MAKALAH MANAGEMENT DEVICE MATA KULIAH SISTEM OPERASI

MAKALAH MANAGEMENT DEVICE

MATA KULIAH SISTEM OPERASI

FAKULTAS TEKNIK

PRODI SISTEM INFORMASI

 

PENYUSUN

NUR INAYATUL WAFIYA (4116085)

UNIVERSITAS PESANTREN TINGGI DARUL ‘ULUM (UNIPDU)

JOMBANG

2016 

 

KATA PENGANTAR

            Puji Syukur kepada Tuhan Yang Maha Esa, karena berkat pertolongan-Nya kami berhasil menyelesaikan makalah “Manajemen Device (I/O)” ini. Adapun makalah ini disusun untuk memenuhi tugas mata kuliah Sistem Operasi. Dalam makalah ini terkandung definisi serta semua pembahasan tentang Manajemen I/O. Makalah ini di susun supaya para pembaca bisa mengerti dan memahami tentang apa itu Manajemen I/O.

            Dalam penyusunan makalah ini ada banyak pihak yang membantu, untuk itu saya berterimakasih yang sebesar-besarnya kepada semua pihak yang membantu dalam penyusunan makalah ini. Makalah ini masih belum bisa di katakan sempurna karena masih banyak yang masih perlu untuk di perbaiki untuk itu saya harap para pembaca bisa memahami serta memberi saran yang baik. Semoga makalah ini dapat berguna bagi para pembaca dan bagi Dosen mata kuliah Sistem Operasi yang akan memeriksa serta membacanya.

BAB I

PENDAHULUAN

A. Latar Belakang

Sistem Operasi adalah bagian yang sangat penting bagi semua sistem komputer. Secara umum sistem komputer terbagi atas hardware , sistem operasi, program aplikasi, dan user. hardware terdiri atas CPU, memori dan I/O device yang merupakan resource-resource dasar. Program aplikasi berisi compiler, basis data, game dan program-program bisnis, yang merupakan suatu cara atau alat yang mana resource-resource akan di akses untuk menyelesaikan masalah user.

Pekerjaan utama yang paling sering dilakukan oleh sistem computer selain melakukankomputasi adalah Device atau sering dikenal dengan Input/Output (I/O). Dalam kenyataannya, waktu yang digunakan untuk komputasi lebih sedikit dibandingkan waktu untuk I/O. Ditambah lagi dengan banyaknya variasi perangkat I/O sehingga membuat manajemen I/O menjadi komponen yang penting bagi sebuah sistem operasi.

B. Rumusan Masalah

1.      Apakah Manajemen Device I/O?

2.      Apa Struktur Pembentuk Manajemen Device I/O?

3.      Bagaimana Manajemen Device I/O?

C. Tujuan

1.      Untuk memenuhi Tugas Pada Mata Kuliah Sistem Operasi.

2.      Menambah pengetahuan tentang Manajemen Device I/O.

3.       

                                                                          

BAB II

PEMBAHASAN

MANAJEMEN DEVICE I/O

Salah satu tugas sistem operasi adalah mengontrol operasi-operasi peranti input/output (I/O) atau device pada sistem komputer. Selama suatu aplikasi sedang di jalankan, umumnya di perlukan operasi I/O seperti mendapatkan masukkan pengguna dari keyboard ataupun memunculkan hasil pemrosesan kemonitor, akan di proses lebih lanjut oleh prosesor.

Sistem operasi mengontrol operasi peranti I/O dengan mengirim intruksi atau memeriksa status peranti I/O yang bersangkutan. Misalnya operasi pengiriman data keluar ke printer maka sistem operasi harus memeriksa status kesiapan printer untuk melakukan percetakan, kemudian muncul intruksi untuk mulai melakukan pencetakan. Sistem operasi harus menyediakan antar muka yang mudah dan seragam untuk operasi-operasi I/O serta menyembunyikan detail perbedaan operasi antar piranti I/O.Dengan kata lain, sistem operasi perangkat keras dan perangkat lunak dari sistem I/O.

Organisasi sistem I/O

Organisasi Fisik atau Perangkat Keras

1.    Piranti I/O (device)

Peranti-peranti I/O yang terkoneksi ke komputer memiliki karakteristik khas sesuai dengan fungsi dan teknologi yang digunakannya. Peranti I/O dapat berupa komponen elektris maupun mekanik. Contoh peranti I/O seperti monitor, keyboard, mouse, printer, scanner.

2.        Device controller (adapter)

Supaya peranti-peranti I/O dapat dikontrol dan berkomunikasi dengan sistem komputer maka harus ada Device controller yang berfungsi sebagai antarmuka antara peranti I/O dengan sistem internal komputer. Device controller ini merupakan sirkuit digital yang berfungsi mengontrol kerja komponen mekanik ataupun elektris lainnya dari peranti I/O.

3.        Bus I/O

Bios I/O terdiri atas bus data, alamat dan kontrol yang berfungsi menghubungkan device controller dengan elemen internal komputer seperti processor dan memory. Selain itu, terjadi bus I/O lanjutan atau ekspansi , seperti bus paralel, serial, PS2, yang digunakan untuk berkomunikasi dengan peranti I/O yang bersifat mudah dipindah – pindahkan (moveble) dan umumnya terletak diluar kotak komputer.

Sistem perangkat lunak I/O dirancang dalm struktur berlapis dan umumnya terdiri atas lapisan :

1.             Lapisan intterupt handler

Lapisan perangkat lunak ini menangani tejadinya inetrupsi dan pengalihan eksekusi ke rutin penanganan Interupsi, intterupt handler, yang bersesuaian.

2.             Lapisan device driver

Lapisan device driver mengimplementasi secara khusus rincian operasi dari masing – masing jenis pengendali peranti I/O atau device controller. Lapisan device driver merupakan abstraksi

Terhadap operasi peranti I/O yang sangat beragam dan menyediakan antar muka yang seragam untuk peranti I/O yang sejenis.

3.             Lapisan subsistem I/O atau kernel I/O

Lapisan ini menyediakan antar muka atau fungsi I/O yang generik bagi komponen lain sistem operasi maupun aplikasi.

4.             Lapisan Pustaka I/O aplikasi

Lapisan ini mengimplementasi pustaka pengaksesan I/O atau API (aplication programming intervace) bagi aplikasi untuk melakukan operasi I/O.

Organisasi Perangkat Keras
* Piranti I/O*

            Karakteristik yang dapat digunakan sebagai pembeda antara peranti I/O yang satu sama yang lain :

l  Modus Transfer Data

Berdasaarkan kategori ini, peranti I/O dapat dibedakan sebagai peranti I/O dengan modus  transfer per karakter maupun per blok

l  Metode Akses

l  Jadwal Transfer

l  Sharing

l  Kecepatan Akses

l  Modus Operasi

Organisasi Perangkat Keras
* Piranti I/O*

Berdasarkan fungsionalistas:

l  Piranti antarmuka pengguna

            interaksi langsung dengan pengguna.

            misal: keyboard,mouse, monitor, printer

l  Piranti transmisi

            mentransmisikan data ke perangkat komunikasi lainnya.

            misal: NIC dan modem

l  Piranti penyimpanan data

            untuk penyimpanan data

            misal: hardisk, CD-ROM, flashdisk

Organisasi Perangkat Keras
* Device Controller*

l  Sebagai pengendali digital atas piranti I/O

l  Bertanggung jawab atas komunikasi data antara piranti I/O dengan sistem internal komputer

l  Dapat berupa kartu rangkaian digital atau chipset yang biasanya terletak di mainboard

l  Graphics controller, SCSI controller, serial & paralel port controller, dll

Organisasi Perangkat Keras
* Bus I/O*

l  Bus I/O

l  Terdiri atas bus data, alamat dan kontrol

l  Berfungsi menghubungkan device controller dengan elemen internal komputer seperti memori dan prosesor.

l  Terdapat juga bus I/O lanjutan atau ekspansi yang bersifat mudah dipindah-pindah (movable) dan umumnya terletak diluar kotak komputer.

l              misal: bus parallel, serial, PS2

Pengalamatan Piranti I/O

            Setiap piranti I/O butuh diberi alamat khusus untuk membaca dan menulis data.

l  Direct-mapped I/O addressing

            memiliki ruang alamat terpisah dari alamat memori, sehingga ruang alamat piranti I/O dan ruang alamat memori berdiri sendiri-sendiri.

Pengalamatan Piranti I/O

l  Memory-mapped I/O addressing

            piranti I/O memiliki alamat yang merupakan bagian dari ruang alamat memori utama.

Metode Transfer Data

1. Programmed I/O atau pooling

l  prosessor bertanggung jawab atas pemeriksaan selesainya operasi transfer data yang dilakukan oleh device controller.

l  Jika data telah siap, maka prosessor juga bertanggung jawab atas pemindahan data dari atau ke memori utama, karena device controller tidak punya hak akses ke memori utama.

Metode Transfer Data

2.         Interrupt-driven I/O

l  Prosessor hanya bertanggung jawab atas pemindahan data ke atau dari memori utama (hanya memberikan instruksi transfer data)

l  Device controller yang akan memberikan sinyal interupsi jika data sudah tersedia untuk disalinkan ke memori utama.

Metode Transfer Data

3. DMA (Direct Memory Access)

l  Prosessor dibebaskan dari pengontrolan transfer data I/O

l  Sebagai gantinya, diperlukan tambahan perangkat keras DMA controller yang memiliki kendali atas bus internal dan jalur ke memori utama.

Organisasi perangkat lunak sistem I/O

            umumnya terdiri atas lapisan:

l  Lapisan Interrupt Handler

l  Menangani terjadinya interupsi à dialihkan ke interupt handler

l  Lapisan device driver

l  Mengimplementasikan operasi dari masing-masing device controller

l  Lapisan subsistem I/O atau kernel I/O

l  Menyediakan antarmuka atau fungsi I/O bagi SO atau aplikasi

l  Lapisan pustaka I/O aplikasi

l  Mengimplementasikan pustaka pengaksesan I/O atau API (Application Programming Interface) bagi aplikasi untuk melakukan operasi I/O

Tujuan

l  Device Independence

            dengan adanaya lapisan bawah perangkat lunak I/O yaitu interrupt handler dan device driver, maka lapisan diatasnya tidak membutuhkan informasi tentang rincian operasi I/O yang sangat beragam.

            misal: pada saat pembuatan program menyimpan file, tidak perlu membuat berbagai versi program untuk setiap piranti penyimpanan data yang berbeda.

l  Uniform Naming

            penamaan yang seragam untuk file yang disimpan di berbagai jenis media penyimpanan yang berbeda.

            jadi nama berkas yang digunakan tetap sama meskipun disimpan di harddisk, CD, flashdisk atau memori stick.

l  Error Handling

l  Kesalahan ditangani pada semua lapisan perangkat lunak sistem I/O

l  Sedapat mungkin kesalahan baca dikoreksi pada tingkat perangkat keras.

l  Device controller akan menangani kesalahan di tingkat perangkat keras

l  Device driver akan menangani kesalahan di tingkat perangkat lunak.

l  Transfer sinkron vs asinkron

l  Sinkron

l  Suatu proses dikatakan sinkron apabila suatu operasi dapat melanjutkan eksekusinya hanya setelah permintaannya terpenuhi.

l  Transfer dataàProsessor akan berhenti sampai data yang diperlukan tersedia di buffer memori.

l  Asinkron

l  Suatu proses dikatakan Asinkron apabila suatu operasi dapat terus berjalan sekalipun permintaanya belum terpenuhi atau masih sedang diproses

l  Transfer dataà Prosessor memulai transfer data sampai mendapat sinyal bahwa proses transfer data telah selesai.

l  Shareable vs Dedicated device

l  Shareable

l  Jika dapat digunakan oleh beberapa pengguna pada saat bersamaan.

l  Misal: Pembacaan file pada suatu disk oleh sejumlah komputer secara bersamaan pada jaringan.

l  Dedicated

l  Hanya satu pengguna yang dapat menggunakan piranti I/O pada suatu waktu sampai tugasnya selesai.

l   misal: printer.

Lapisan Interrupt Handler

l  Menangani terjadinya interupsi dan pengalihan eksekusi ke interrupt handler.

l  Bertujuan untuk mencapai operasi yang asinkron

l  Dengan adanya fasilitas interupsi, prosessor tidak pernah idle à proses akan berstatus blocked dan prosessor dapat dialokasikan ke proses lain.

Lapisan Device Driver

l  Membantu mencapai ketidaktergantungan dengan keragaman piranti I/O

l  Mengimplementasi secara khusus rincian operasi dari masing-masing device controller. Jadi setiap device controller akan ditangani oleh device driver.

l  Misal: 2 graphics card dari vendor yang berbeda, akan memiliki device driver yang menyediakan fungsi minimal untuk pengaksesan graphic card.

Lapisan subsistem I/O atau kernel I/O

l  Mengimplementasi fungsi-fungsi manajemen

l  Menyediakan keseragaman antarmuka atau fungsi  bagi komponen lain SO atau aplikasi

l  Misal : penamaan piranti I/O, proteksi, pelaporan kesalahan

Lapisan Pustaka I/O

l  Mengimplementasikan pustaka pengaksesan I/O atau API (Application Programming Interface) bagi aplikasi untuk melakukan operasi I/O

l  Memudahkan programmerà karena pengaksesan ke berbagai macam piranti I/O dengan menggunakan operasi yang sama.

l  Misal: pustaka WIN32 sub system yang menyediakan API untuk operasi I/O dan juga operasi grafis pada SO Windows.

Fungsi Manajemen Device

l  Scheduling

l  Jika suatu piranti I/O akan digunakan suatu proses à I/O request

l  Jika sibuk, I/O request akan masuk antrian.

l  Kernel I/O bertugas melakukan penjadwalan.

l  Buffering

l  Menampung sementara data operasi I/O.

l  Data yang hendak ditulis atau dibaca ke piranti I/O disalin terlebih dahulu ke memori utama sebelum dipindahkan ke tujuan akhir.

l  Beberapa keuntungan:

a.   Mengatasi perbedaan kecepatan antar piranti I/O

b.   Mengatasi perbedaan bandwidth transfer

            misal: penyimpanan data dari input keyboard ke harddisk. Model transfer data antara keyboard (per character) dan harddisk (per blok) berbeda, sehingga perlu ditangani.

c.   Menyederhanakan penanganan penyalinan data diantara berbagai macam jenis piranti I/O

l  Caching

l  Karena pengaksesan piranti I/O lebih lambat dibanding pengaksesan memori utama, sehingga akan memperlambat eksekusi proses secara keseluruhan.

l  Pada mekanisme caching, data yang akan diakses dari piranti I/O akan disalin ke cache memory

l  Kemudian kernel I/O akan memeriksa apakah data yang hendak diakses sudah ada atau belum.

l  Spooling

l  Kebanyakan pemakaian piranti I/O bersifat eksklusif, yaitu hanya dapat melayani satu tugas pada suatu waktu.

l  Mekanisme spooling pada sistem multiprogramming:

l  Setiap proses akan tetap mengirim data ke piranti I/O sehingga prosesnya sendiri tidak dalam status blocked. Tapi karena piranti I/O sibuk, maka kernel I/O akan menampung dulu dan menempatkan dalam antrian.

l  Sekalipun program aplikasi yang mengirim data output telah selesai, data yang di-spooling oleh kernel I/O tidak akan hilang.

l  Contoh: printer dan alat pencetak lainnya.

l  Device Reservation

l  Kernel I/O harus memastikan selama pengaksesan piranti I/O (yang bersifat eksklusif) oleh suatu proses, tidak ada intervensi dari proses lainnya,

l  Kernel I/O bertanggung jawab memelihara dan mengaudit status piranti I/O

l  Kernel I/O harus memastikan pemakaian dan reservasi suatu piranti I/O tidak membuat deadlock.

l  Error Handling

l  Data dapat rusak di piranti I/O ataupun dalam proses pengiriman

l  Kernel I/O bertugas menangani kesalahan yang masih dapat diperbaiki dan minimal mencatat serta melaporkan kesalahan kepada user.