Struktur Sistem Operasi

1. Sistem Monolitik
Sistem operasi sebagai kumpulan prosedur dimana prosedur dapat saling dipanggil oleh prosedur lain di sistem bila diperlukan. Banyak sistem operasi komersial yang tidak terstruktur dengan baik. Kemudian sistem operasi dimulai dari yang terkecil, sederhana dan terbatas lalu berkembang dengan ruang lingkup originalnya. Contoh dari sistem operasi ini adalah MS-DOS dan UNIX. MS-DOS merupakan sistem operasi yang menyediakan fungsional dalam ruang yang sedikit sehingga tidak dibagi menjadi beberapa modul, sedangkan UNIX menggunakan struktur monolitik dimana prosedur dapat saling dipanggil oleh prosedur lain di sistem bila diperlukan dan kernel berisi semua layanan yang disediakan sistem operasi untuk pengguna.

Terdapat dua mode operasi yang disediakan :
a. Mode kernel : seluruh instruksi boleh dipanggil.
b. Mode pengguna : beberapa instruksi I/O dan instruksi tertentu tidak boleh dipanggil.

Struktur dasar sistem monolitik :
a. Program utama yang menghubungi prosedur pelayanan yang diminta.
b. Kumpulan prosedur pelayanan yang menyediakan system calls.
c. Kumpulan prosedur utilitas yang membantu prosedur pelayanan.

- Kelemahan struktur monolitik adalah:
a. Pengujian dan penghilangan kesalahan sulit karena tidak dapat dipisahkan dan dialokasikan.
b. Sulit dalam menyediakan fasilitas pengamanan.
c. Kesalahahan sebagian fungsi menyebabkan sistem tidak berfungsi.
d. Merupakan pemborosan memori bila setiap komputer harus menjalan kernel monolitik, karena semua layanan tersimpan dalam bentuk tunggal sedangkan tidak semua layanan diperlukan.

- Keuntungan struktur monolitik adalah layanan dapat dilakukan dengan cepat karena terdapat dalam satu ruang.



2. Sistem Berlapis (Layered System)
Sistem operasi dibagi menjadi beberapa lapisan. Lapisan terbawah (layer 0) adalah hardware dan yang tertinggi (layer N) adalah user interface. Lapisan N memberi layanan untuk lapisan N+1 sedangkan proses-proses di lapisan N dapat meminta layanan lapisan N-1 untuk membangun layanan lapisan N+1. Lapisan N dapat meminta layanan lapisan N-1 namun lapisan N tidak dapat meminta layanan lapisan N+1. Masing-masing berjalan pada lapisannya sendiri.

Menurut Tanenbaum dan Woodhull, sistem terlapis terdiri dari enam lapisan, yaitu:

a. Lapisan 0. Mengatur alokasi prosesor, pertukaran antar proses ketika interupsi terjadi atau waktu habis dan lapisan ini mendukung dasar multi-programming pada CPU.

b. Lapisan 1. Mengalokasikan ruang untuk proses di memori utama dan pada 512 kilo word drum yang digunakan untuk menahan bagian proses ketika tidak ada ruang di memori utama.

c. Lapisan 2. Menangani komunikasi antara masing-masing proses dan operator console. Lapisan ini masing-masing proses secara efektif memiliki operator console sendiri.

d. Lapisan 3. Mengatur peranti I/O dan menampung informasi yang mengalir dari/ke proses tersebut.

e. Lapisan 4. Tempat program pengguna. Pengguna tidak perlu memikirkan tentang proses, memori, console, atau manajemen I/O.

f. Lapisan 5. Merupakan operator sistem.

- Kelebihan Sistem Berlapis (layered system):
a. Memiliki rancangan modular, yaitu sistem dibagi menjadi beberapa modul & tiap modul dirancang secara independen.
b. Pendekatan berlapis menyederhanakan rancangan, spesifikasi dan implementasi sistem operasi.

- Kekurangan Sistem Berlapis (layered system):
Fungsi-fungsi sistem operasi diberikan ke tiap lapisan secara hati-hati.

- Contoh: Sistem operasi yang menggunakan pendekatan berlapis adalah THE yang dibuat oleh Djikstra dan mahasiswa-mahasiswanya, serta sistem operasi MULTICS.



3. Virtual Machine
Virtual Machine mempunyai sistem timesharing yang berfungsi untuk ,menyediakan kemampuan untuk multiprogramming dan perluasan mesin dengan antarmuka yang lebih mudah.

Struktur Mesin maya ( CP/CMS, VM/370 ) terdiri atas komponen dasar utama :
- Control Program, yaitu virtual machine monitor yang mengatur fungsi ari prosessor, memori dan piranti I/O. Komponen ini berhubungan langsung dengan perangkat keras.
- Conventional Monitor System, yaitu sistem operasi sederhanayang mengatur fungsi dari proses, pengelolaan informasi dan pengelolaan piranti.

- Kelebihan Mesin Maya ( Virtual Machine ):
a. Konsep mesin virtual menyediakan proteksi yang lengkap untuk sumber daya system sehingga masing-masing mesin virtual dipisahkan mesin virtual yang lain. Isolasi ini tidak memperbolehkan pembagian sumber daya secara langsung.
b. Sistem mesin virtual adalah mesin yang sempurna untuk riset dan pengembangan system operasi. Pengembangan system dikerjakan pada mesin virtual, termasuk di dalamnya mesin fisik dan tidak mengganggu operasi system yang normal.

- Kekurangan Mesin Maya ( Virtual Machine ):
Konsep mesin virtual sangat sulit untuk mengimplementasikan kebutuhan dan duplikasi yang tepat pada mesin yang sebenarnya.

- Contoh:
a. Sistem operasi MS-Windows NT dapat menjalankan aplikasi untuk MS-DOS, OS/2 mode teks dan aplikasi WIN16.
b. IBM mengembangkan WABI untuk meng-emulasikan Win32 API sehingga sistem operasi yang menjalankan WABI dapat menjalankan aplikasi-aplikasi untuk MS-Windows.
c. Para pengembang Linux membuat DOSEMU untuk menjalankan aplikas-aplikasi DOS pada sistem operasi Linux, WINE untuk menjalankan aplikasi-aplikasi MS-Windows.
d. VMWare merupakan aplikasi komersial yang meng-abstraksikan perangkat keras intel 80×86 menjadi virtual mesin dan dapat menjalan beberapa sistem operasi lain (guest operating system) di dalam sistem operasi MS-Windos atau Linux (host operating system). VirtualBox merupakan salah satu aplikasi sejenis yang opensource.



4.Model Client-Server
Mengimplementasikan sebagian besar fungsi sistem operasi pada mode pengguna (user mode). Sistem operasi merupakan kumpulan proses dengan proses-proses dikategorikan sebagai server dan client, yaitu :
- Server, adalah proses yang menyediakan layanan.
- Client, adalah proses yang memerlukan/meminta layanan.

Proses client yang memerlukan layanan mengirim pesan ke server dan menanti pesan jawaban. Proses server setelah melakukan tugas yang diminta, mengirim hasil dalam bentuk pesan jawaban ke proses client. Server hanya menanggapi permintaan client dan tidak memulai dengan percakapan client. Kode dapat diangkat ke level tinggi, sehingga kernel dibuat sekecil mungkin dan semua tugas diangkat ke bagian proses pemaka. Kernel hanya mengatur komunikasi antara client dan server. Kernel yang ini popular dengan sebutan mikrokernel.

- Kelebihan Client-Server Model:
a. Pengembangan dapat dilakukan secara modular.
b. Kesalahan (bugs) di satu subsistem (diimplementasikan sebagai satu proses) tidak merusak subsistem-subsistem lain, sehingga tidak mengakibatkan satu sistem mati secara keseluruhan.
c. Mudah diadaptasi untuk sistem tersebar.

- Kekurangan Client-Server Model:
a. Layanan dilakukan lambat karena harus melalui pertukaran pesan.
b. Pertukaran pesan dapat menjadi bottleneck.
c. Tidak semua tugas dapat dijalankan di tingkat pemakai (sebagai proses pemakai).



5. Sistem berorientasi objek
Sisten operasi merealisasikan layanan sebagai kumpulan proses disebut sistem operasi bermodel proses. Pendekatan lain implementasi layanan adalah sebagai objek-objek. Sistem operasu yang distrukturkan menggunakan objek disebut sistem operasi berorientasi objek. Pendekatan ini dimaksudkan untuk mengadopsi keunggulan teknologi berorientasi objek. Pada sistem yang berorientasi objek, layanan diimplementasikan sebagai kumpulan objek. Objek mengkapsulkan struktur data dan sekumpulan operasi pada struktur data itu. Tiap objek diberi tipe yang menandadi properti objek seperti proses, direktori, berkas, dan sebagainya. Dengan memanggil operasi yang didefinisikan di objek, data yang dikapsulkan dapat diakses dan dimodifikasi. Model ini sungguh terstruktur dan memisahkan antara layanan yang disediakan dan implementasinya. Sistem operasi MS Windows NT telah mengadopsi beberapa teknologi berorientasi objek tetapi belum keseluruhan.

- Kelebihan Sistem Berorientasi Objek:
Terstruktur dan memisahkan antara layanan yang disediakan dan implementasinya.

- Kekurangan Sistem Berorientasi Objek:
Sistem operasi MS Windows NT telah mengadopsi beberapa teknologi berorientasi objek tetapi belum keseluruhan.

- Contoh sistem operasi yang berorientasi objek, antara lain : eden, choices, x-kernel, medusa, clouds, amoeba, muse, dan sebagainya.

KESIMPULAN:
Dari ke 5 Sistem diatas, yang terbaik adalah Sistem Monolitik. Sistem operasi ini merupakan kumpulan prosedur dimana prosedur dapat saling dipanggil oleh prosedur lain di sistem bila diperlukan. Dan terdapat Kernel yang berisi semua layanan yang disediakan sistem operasi untuk pemakai.