SISTEM OPERASI

SKEMA DASAR SISTEM KOMPUTER

A. Perangakat Keras

Adalah komponen fisik komputer yang terdiri darirangkaian elektronika dan peralatan mekanis lainnya. Pada abtraksi tingkat atas terdiri dari empat komponen, yaitu :

1. Pemroses (processor)

Berfungsi mengendalikan operasi komputer & melakukan fungsi pemrosesan data.

2. Memori utama

- Berfungsi menyimpan data & program

- Biasanya volatile : tidak dapat mempertahankan data & program yang disimpan bila sumber

daya energi (listrik) dihentikan.

3. Perangkat masukan dan keluaran

Berfungsi memindahkan data antara komputer & lingkungan eksternal yaitu : perangkat

penyimpan sekunder, perangkat komunikasi, terminal, dsb

4. Interkoneksi antarkomponen (bus)

Adalah struktur & mekanisme untuk menghubungkan pemroses, memori utama, & perangkat masukan/keluaran.

A.1 Proses

Pemroses disebut CPU, berfungsi mengendalikan operasi komputer dan melakukan pengolahan data.

Pemroses melakukan kerja dengan langkah sbb:

1. Mengambil instruksi yang dikodekan secara biner dari memori utama

2. Men-dekode instruksi menjadi proses-proses sederhana

3. Melaksanakan proses-proses tersebut

Operasi-operasi pada pemroses dikategorikan menjadi:

1. Operasi aritmetika

Penambahan, pengurangan, perkalian, pembagian dsb

2. Operasi logika

OR, AND, X-OR, inversi dsb

3. Operasi pengendalian

Operasi percabangan, lompat dsb

Pemroses terdiri dari tiga komponen, yaitu:

1. CU (Control Unit)

Berfungsi mengendalikan operasi yang dilaksanakan sistem komputer

2. ALU (Aritmetic Logic Unit)

Berfungsi melakukan operasi aritmatika dan logika

3. Register

Merupakan memori yang sangat cepat yang berfungsi sebagai tempat operan-operan dari operasi yang akan dilakukan oleh pemroses.

A.2 Register

Register atau yang disebut dengan memori adalah suatu rangkaian logika yang mampu menyimpan data dalam bentuk bilangan biner. Fungsi dar i register ini selain sebagai penyimpanan data juga untuk menghindari berkedipnya angka yang ditunjukkan oleh display (seven segment) pada saat menerima pulsa-pulsa yang diberikan oleh decoder.

Sebuah register geser dapat memindahkan bit-bit yang tersimpan ke kiri atau ke kanan. Register geser dikelompokkan sebagai urutan rangkaian logika, oleh karena itu register geser disusun dari rangkain Flip-Flop. Selain untuk pergeseran data, register geser juga dapat digunakan untuk mengubah data seri ke paralel atau dari data parallel ke seri.

Skema blok Pemroses

1. Register yg terlihat pemakai (pemrogram)

Pemrogram dapat memeriksa isi dari register-register tipe ini. Beberapa instruksi disediakan untuk mengisi (memodifikasi) register tipe ini. Terdiri dari 2 jenis :

1.1 Register Data : menyimpan suatu nilai untuk beragam keperluan

1.1.1 General purpose register

Digunakan untuk beraneka ragam keperluan pada suatu instruksi mesin yang

melakukan suatu operasi terhadap data.

1.1.2 Special purpose register

Digunakan untuk menampung operasi floating point, menampung limpahan operasi

penjumlahan atau perkalian.

1.2 Register Alamat : berisi alamat data di memori utama, alamat instruksi di memori

utama,bagian alamat yang digunakan dalam penghitungan alamat lengkap

1.2.1 Register Indeks (index register)

Pengalamatan berindeks merupakan salah satu mode pengalamatan popular.

Pengalamatan melibatkan penambahan indeks ke nilai dasar untuk memperoleh

alamat efektif

1.2.2 Register penunjuk segmen (segment pointer register)

Pada pengalamatan bersegmen, memori dibagi menjadi segmen-segmen. Segmen

berisi satu blok memori yang panjangnya dapat bervariasi.Untuk mengacu memori

bersegmen digunakan pengacuan terhadap segmen dan offset di segmen itu. Register

penunjuk segmen mencatat alamat dasar (lokasi awal) dari segmen. Mode

pengalamatan bersegmen sangat penting dalam manajemen memori.

1.2.3 Register penunjuk stack (stack pointer register)

Instruksi yang tak memerlukan alamat karena alamat operan ditunjuk register

penunjuk stack. Operasi-operasi terhadap stack :

- instruksi push : menyimpan data pada stack, dengan meletakkan data di puncak

stack

- instruksi pop : mengambil data dari puncak stack.

1.2.4 Register penanda (flag register)

Isi register merupakan hasil operasi dari pemroses. Register berisi kondisi-kondisi

yang dihasilkan pemroses berkaitan dengan operasi yang baru saja dilaksanakan.

sebagai dampak (efek) operasi yang dijalankannya.

2. Register untuk kendali & status

Digunakan untuk mengendalikan operasi pemroses, kebanyakan tidak terlihat oleh pemakai. Sebagian dapat diakses dengan instruksi mesin yang dieksekusi dalam mode kontrol atau kernel sistem operasi.

2.1 Register untuk alamat dan buffer, terdiri dari :

2.1.1 MAR (Memory Address Register)

Untuk mencatat alamat memori yang akan diakses (baik yang akan ditulisi maupun dibaca)

2.1.2 MBR (Memory Buffer Register)

Untuk menampung data yang akan ditulis ke memori yang alamatnya ditunjuk MAR atau untuk menampung data dari memori (yang alamatnya ditunjuk oleh MAR) yang akan dibaca.

2.1.3 I/O AR (I/O Address Register)

Untuk mencatat alamat port I/O yang akan diakses(baik akan ditulisi / dibaca).

2.1.4 I/O BR (I/O Buffer Register)

Untuk menampung data yang akan dituliskan ke port yang alamatnya ditunjuk I/O

AR atau untuk menampung data dari port (yang alamatnya ditunjuk oleh I/O AR)

yang akan dibaca.

2.2 Register untuk eksekusi instruksi

2.2.1 PC (Program Counter) : mencatat alamat memori dimana instruksi di dalamnya akan dieksekusi

2.2.2 IR (Instruction Register) : menampung instruksi yang akan dilaksanakan

2.3 Register untuk informasi status

Register ini berupa satu register / kumpulan register. Kumpulan register ini disebut PSW (Program Status Word). PSW berisi kode-kode kondisi pemroses ditambah informasi-informasi status lain, yaitu :

♦ Sign

Flag ini mencatat tanda yang dihasilkan operasi yang sebelumnya dijalankan

♦ Zero

Flag ini mencatat apakah operasi sebelumnya menghasilkan nilai nol

♦ Carry

Flag ini mencatat apakah dihasilkan carry (kondisi dimana operasi penjumlahan/

perkalian menghasilkan bawaan yang tidak dapat ditampung register akumulator)

♦ Equal

Flag ini mencatat apakah operasi menghasilkan kondisi sama dengan

♦ Interupt enable/disable

Flag ini mencatat apakah interrupt sedang dapat diaktifkan atau tidak

♦ Supervisor

Flag ini mencatat mode eksekusi yang dilaksanakan, yaitu mode supervisor atau bukan. Pada mode supervisor maka seluruh instruksi dapat dilaksanakan sedang untuk mode bukan mode supervisor(mode user) maka beberapa instruksi kritis tidak dapat diaktifkan.

A. Memory

Memori berfungsi untuk menyimpan data dan program. Hirarki memori berdasarkan kecepatan akses :

Register
Memori case (Chace Memory)
Memori kerja (Main Memory)
Disk Magnetik (Magnetic Disk)
Disk Optik (Optical Disk)
Tape Magnetik (Magnetic Tape

Menurut urutan dari atas ke bawah dapat diukur hirarki dalam hal :

Harga : semakin ke bawah, harga semakin murah, harga dihitung dari rasio rupiah
per bit data disimpan
Kapasitas : semakin ke bawah, kapasitas makin terbatas
Kecepatan akses : semakin ke bawah, semakin lambat
Frekuensi pengaksesan : semakin ke bawah, semakin rendah frekuensi pengaksesan

Setiap kali pemroses melakukan eksekusi, pemroses harus membaca instruksi dari memori utama. Agar eksekusi dilakukan secara cepat maka harus diusahakan instruksi tersedia di memori pada lapisan berkecepatan akses lebih tinggi. Kecepatan eksekusi ini akan meningkatkan kinerja sistem.

Konsep ini diimplementasikan antara lain berupa :

Chace memory

Merupakan memori berkapasitas terbatas, berkecepatan tinggi yang lebih mahal dibanding memori utama. Chace memory adalah di antara memori utama dan register pemroses yang berfungsi agar pemroses tidak langsung mengacu memori utama tetapi di chace memory yang kecepatan akses lebih tinggi. Metode ini akan meningkatkan kinerja sistem.

Buffering

Bagian memori utama untuk menampung data yang akan ditransfer dari / ke perangkat masukan / keluaran dan penyimpan sekunder. Buffering dapat mengurangi frekuensi pengaksesan dari/ke perangkat masukan/keluaran dan penyimpan sekunder sehingga meningkatkan kinerja sistem.

B. Perangakat Masukan Dan Keluaran

C.1. Macam- Macam Perangakat masukan Dan Keluaran

Perangkat masukan/keluaran terdiri dari 2 bagian :

1. Komponen mekanis : perangkat itu sendiri

2. Komponen elektronis : pengendali perangkat berupa chip controller

Pengendali perangakat (Device Adapter) terdapat dua macam alat pengendali yaitu:

Perangkat adalah perangkat nyata yang dikendalikan chip controller di board system atau card.
Controller dihubungkan dengan pemroses dan komponen-komponen lain lewat bus. Controller berbeda-beda, tapi biasanya mempunyai register-register untuk mengendalikannya.

C.2 Sruktur I/O

1. I/O interrupt yaitu I/O kecapatan rendah

2. Struktur DMA yaitu I/O kecapatan tinggi

DMA dibagi menjadi : Third Party DMA dan frist party DMA

D. Interkoneksi Antar Komponen

Disebut BUS dan interkoneksi ini berkaitan dengan tatacara hubungan antarkomponen-komponen sistem komputer.

Bus terdiri dari tiga macam, yaitu:

1. Bus alamat (addres bus)

Untuk memberikan alamat dari memori atau port yang hendak diakses. Bus alamat berisi 16, 20, 24 jalur sinyal paralel atau lebih.

2. Bus data (data bus)

Untuk membaca dan mengirim data dari/ke memori atau port. Bus data berisi 8,16, 32 jalur sinyal paralel atau lebih.

3. Bus kendali (control bus)

Sinyal bus kendali antara lain:

• Memory Read

• Memory Write

• I/O read

• I/O Write

Mekanisme pembacaan :

Untuk membaca data suatu alokasi memori, CPUmengirim alamat memori yang dikehendaki melalui busalamat kemudian mengirim sinyal memory read pada bus kendali. Sinyal memory read memerintahkan keperangkat memori untuk mengeluarkan data padalokasi tersebut ke bus data agar dibaca CPU.

Interkoneksi antar komponen membentuk jenis koneksitas yang populer antara lain :

ISA, EISA, MCA, VESA, PCI dan AGP.

Tingkatan Konsep Komputer

a. Tingkat Konsep Elektronika

Bentuk komputer terdiri atas sejumlah rangkaian komponen elektronika ditambah dengan komponen mekanika, magnetika dan optika.

b. Tingkat Konsep Rangkaian Saklar

Sudah dapat terlihat rangkaian elektronika yangsesungguhnya, yang membentuk banyak saklar yangtersusun secara paralel dan membentuk sekelompoksaklar. (terhubung dan terputus).

c. Tingkat Konsep Transfer Register

Berbagai kelompok sakelar di dalam computer membentuk sejumlah register (Logika, aritmatika, akumulator, indeks, adress register dll)

d. Tingkat Konsep Arsitektur

Sejumlah register tersusun dalam suatu arsitektur tertentu. Prosesor, memory dan satuan komponen lainnya terhubung melalui galur (bus) penghubung.

e. Tingkat Konsep Diagram Blok Arsitektur komputer atau sistem komputer dapat dipetak-petakan ke dalam sejumlah blok (masukan,blok satuan, prosesor pusat, memori, dll.)

Kerja komputer

Kerja komputer pada tingkat konsep, antara lain :

Tingkat konsep diagram blok, berlangsung sebagailalu lintas informasi di dalam dan diantara blokpada sistem komputer
Tingkat transfer register, kerja komputerberlangsung melalui pemindahan rincian informasidi antara register.
Tingkat konsep saklar, kerja komputer berlangsungdalam bentuk terputus dan terhubungnya berbagaisaklar eletronika di dalam sistem komputer.
Kerja komputer pada fungsi komputer, terdiri atas :kegiatan masukan, catatan, pengolahan dan keluaran
Kerja komputer pada rekaman
Sekelompok satuan data direkam ke dalam alatperekaman dalam bentuk berkas data.
Tataolah direkam ke dalam alat perekam danmembentuk berkas tataolah

Eksekusi instruksi

Tahap pemrosesan instruksi :

1. Pemroses membaca instruksi dari memori (fetch)

2. Pemroses mengeksekusi instruksi (execute)

Eksekusi program berisi pengulangan fetch dan execute. Pemrosesan 1 instruksi disebut satu siklus

instruksi. Siklus eksekusi instruksi :