Pengenalan Struktur Sistem Komputer

Struktur Sistem Komputer

• Sistem Operasi Komputer.
• Struktur I/O.
• Struktur Penyimpanan.
• Proteksi Perangkat Keras/ Hardware.

Sistem Operasi Komputer

Sekarang sistem komputer multiguna terdiri dari CPU (Central Processing Unit) serta sejumlah device controller yang menyediakan akses ke memori.

Setiap device controller bertugas mengatur perangkat yang tertentu (contohnya disk drive, audio device, dan video display).

Pada saat pertama kali dijalankan atau pada saat boot, terdapat sebuah program awal yang mesti dijalankan. Program awal ini disebut program bootstrap. Program ini berisi semua aspek dari sistem komputer, mulai dari register CPU, device controller, sampai isi memori.

Interupsi merupakan bagian penting dari sistem arsitektur komputer. Setiap sistem komputer memiliki mekanisme yang berbeda. Interupsi bisa terjadi apabila perangkat keras (hardware) atau perangkat lunak (software) minta "dilayani" oleh prosesor. Apabila terjadi interupsi maka prosesor menghentikan proses yang sedang dikerjakannya, kemudian beralih mengerjakan service routine untuk melayani interupsi tersebut. Setelah selesai mengerjakan service routine maka prosesor kembali melanjutkan proses yang tertunda.

Struktur I/O

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

Pada synchronous I/O, kendali dikembalikan ke proses pengguna setelah proses I/O selesai dikerjakan.

Sedangkan pada asynchronous I/O, kendali dikembalikan ke proses pengguna tanpa menunggu proses I/O selesai. Sistem operasi memeriksa I/O device untuk mengetahui keadaan device dan memasukkan interrupt. Jika I/O device mengirim/mengambil data ke/dari memory hal ini dikenal dengan nama Direct Memory Access (DMA).

Interupsi I/O

Interupsi bisa terjadi apabila perangkat keras (hardware) atau perangkat lunak (software) minta "dilayani" oleh prosesor.

Macamnya:            

• Hardware
• Software

Struktur DMA

Direct Memory Access (DMA) suatu metoda penanganan I/O dimana device controller langsung berhubungan dengan memori tanpa campur tangan CPU. Setelah men-set buffers, pointers, dan counters untuk perangkat I/O, device controller mentransfer blok data langsung ke penyimpanan tanpa campur tangan CPU. DMA digunakan untuk perangkat I/O dengan kecepatan tinggi.

Struktur Penyimpanan

• Program komputer harus berada di memori utama (RAM) untuk dapat dijalankan. Memori utama adalah satu-satunya tempat penyimpanan yang dapat diakses secara langsung oleh prosesor.

• Idealnya program dan data secara keseluruhan dapat disimpan dalam memori utama secara permanen. Namun demikian hal ini tidak mungkin karena:

• Ukuran memori utama relatif kecil untuk dapat menyimpan data dan program secara keseluruhan.

• Memori utama bersifat volatile, tidak bisa menyimpan secara permanen.

Memori Utama

• Hanya memori utama dan register merupakan tempat penyimpanan yang dapat diakses secara langsung oleh prosesor. Oleh karena itu instruksi dan data yang akan dieksekusi harus disimpan di memori utama atau register.

• Register yang terdapat dalam prosesor dapat diakses dalam waktu 1 clock cycle. Hal ini menyebabkan register merupakan media penyimpanan dengan akses paling cepat. Untuk mengatasi perbedaan kecepatan, dibuatlah suatu penyangga (buffer) penyimpanan yang disebut cache.

Proteksi Perangkat Keras/ Hardware

• Operasi Dual Mode  
• Proteksi I/O  
• Proteksi Memori

Operasi Dual Mode

• Hal yg bisa dilakukan sistem operasi adalah mengizinkan kita membedakan mode pengeksekusian program.

• Mode yang kita butuhkan ada dua mode operasi yaitu:
  • Mode Monitor
  • .Mode Pengguna.

• Pada perangkat keras akan ada bit atau Bit Mode yang berguna untuk membedakan mode apa yang sedang digunakan dan apa yang sedang dikerjakan. Jika Mode Monitor maka akan benilai 0, dan jika Mode Pengguna maka akan bernilai 1.

• Pada saat boot time, perangkat keras bekerja pada mode monitor dan setelah sistem operasi di-load maka akan mulai masuk ke mode pengguna. Ketika terjadi trap atau interupsi, perangkat keras akan men-switch lagi keadaan dari mode pengguna menjadi mode monitor (terjadi perubahan state menjadi bit 0). Dan akan kembali menjadi mode pengguna jikalau sistem operasi mengambil alih proses dan kontrol komputer (state akan berubah menjadi bit 1).

Proteksi I/O

• Pengguna bisa mengacaukan sistem operasi dengan melakukan instruksi I/O ilegal dengan mengakses lokasi memori untuk sistem operasi

• Untuk mencegahnya, kita menganggap semua instruksi I/O sebagai privilidge instruction sehingga mereka tidak bisa mengerjakan instruksi I/O secara langsung ke memori tapi harus lewat sistem operasi terlebih dahulu.

• Proteksi I/O dikatakan selesai jika pengguna dapat dipastikan tidak akan menyentuh mode monitor.

Proteksi Memori 

• Salah satu proteksi perangkat keras ialah dengan proteksi memori yaitu dengan pembatasan penggunaan memori. Disini diperlukan beberapa istilah yaitu:

• Base Register yaitu alamat memori fisik yang dialokasikan/ boleh digunakan oleh pengguna.

• Limit Register yaitu nilai batas dari alamat memori fisik yang dialokasikan/boleh digunakan oleh pengguna.

• Sebagai contoh sebuah pengguna dibatasi mempunyai base register 300040 dan mempunyai limit register 120900 maka pengguna hanya diperbolehkan menggunakan alamat memori fisik antara 300040 hingga 420940 saja