU intel yang cocok untuk PC. Dalam rancangan keseluruhan, Linux menyerupai implementasi UNIX nonmicrokernel yang lain. Ia adalah sistem yang multiuser, multitasking dengan seperangkat lengkap alat-alat yang compatible dengan UNIX. Sistem berkas Linux mengikuti semantik tradisional UNIX, dan model jaringan standar UNIX diimplementasikan secara keseluruhan. Ciri internal desain Linux telahdipengaruhi oleh sejarah perkembangan sistem operasi ini.

Kernel Linux terdistribusi di bawah Lisensi Publik Umum GNU (GPL), di mana peraturannya disusun oleh Free Software Foundation (FSF). Implikasi utama terhadap peraturan ini adalah bahwa siapa saja boleh menggunakan Linux atau membuat modifikasi, namun tidak boleh membuatnya menjadi milik sendiri.

Perkembangan sistem operasi Linux sangat cepat karena didukung pengembang di seluruh dunia yang akan selalu memperbaiki segala fiturnya. Di negara-negara berkembang, Linux mengalami kemajuan yang sangat pesat karena dengan menggunakan Linux mereka dapat menghemat anggaran. Linux juga telah diterapkan pada supercomputer.

Prinsip rancangan Linux merujuk pada implementasi agar kompatibel dengan UNIX yang merupakan sistem multiuser dan multitasking. Sistem Linux terdiri dari tiga bagian penting, yaitu kernel, pustaka, dan utilitas. Kernel merupakan inti dari sistem operasi Linux. Pustaka sistem Linux menyediakan berbagai fungsi yang diperlukan untuk menjalankan aplikasi UNIX atau POSIX.

Modul kernel Linux adalah bagian dari kernel Linux yang dapat dikompilasi, dipanggil dan dihapus secara terpisah dari bagian kernel lainnya. Terdapat tiga komponen yang menunjang kernel Linux, di antaranya adalah Manajemen Modul Kernel Linux, Registrasi Driver, dan Resolusi Konflik.