BAB 2 STRUKTUR SISTEM KOMPUTER Arsitektur Komputer Struktur

BAB 2: STRUKTUR SISTEM KOMPUTER Arsitektur Komputer Struktur I/O Struktur Media Penyimpanan Hirarki Media Penyimpanan Perlindungan Perangkat Keras Operating System Concepts

KOMPONEN KOMPUTER Operating System Concepts

Operating System Concepts HARDWARE

Operating System Concepts ARSITEKTUR KOMPUTER

MEKANISME SEBUAH SISTEM KOMPUTER 1. 2. 3. 4. 5. 6. Sarana I/O dan CPU dapat mengeksekusi secara bersamaan. Masing-masing device controller bertanggung jawab terhadap perangkat tertentu. Masing-masing device controller mempunyai local 1 buffer sendiri. CPU memindahkan data dari / ke memori utama ke / dari lokal buffer. I/0 adalah dari device ke local buffer dari controller. Device controller menginformasikan kepada CPU bahwa untuk menyelesaikan operasinya dengan cara melakukan interrupt. Operating System Concepts

Operating System Concepts URUTAN KETIKA KOMPUTER DINYALAKAN Komputer Dinyalakan à Bootstrap program / BIOS (Basic Input Output System) à Meload kernel sistem operasi ke memori à Inisialisasi sistem operasi ( event-driven ) à Merespon interrupt dari software atau hardware yang muncul (hardware biasanya dikirimkan melalui suatu signal tertentu, sedangkan software mengirim interrupt dengan cara menjalankan system call. à Setiap interrupt terjadi, sekumpulan kode yang dikenal sebagai ISR (Interrupt Service Routine) akan menentukan tindakan yang akan diambil. Komputer memeriksa satu demi satu perangkat yang ada untuk menyelidiki sumber interrupt dan dengan cara menggunakan alamat-alamat ISR yang disimpan dalam array yang dikenal sebagai interrupt vector di mana sistem akan memeriksa Interrupt Vector setiap kali interrupt terjadi.

FUNGSI KOMPUTER Fungsi dasar dari komputer adalah eksekusi program. Program yang akan dieksekusi berisi sejumlah instruksi yang disimpan di dalam memori dan CPU melakukan tugas ini dengan mengeksekusi program. Pengolahan instruksi pada sistem komputer terdiri dari dua langkah, yaitu: 1. Instruksi baca (fetch) CPU dari memori. 2. CPU mengeksekusi setiap instruksi yang ada. Eksekusi program terdiri dari proses pengulangan fetch dan eksekusi instruksi. Eksekusi atas sebuah instruksi sendiri dapat terdiri dari sejumlah langkah. Contohnya tampak pada gambar di bawah ini. Operating System Concepts

FUNGSI KOMPUTER (LANJ. ) Operating System Concepts

INTERRUPTS Secara virtual semua komputer menyediakan mekanisme untuk membuat berbagai modul, seperti I/O dan memori yang dapat menginterupsi pengolahan normal CPU. Interrupt merupakan suatu sinyal dari peralatan luar atau suatu permintaan dari program untuk melakukan suatu tugas khusus. Jika interrupt terjadi maka program akan berhenti dan terlebih dahulu menjalankan kegiatan interrupt. Interrupt Handling 1. Sistem operasi mengendalikan status CPU dengan menyimpan register-register dan program counter. 2. Menentukan tipe interrupt yang telah terjadi: Operating System Concepts

INTERRUPTS (LANJ. ) 1. 2. 3. 4. 5. Fungsi interrupt adalah sebagai berikut: Interrupt memindahkan pengendalian kepada interrupt service routine melalui interrupt vektor yang berisi alamat dari semua service routine. Arsitektur interrupt harus menyimpan alamat instruksi yang di interrupt. Interrupt yang datang berikutnya dibatalkan ketika interrupt lain sedang diproses untuk mencegah hilangnya suatu interrupt. Trap adalah software-generated interrupt yang disebabkan oleh kesalahan atau karena permintaan user. Suatu sistem operasi dikendalikan oleh interrupt. Operating System Concepts

INTERRUPTS (LANJ. ) 1. Penyebab terjadinya interrupt, di antaranya: 1. Program Diakibatkan adanya beberapa kondisi yang terjadi, hasil dari suatu eksekusi. Contoh: arithmetic overflow, devision by zero, pengeksekusian secara illegal, penggunaan memori yang berlebihan. 2. Timer Disebabkan oleh timer di dalam prosesor. Hal ini memungkinkan sistem operasi menjalankan fungsi-fungsi tertentu secara regular. Operating System Concepts

STRUKTUR I/O Untuk mulai mengoperasikan I/O, CPU memanggil register-registl cocok untuk device controller, dan kemudian device co menrespons dengan mengisi register-register berupa respon diberikan. Ada dua aksi yang diberikan saat terjadinya interrupt: 2. 5. 1 Synchronous I/O Setelah penggunaan I/O dimulai, kontrol kembali ke program user penggunaan I/O selesai. 1. Wait instruction, mengosongkan CPU sampai interrupt selanjutnya. 2. Wait loop, pernyataan untuk mengakses memori. 3. Paling banyak hanya ada satu permintaan VO yang belum diselesaikan pada waktu yang sama. Tidak ada pemrosesan FO secara simultan. Operating System Concepts

STRUKTUR I/O 2. 5. 2 Asynchronous I/O Setelah penggunaan 1/O dimulai, kontrol kembali ke program user tanpa menunggu selesainya penggunaan FO. 1. System call - meminta kepada sistem operasi untuk mengijinkan user menunggu selesainya penggunaan I/O. 2. Device-status table, berisi masukan untuk masing-masing sarana FO yang mengindikasikan jenis, alamat, dan status. 3. Sistem operasi menunjuk I/O device table untuk menentukan status dan memodifikasi masukan untuk memasukkan interrupt. Operating System Concepts

STRUKTUR DIRECT MEMORY ACCESS (DMA) Device controller mentransfer blok data dari buffer storage langsung ke main memory tanpa intervensi CPU. Sehinga menggurangi beban kerja CPU. Digunakan untuk peralatan I/O dengan Kecepatan yang hampir menyamai kecepatan Memory utama Banyak perangkat keras yang menggunakan DMA termasuk (disk drive controllers, graphics cards, network cards and sound cards) Ada dua jenis DMA: 1. Third-party DMA, yang menggunakan DMA controller yang ada pada motherboard untuk mengerjakan proses. 2. Fisrt-party DMA, atau juga disebut dengan Busmastering DMA, di mana proses dikerjakan oleh bagian logic di interface card. Operating System Concepts

DMA (LANJUTAN) Operating System Concepts

STRUKTUR MEDIA PENYIMPANAN Main memory – Media yang bisa diakses langsung oleh CPU, biasanya kapasitas terbatas, akses yang cepat dan data akan hilang jika listrik dimatikan. Secondary storage – Penambahan dari main memory untuk menambah kapasitas media penyimpanan, secondary storage tidak bisa diakses langsung oleh CPU, lebih lambat dari main memory akan tatapi data tidak hilang jika listrik dimatikan, lebih murah dari main memory. berupa Flash Drive, Optical Disc, Magnetic Disk, Magnetic Tape. Media ini biasanya daya tampungnya cukup besar dengan harga yang relatif murah. Portability-nya juga relatif lebih tinggi. Salah satu contoh dari secondary strorage adalah Magnetic disks – plat metal atau yang dilapisi permukaan bersifat magnetik sehingga bisa digunakan untuk menyimpan data Operating System Concepts

Operating System Concepts MEKANISME SEBUAH DISK

CACHE Cache memory ditujukan untuk memberikan kecepatan memori yang mendekati kecepatan memori yang diperoleh, sekaligus memberikan ukuran memori yang besar dengan harga yang lebih murah dari jenis memori-memori semikonduktor. Lihat gambar di bawah Cache berisi salinan sebagian memori utama. Pada saat CPU membaca sebuah word memori, maka dilakukan pemeriksaan untuk mengetahui apakah word terdapat pada cache atau tidak. Jika ada maka word akan dikirim ke CPU dan jika tidak ada maka block memori utama yang terdiri dari sejumlah word yang tetap akan dibaca ke dalam cache dan kemudian akan dikirim ke CPU. Operating System Concepts

CACHE Ada Dua Macam Cache 1. Software cache (caching disk controller), yang berfungsi untuk mempercepat akses data pada disk dengan menyimpan data yang baru digunakan pada memori utama. 2. Hardware cache (on - the - board - cache), yang berfungsi untuk mempercepat akses memori dengan menyimpan data yang barn digunakan dalam memori yang lebih cepat. Operating System Concepts

Operating System Concepts HIRARKI MEDIA PENYIMPANAN Dasar susunan sistem storage adalah kecepatan, biaya, sifat volatilitas. Caching menyalin informasi ke storage media yang lebih cepat; Main memory dapat dilihat sebagai cache terakhir untuk secondary storage. Menggunakan memory berkecepatan tinggi untuk memegang data yang diakses terakhir. Dibutuhkan cache management policy. Cache juga memperkenalkan tingkat lain di hirarki storage. Hal ini memerlukan data untuk disimpan bersama-sama di lebih dari satu level agar tetap konsisten.

CACHE Use of high-speed memory to hold recentlyaccessed data. Requires a cache management policy. Caching introduces another level in storage hierarchy. This requires data that is simultaneously stored in more than one level to be consistent. Operating System Concepts

PERLINDUNGAN HARDWARE Operasi Dual-Mode Perlindungan I/O Perlindungan Memori Perlindungan CPU Operating System Concepts

DUAL-MODE OPERATION Membagi sumber daya sistem yang memerlukan sistem operasi untuk menjamin bahwa program yang salah tidak menyebabkan program lain berjalan salah juga. Menyediakan dukungan hardware untuk membedakan minimal dua mode operasi yaitu: User Mode - Eksekusi dikendalikan oleh user; Monitor/Kernel/System Mode - Eksekusi dikendalikan oleh sistem operasi. Instruksi tertentu hanya berjalan di mode ini. (Privileged Instruction). Ditambahkan sebuah bit penanda operasi. Jika terjadi interrupt, maka hardware berpindah ke monitor mode. Operating System Concepts

I/O PROTECTION Semua instruksi I/O umumnya Privileged Instruction (kecuali pada DOS, dan program tertentu). Harus menjamin user program tidak dapat mengambil alih kontrol komputer di monitor mode. Operating System Concepts

PERLINDUNGAN MEMORY Harus menyediakan perlindungan terhadap memori minimal untuk interrupt vector dan interrupt service routine. Ditambahkan dua register yang menentukan di mana alamat legal sebuah program boleh mengakses, yaitu base register untuk menyimpan alamat awal yang legal dan limit register untuk menyimpan ukuran memori yang boleh diakses Memori di luar jangkauan dilindungi. Operating System Concepts

CPU PROTECTION Timer melakukan interrupt setelah perioda waktu tertentu untuk menjamin kontrol sistem operasi. Timer diturunkan setiap clock. Ketika timer mencapai nol, sebuah Interrupt terjadi. Timer biasanya digunakan untuk mengimplementasikan pembagian waktu. Timer dapat juga digunakan untuk menghitung waktu sekarang walaupun fungsinya sekarang ini sudah digantikan Real Time Clock (RTC). (System Clock Timer terpisah dari Pencacah Waktu). Timer sekarang secara hardware lebih dikenal sebagai System Timer/ CPU Timer. Load Timer juga Privileged Instruction. Operating System Concepts

STRUKTUR JARINGAN Local Area Networks (LAN) Wide Area Networks (WAN) Operating System Concepts

Operating System Concepts STRUKTUR JARINGAN LOCAL AREA NETWORK (LAN)

Operating System Concepts STRUKTUR WIDE AREA NETWORK (WAN)