Struktur Sistem Komputer

Struktur sebuah sistem komputer dapat dibagi menjadi:

A. Sistem Operasi Komputer.

B. Struktur I/O.

C. Struktur Penyimpanan.

D. Storage Hierarchy

E. Proteksi Perangkat Keras.

A. Pengantar Sistem operasi komputer ( Operating System ).

     Sistem operasi Komputer adalah perangkat lunak komputer atau softwareyang bertugas untuk melakukan kontrol dan manajemen perangkat keras dan juga operasi – operasi dasar sistem, termasuk menjalankan software aplikasi seperti program – program pengolah data yang bisa digunakan untuk mempermudah kegiatan manusia. Sistem Operasi dalam bahasa Inggrisnya disebut Operating System, atau biasa disingkat dengan OS.

      Sistem Operasi komputer merupakan software pada lapisan pertama yang diletakkan pada memori komputer ( memori komputer dalam hal ini ada Hardisk, bukan memory ram) pada saat komputer dinyalakan. Sedangkan sofware – softwarelainnya dijalankan setelah Sistem Operasi Komputer berjalan, dan Sistem Operasiakan melakukan layanan inti umum untuk software – software itu. Layanan inti umum tersebut seperti akses ke disk, manajemen memori, skeduling task, dan antar mukauser. Sehingga masing – masing software tidak perlu lagi melakukan tugas – tugas inti umum tersebut, karena dapat dilayani dan dilakukan oleh Sistem Operasi. Bagian kode yang melakukan tugas – tugas inti dan umum tersebut dinamakan dengan kernel suatu Sistem Operasi.

        Sistem Operasi berfungsi sebagai penghubung antara lapisan hardware danlapisan software. Selain itu, Sistem Operasi komputer juga melakukan semua perintah – perintah penting dalam komputer, serta menjamin aplikasi – aplikasi yang berbeda fungsinya dapat berjalan lancar secara bersamaan tanpa hambatan. Sistem Operasi Komputer menjamin aplikasi perangkat lunak lainnya bisa memakai memori, melakukan input serta output terhadap peralatan lain, dan mempunyai akses kepada sistem file. Jika beberapa aplikasi berjalan secara bersamaan, maka Sistem Operasi Komputer akan mengatur jadwal yang tepat, sehingga sebisa mungkin semua proses pada komputer yang berjalan mendapatkan waktu yang cukup untuk menggunakan CPU dan tidak saling mengganggu dengan perangkat yang lain. Contoh – contoh dari Sistem operasi Komputer misalnya adalah Windows, Linux, MacOS, dan lain – lain.

B. Struktur Input Output

Dua macam tindakan jika ada operasi I/O . Kedua macam tindakan itu adalah:

1. Setelah proses I/O dimulai, kendali akan kembali ke user program saat proses I/O selesai ( Synchronous ). Instruksi wait menyebabkan CPU idle sampai interrupt berikutnya. Akan terjadi Wait loop ( untuk menunggu akses berikutnya ). Paling banyak satu proses I/O yang berjalan dalam satu waktu.

2. Setelah proses I/O dimulai, kendali akan kembali ke user program tanpa menunggu proses I/O selesai (Asynchronous). System call permintaan pada sistem operasi untuk mengizinkan user menunggu sampai I/O selesai.Device – status table mengandung data masukkan untuk tiap I/O device yang menjelaskan tipe, alamat, dan keadaannya. Sistem operasi memeriksa I/O device untuk mengetahui keadaan device dan mengubah tabel untuk memasukkan interrupt. Jika I/O device mengirim/mengambil data ke/dari memory hal ini dikenal dengan nama (Direct Memory Access) DMA.

Gambar. Struktur I/O

C. Struktur Penyimpanan

a. Register

Tempat penyimpanan beberapa buah data volatile yang akan diolah langsung di prosesor yang berkecepatan sangat tinggi. Register ini berada di dalam prosesor dengan jumlah yang sangat terbatas karena fungsinya sebagai tempat perhitungan / komputasi data

b. Cache Memory

Tempat penyimpanan sementara ( volatile ) sejumlah kecil data untuk meningkatkan kecepatan pengambilan atau penyimpanan data di memori oleh prosesor yang berkecepatan tinggi. Dahulu cache disimpan di luar prosesor dan dapat ditambahkan. Misalnya pipeline burst cache yang biasa ada di komputer awal tahun 90 – an. Akan tetapi seiring menurunnya biaya produksi die atau wafer dan untuk meningkatkan kinerja, cache ditanamkan di prosesor. Memori ini biasanya dibuat berdasarkan desain static memory.

c. Random Access Memory ( RAM ) – Main Memory

Tempat penyimpanan sementara sejumlah data volatile yang dapat diakses langsung oleh prosesor. Pengertian langsung di sini berarti prosesor dapat mengetahui alamat data yang ada di memori secara langsung. Sekarang, RAM dapat diperoleh dengan harga yang cukup murah dangan kinerja yang bahkan dapat melewati cache pada komputer yang lebih lama.

d. Extension Memory

Tambahan memory yang digunakan untuk membantu proses-proses dalam komputer, biasanya berupa buffer. Peranan tambahan memori ini sering dilupakan akan tetapi sangat penting artinya untuk efisiensi. Biasanya tambahan memori ini memberi gambaran kasar kemampuan dari perangkat tersebut, sebagai contoh misalnya jumlah VGA memory, soundcard memory.

e. Secondary Storage

Media penyimpanan data yang non-volatile yang dapat 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.

D. Storage Hierarchy

E. Proteksi Perangkat Keras

a. 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 .

Gambar. Dual Mode Operation

b. 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.

Gambar. I/O Protection

c. Memory Protection

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.

Gambar. Memory Protection

d. 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 secarahardware lebih dikenal sebagai System Timer/ CPU Timer . Load Timer juga Privileged Instruction .