Jelaskan mekanisme kerja sistem operasi dalam mengeksekusi program yang terdapat dalam memory

KOMPAS.com - Bagi kamu yang biasa menggunakan komputer, pasti tahu Windows atau macOS.

Windows dan macOS adalah contoh sistem operasi komputer. Tahukah kamu apa yang dimaksud dengan sistem operasi komputer dan contoh lainnya?

Sistem operasi komputer digunakan untuk menghubungkan perangkat lunak (software) dengan perangkat keras (hardware). Sistem operasi komputer diperlukan supaya kinerjanya berjalan dengan baik.

Setiap komputer memerlukan sistem operasi agar bisa dijalankan atau digunakan. Dalam hal ini, sistem operasi memberikan perintah dan sebagai mediator antara manusia dengan komputer.

Pengertian sistem operasi komputer

Menurut Abas Ali Pangera dan Dony Ariyus dalam buku Sistem Operasi (2010), sistem operasi adalah sistem yang terdiri atas berbagai komponen kerja dan metode kerja yang digunakan untuk memerintah serta menjalankan perangkat yang dimilikinya, agar sesuai dengan yang diinginkan.

Dalam hal ini, sistem operasi komputer berarti komponen dan metode kerja yang ada dalam komputer. Tujuannya untuk menghubungkan manusia dengan komputer atau perangkat lunak dengan perangkat keras.

Sistem operasi dalam bahasa Inggris dikenal sebagai operating system. Sistem operasi  menjadi hal yang paling mendasar dan harus ada saat akan menjalankan komputer.

Baca juga: Jaringan Komputer: Pengertian dan Manfaatnya

Fungsi sistem operasi komputer

Mengutip dari buku Cara Mudah Desain Sistem Operasi Linux Ubuntu, 16.04 LTS Edition dalam 5 Jam (2020), fungsi utama dari sistem operasi ialah mengelola sumber daya yang ada pada komputer.

Selain itu, sistem operasi juga berfungsi untuk menyediakan layanan ke pengguna, sehingga bisa lebih mudah saat memanfaatkan berbagai sumber daya komputer.

Selain dua fungsi tersebut, sistem operasi komputer atau operating system juga berfungsi untuk mengelola data yang ada dalam komputer serta mengatur perangkat lunak dan perangkat keras agar bisa bekerja dengan stabil.

Dalam buku Pengembangan Smart Conveyor pada Tracking Barang Berbasis IoT (2020) karya Syafrial Fachri Pane, dkk, ada empat jenis sistem operasi komputer, yakni:

• MS DOS (Disk Operating System)

MS DOS merupakan sistem operasi komputer yang paling lama. Tampilannya berbeda dengan sistem operasi komputer saat ini, karena pemberian instruksinya dilakukan lewat tulisan.

Kelebihan utama dari MS DOS ialah tidak banyak menghabiskan memori komputer. Namun, kelemahannya ialah instruksi diberikan lewat tulisan dan tidak ada grafisnya sama sekali.

Windows menjadi operating system terbanyak yang digunakan di seluruh dunia. Tidak hanya itu, Windows juga mudah ditemui dalam berbagai komputer atau laptop. 

Kelebihan utama dari sistem operasi Windows ialah cara menjalankan dan instalasinya mudah. Sedangkan kelemahan utamanya ialah rentan terkena virus.

Baca juga: Hal-hal yang Perlu Diperhatikan dalam Penggunaan Komputer

Linux juga cukup sering digunakan oleh pengguna komputer, walau jumlahnya tidak sebanyak sistem operasi Windows. Linux memungkinkan penggunanya untuk melakukan modifikasi untuk meningkatkan kinerja sistemnya.

Kelebihan utama dari sistem operasi Linux ialah bisa dimodifikasi sesuai kebutuhan, tetapi hal ini hanya bisa dilakukan oleh orang yang paham teknologi. Untuk kelemahan utamanya ialah cara instalasinya lebih susah dibanding Windows.

MacOS sering juga disebut Machintosh. Sistem operasi ini hanya disediakan untuk komputer Apple. Pengguna MacOS jauh lebih sedikit dibanding pengguna Windows dan Linux.

Kelebihan utama dari sistem operasi MacOS ialah tidak mudah terkena virus. Sedangkan kelemahan utamanya ialah menjalankan sistem operasinya agak lebih susah dibanding Windows dan Linux.

Cara kerja sistem operasi komputer

Sistem operasi komputer memiliki empat tahap cara kerja, yakni:

1. Melakukan manajemen proses. Artinya sistem operasi melakukan penjadwalan, pembuatan file, penghapusan file, dan lain sebagainya.
2. Sistem operasi komputer hanya bisa bekerja setelah menerima instruksi dari penggunanya. 
3. Setelah menerima instruksi, kemudian dikelola atau diubah menjadi informasi yang diterima oleh perangkat lunak atau software yang ada di komputer.
4. Tampilan komputer (hardware) akan berubah beberapa saat setelah sistem operasi memproses instruksi dan menjalankan apa yang diinginkan penggunanya.

Baca juga: Sejarah Perkembangan Komputer Generasi Pertama (1940-1959)

Sistem operasi komputer paling umum di dunia adalah Windows.

Sistem operasi ini masih mengalami pengembangan fitur dan lain sebagainya. Contoh sistem operasi Windows yakni Windows 11, Windows 10, Windows Vista, Windows XP, dan yang lebih tua.

Selain itu, juga ada sistem operasi Linux dan MacOS yang digunakan masyarakat walau tidak sebanyak Windows. Tentunya sistem operasi ini akan terus mengalami pengembangan atau peningkatan fitur sesuai dengan kebutuhan penggunanya.

Beberapa contoh sistem operasi MacOS yakni Monterey, Big Sur, Catalina, Sierra, Lion, dan banyak lainnya.

Komponen-komponen Sistem

Pada kenyataannya tidak semua sistem operasi mempunyai struktur yang sama. Namun menurut Avi Silberschatz, Peter Galvin, dan Greg Gagne, umumnya sebuah sistem operasi modern mempunyai komponen sebagai berikut:

•              Managemen Proses.

•              Managemen Memori Utama.

•              Managemen Secondary-Storage.

•              Managemen Sistem I/O.

•              Managemen Berkas.

•              Sistem Proteksi.

•              Jaringan.

•              Command-Interpreter system.

Managemen Proses

Proses adalah keadaan ketika sebuah program sedang di eksekusi. Sebuah proses membutuhkan beberapa sumber daya untuk menyelesaikan tugasnya. sumber daya tersebut dapat berupaCPU time, memori, berkas-berkas, dan perangkat-perangkat I/O.

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

•              Pembuatan dan penghapusan proses pengguna dan sistem proses.

•              Menunda atau melanjutkan proses.

•              Menyediakan mekanisme untuk proses sinkronisasi.

•              Menyediakan mekanisme untuk proses komunikasi.

•              Menyediakan mekanisme untuk penanganan deadlock.

Managemen Memori Utama

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 bytemempunyai alamat tersendiri. Memori Utama berfungsi sebagai tempat penyimpanan yang akses datanya digunakan oleh CPU atau perangkat I/O. Memori utama termasuk tempat penyimpanan data yang sementara (volatile), artinya data dapat hilang begitu sistem dimatikan.

Sistem operasi bertanggung jawab atas aktivitas-aktivitas yang berkaitan dengan managemen memori seperti:

•              Menjaga track dari memori yang sedang digunakan dan siapa yang menggunakannya.

•              Memilih program yang akan di-load ke memori.

•              Mengalokasikan dan meng-dealokasikan ruang memori sesuai kebutuhan.

Managemen Secondary-Storage

Data yang disimpan dalam memori utama bersifat sementara dan jumlahnya sangat kecil. Oleh karena itu, untuk meyimpan keseluruhan data dan program komputer dibutuhkan secondary-storage yang bersifat permanen dan mampu menampung banyak data. Contoh dari secondary-storage adalah harddisk, disket, dll.

Sistem operasi bertanggung-jawab atas aktivitas-aktivitas yang berkaitan dengan disk-management seperti: free-space management, alokasi penyimpanan, penjadualan disk.

Managemen Sistem I/O

Sering disebut device manager. Menyediakan "device driver" yang umum sehingga operasi I/O dapat seragam (membuka, membaca, menulis, menutup). Contoh: pengguna menggunakan operasi yang sama untuk membaca berkas pada hard-disk, CD-ROM dan floppy disk.

Komponen Sistem Operasi untuk sistem I/O:

•              Buffer: menampung sementara data dari/ ke perangkat I/O.

•              Spooling: melakukan penjadualan pemakaian I/O sistem supaya lebih efisien (antrian dsb.).

•              Menyediakan driver untuk dapat melakukan operasi "rinci" untuk perangkat keras I/O tertentu.

Managemen Berkas

Berkas adalah kumpulan informasi yang berhubungan sesuai dengan tujuan pembuat berkas tersebut. Berkas dapat mempunyai struktur yang bersifat hirarkis (direktori, volume, dll.). Sistem operasi bertanggung-jawab:

•              Pembuatan dan penghapusan berkas.

•              Pembuatan dan penghapusan direktori.

•              Mendukung manipulasi berkas dan direktori.

•              Memetakan berkas ke secondary storage.

•              Mem-backup berkas ke media penyimpanan yang permanen (non-volatile).

Sistem Proteksi

Proteksi mengacu pada mekanisme untuk mengontrol akses yang dilakukan oleh program, prosesor, atau pengguna ke sistem sumber daya. Mekanisme proteksi harus:

•              membedakan antara penggunaan yang sudah diberi izin dan yang belum.

•              specify the controls to be imposed.

•              provide a means of enforcement.

Jaringan

Sistem terdistribusi adalah sekumpulan prosesor yang tidak berbagi memori atau clock. Tiap prosesor mempunyai memori sendiri. Prosesor-prosesor tersebut terhubung melalui jaringan komunikasi Sistem terdistribusi menyediakan akses pengguna ke bermacam sumber-daya sistem. Akses tersebut menyebabkan:

•              Computation speed-up.

•              Increased data availability.

•              Enhanced reliability.

Command-Interpreter System

Sistem Operasi menunggu instruksi dari pengguna (command driven). Program yang membaca instruksi dan mengartikan control statements umumnya disebut: control-card interpreter,command-line interpreter, dan UNIX shell. Command-Interpreter System sangat bervariasi dari satu sistem operasi ke sistem operasi yang lain dan disesuaikan dengan tujuan dan teknologi I/O devices yang ada. Contohnya: CLI, Windows, Pen-based (touch), dan lain-lain.

Layanan Sistem Operasi

Eksekusi program adalah kemampuan sistem untuk "load" program ke memori dan menjalankan program. Operasi I/O: pengguna tidak dapat secara langsung mengakses sumber daya perangkat keras, sistem operasi harus menyediakan mekanisme untuk melakukan operasi I/O atas nama pengguna. Sistem manipulasi berkas dalah kemampuan program untuk operasi pada berkas (membaca, menulis, membuat, and menghapus berkas). Komunikasi adalah pertukaran data/ informasi antar dua atau lebih proses yang berada pada satu komputer (atau lebih). Deteksi error adalah menjaga kestabilan sistem dengan mendeteksi "error", perangkat keras mau pun operasi.

Efesisensi penggunaan sistem:

•              Resource allocator adalah mengalokasikan sumber-daya ke beberapa pengguna atau job yang jalan pada saat yang bersamaan.

•              Proteksi menjamin akses ke sistem sumber daya dikendalikan (pengguna dikontrol aksesnya ke sistem).

•              Accounting adalah merekam kegiatan pengguna, jatah pemakaian sumber daya (keadilan atau kebijaksanaan).

System Calls

System call menyediakan interface antara program (program pengguna yang berjalan) dan bagian OS. System call menjadi jembatan antara proses dan sistem operasi. System call ditulis dalam bahasa assembly atau bahasa tingkat tinggi yang dapat mengendalikan mesin (C). Contoh: UNIX menyediakan system call: read, write => operasi I/O untuk berkas.

Sering pengguna program harus memberikan data (parameter) ke OS yang akan dipanggil. Contoh pada UNIX: read(buffer, max_size, file_id);

Tiga cara memberikan parameter dari program ke sistem operasi:

•              Melalui registers (sumber daya di CPU).

•              Menyimpan parameter pada data struktur (table) di memori, dan alamat table tsb ditunjuk oleh pointer yang disimpan di register.

•              Push (store) melalui "stack" pada memori dan OS mengambilnya melalui pop pada stack tsb.

Mesin Virtual

Sebuah mesin virtual (Virtual Machine) menggunakan misalkan terdapat sistem program => control program yang mengatur pemakaian sumber daya perangkat keras. Control program = trap System call + akses ke perangkat keras. Control program memberikan fasilitas ke proses pengguna. Mendapatkan jatah CPU dan memori. Menyediakan interface "identik" dengan apa yang disediakan oleh perangkat keras => sharing devices untuk berbagai proses.

Mesin Virtual (MV) (MV) => control program yang minimal MV memberikan ilusi multitasking: seolah-olah terdapat prosesor dan memori ekslusif digunakan MV. MV memilah fungsimultitasking dan implementasi extended machine (tergantung proses pengguna) => flexible dan lebih mudah untuk pengaturan. Jika setiap pengguna diberikan satu MV => bebas untuk menjalankan OS (kernel) yang diinginkan pada MV tersebut. Potensi lebih dari satu OS dalam satu komputer. Contoh: IBM VM370: menyediakan MV untuk berbagai OS: CMS (interaktif), MVS, CICS, dll. Masalah: Sharing disk => OS mempunyai sistem berkas yang mungkin berbeda. IBM: virtual disk (minidisk) yang dialokasikan untuk pengguna melalui MV.

Konsep MV menyediakan proteksi yang lengkap untuk sumberdaya sistem, dikarenakan tiap MV terpisah dari MV yang lain. Namun, hal tersebut menyebabkan tidak adanya sharingsumberdaya secara langsung. MV merupakan alat yang tepat untuk penelitian dan pengembangan sistem operasi. Konsep MV susah untuk diimplementasi sehubungan dengan usaha yang diperlukan untuk menyediakan duplikasi dari mesin utama.

Perancangan Sistem dan Implementasi

Target untuk pengguna: sistem operasi harus nyaman digunakan, mudah dipelajari, dapat diandalkan, aman dan cepat. Target untuk sistem: sistem operasi harus gampang dirancang, diimplementasi, dan dipelihara, sebagaimana fleksibel, error, dan efisien.

Mekanisme dan Kebijaksanaan:

•              Mekanisme menjelaskan bagaimana melakukan sesuatu kebijaksanaan memutuskan apa yang akan dilakukan. Pemisahan kebijaksanaan dari mekanisme merupakan hal yang sangat penting; ini mengizinkan fleksibilitas yang tinggi bila kebijaksanaan akan diubah nanti.

•              Kebijaksanaan memutuskan apa yang akan dilakukan.

Pemisahan kebijaksanaan dari mekanisme merupakan hal yang sangat penting; ini mengizinkan fleksibilitas yang tinggi bila kebijaksanaan akan diubah nanti.

Implementasi Sistem biasanya menggunakan bahas assembly, sistem operasi sekarang dapat ditulis dengan menggunakan bahasa tingkat tinggi. Kode yang ditulis dalam bahasa tingkat tinggi: dapat dibuat dengan cepat, lebih ringkas, lebih mudah dimengerti dan didebug. Sistem operasi lebih mudah dipindahkan ke perangkat keras yang lain bila ditulis dengan bahasa tingkat tinggi.

System Generation (SYSGEN)

Sistem operasi dirancang untuk dapat dijalankan di berbagai jenis mesin; sistemnya harus di konfigurasi untuk tiap komputer. Program SYSGEN mendapatkan informasi mengenai konfigurasi khusus dari sistem perangkat keras.

•              Booting: memulai komputer dengan me-load kernel.

•              Bootstrap program: kode yang disimpan di code ROM yang dapat menempatkan kernel, memasukkannya kedalam memori, dan memulai eksekusinya.

http://ikc.dinus.ac.id/umum/ibam/ibam-os-html/x395.html