Cara Belajar Cepat Konversi Bilangan Desimal, Biner, Oktal dan

Heksadesimal

Desimal Biner Oktal Heksadesimal BCD

0 0000 0000 00 00 0000 0000

1 0000 0001 01 01 0000 0001

2 0000 0010 02 02 0000 0010

3 0000 0011 03 03 0000 0011

4 0000 0100 04 04 0000 0100

5 0000 0101 05 05 0000 0101

6 0000 0110 06 06 0000 0110

7 0000 0111 07 07 0000 0111

8 0000 1000 10 08 0000 1000

9 0000 1001 11 09 0000 1001

10 0000 1010 12 0A 0001 0000

11 0000 1011 13 0B 0001 0001

12 0000 1100 14 0C 0001 0010

13 0000 1101 15 0D 0001 0011

14 0000 1110 16 0E 0001 0100

15 0000 1111 17 0F 0001 0101

16 0001 0000 20 10 0001 0110

17 0001 0001 21 11 0001 0111

18 0001 0010 22 12 0001 1000

19 0001 0011 23 13 0001 1001

20 0001 0100 24 14 0010 0000

Table. Tabel BCD

Konversi Bilangan Desimal, Biner, Oktal dan Heksadesimal

Pada momen yang berbahagia ini, saya ingin coba menjabarkan

tahap2 sederhana proses konversi bilangan desimal, biner, oktal

dan heksadesimal

Bilangan desimal adalah bilangan yang menggunakan 10 angka

mulai 0 sampai 9 berturut2. Setelah angka 9, maka angka

berikutnya adalah 10, 11, 12 dan seterusnya. Bilangan desimal

disebut juga bilangan berbasis 10. Contoh penulisan bilangan

desimal : 1710. Ingat, desimal berbasis 10, maka angka 10-lah

yang menjadisubscript pada penulisan bilangan desimal.

Bilangan biner adalah bilangan yang hanya menggunakan 2

angka, yaitu 0 dan 1. Bilangan biner juga disebut bilangan

berbasis 2. Setiap bilangan pada bilangan biner disebut bit,

dimana 1 byte = 8 bit. Contoh penulisan : 1101112.

Bilangan oktal adalah bilangan berbasis 8, yang menggunakan

angka 0 sampai 7. Contoh penulisan : 178.

Bilangan heksadesimal, atau bilangan heksa, atau bilangan basis

16, menggunakan 16 buah simbol, mulai dari 0 sampai 9,

kemudian dilanjut dari A sampai F. Jadi, angka A sampai F

merupakan simbol untuk 10 sampai 15. Contoh penulisan : C516.

Hmm.. Sepertinya prolognya sudah cukup. Lanjut ke proses

kalkulasi… 8)

Saya langsung saja ambil sebuah contoh bilangan desimal yang

akan dikonversi ke biner. Setelah itu, akan saya lakukan konversi

masing2 bilangan desimal, biner, oktal dan heksadesimal.

Misalkan bilangan desimal yang ingin saya konversi adalah 2510.

Maka langkah yang dilakukan adalah membagi tahap demi tahap

angka 2510 tersebut dengan 2, seperti berikut :

25 : 2 = 12,5

Jawaban di atas memang benar, tapi bukan tahapan yang kita

inginkan. Tahapan yang tepat untuk melakukan proses konversi

ini sebagai berikut :

25 : 2 = 12 sisa 1. —–> Sampai disini masih mengerti kan?

Langkah selanjutnya adalah membagi angka 12 tersebut dengan

2 lagi. Hasilnya sebagai berikut :

12 : 2 = 6 sisa 0. —–> Ingat, selalu tulis sisanya.

Proses tersebut dilanjutkan sampai angka yang hendak dibagi

adalah 0, sebagai berikut :

25 : 2 = 12 sisa 1.

12 : 2 = 6 sisa 0.

6 : 2 = 3 sisa 0.

3 : 2 = 1 sisa 1.

1 : 2 = 0 sisa 1.

0 : 2 = 0 sisa 0…. (end)

Nah, setelah didapat perhitungan tadi, pertanyaan berikutnya

adalah, hasil konversinya yang mana? Ya, hasil konversinya

adalah urutan seluruh sisa-sisa perhitungan telah diperoleh,

dimulai dari bawah ke atas.

Maka hasilnya adalah 0110012. Angka 0 di awal tidak perlu

ditulis, sehingga hasilnya menjadi 110012. Sip?

Lanjut…..sekarang saya akan menjelaskan konversi bilangan

desimal ke oktal.

Proses konversinya mirip dengan proses konversi desimal ke

biner, hanya saja kali ini pembaginya adalah 8. Misalkan angka

yang ingin saya konversi adalah 3310. Maka :

33 : 8 = 4 sisa 1.

4 : 8 = 0 sisa 4.

0 : 8 = 0 sisa 0….(end)

Hasilnya? Coba tebak…418!!!

Sekarang tiba waktunya untuk mengajarkan proses konversi

desimal ke heksadesimal…

Seperti biasa, langsung saja ke contoh. Hehe…

Misalkan bilangan desimal yang ingin saya ubah adalah 24310.

Untuk menghitung proses konversinya, caranya sama saja

dengan proses konversi desimal ke biner, hanya saja kali ini

angka pembaginya adalah 16. Maka :

243 : 16 = 15 sisa 3.

15 : 16 = 0 sisa F. —-> ingat, 15 diganti jadi F..

0 : 16 = 0 sisa 0….(end)

Nah, maka hasil konversinya adalah F316. Mudah, bukan? 8)

Fiuh..Lanjut lagi…

Sekarang kita beralih ke konversi bilangan biner ke desimal.

Proses konversi bilangan biner ke bilangan desimal adalah proses

perkalian setiap bit pada bilangan biner dengan perpangkatan 2,

dimana perpangkatan 2 tersebut berurut dari kanan ke kiri bit

bernilai 2o sampai 2n.

Langsung saja saya ambil contoh bilangan yang merupakan hasil

perhitungan di atas, yaitu 110012. Misalkan bilangan tersebut

saya ubah posisinya mulai dari kanan ke kiri menjadi seperti ini.

1

0

0

1

1

Nah, saatnya mengalikan setiap bit dengan perpangkatan 2.

Ingat, perpangkatan 2 tersebut berurut mulai dari 2o sampai 2n,

untuk setiap bit mulai dari kanan ke kiri. Maka :

1 ——> 1 x 2o = 1

0 ——> 0 x 21 = 0

0 ——> 0 x 22 = 0

1 ——> 1 x 23 = 8

1 ——> 1 x 24 = 16 —> perhatikan nilai perpangkatan 2 nya

semakin ke bawah semakin besar

Maka hasilnya adalah 1 + 0 + 0 + 8 + 16 = 2510.

Nah, bandingkan hasil ini dengan angka desimal yang saya ubah

ke biner di awal tadi. Sama bukan?

Sudah ini, sudah itu, sekarang….nah, konversi bilangan biner ke

oktal. hehe…siap?

Untuk merubah bilangan biner ke bilangan oktal, perlu

diperhatikan bahwa setiap bilangan oktal mewakili 3 bitdari

bilangan biner. Maka jika kita memiliki bilangan biner 1101112

yang ingin dikonversi ke bilangan oktal, langkah pertama yang

kita lakukan adalah memilah-milah bilangan biner tersebut,

setiap bagian 3 bit, mulai dari kanan ke kiri, sehingga menjadi

seperti berikut :

110 dan 111

Sengaja saya buat agak berjarak, supaya lebih mudah

dimengerti. Nah, setelah dilakukan proses pemilah2an seperti ini,

dilakukan proses konversi ke desimal terlebih dahulu secara

terpisah. 110 dikonversi menjadi 6, dan 111 dikonversi menjadi 7.

Hasilnya kemudian digabungkan, menjadi 678, yang merupakan

bilangan oktal dari 1101112… 8)

“Tapi, itu kan kebetulan bilangan binernya pas 6 bit. Jadi

dipilah2 3 pun masih pas. Gimana kalau bilangan binernya,

contohnya, 5 bit?” Hehe…Gampang..Contohnya 110012. 5 bit

kan? Sebenarnya pemilah2an itu dimulai dari kanan ke kiri. Jadi

hasilnya 11 dan 001. Ini kan sebenarnya sudah bisa masing2

diubah ke dalam bentuk desimal. Tapi kalau mau menambah

kenyamanan di mata, tambahin aja 1 angka 0 di depannya. Jadi

0110012. Tidak akan merubah hasil perhitungan kok. Tinggal

dipilah2 seperti tadi. Okeh?

Selanjutnya adalah konversi bilangan biner ke heksadesimal.

Hmm…sebagai contoh, misalnya saya ingin ubah 111000102 ke

bentuk heksadesimal. Proses konversinya juga tidak begitu rumit,

hanya tinggal memilahkan bit2 tersebut menjadi kelompok2 4 bit.

Pemilahan dimulai dari kanan ke kiri, sehingga hasilnya sbb :

1110 dan 0010

Nah, coba lihat bit2 tersebut. Konversilah bit2 tersebut ke

desimal terlebih dahulu satu persatu, sehingga didapat :

1110 = 14 dan 0010 = 2

Nah, ingat kalau 14 itu dilambangkan apa di heksadesimal? Ya,

14 dilambangkan dengan E16.

Dengan demikian, hasil konversinya adalah E216.

Seperti tadi juga, gimana kalau bilangan binernya tidak

berjumlah 8 bit? Contohnya 1101012? Yaa…Seperti tadi juga,

tambahin aja 0 di depannya. Tidak akan memberi pengaruh apa2

kok ke hasilnya. Jadi setelah ditambah menjadi 001101012.

Selanjutnya, sudah gampang kan?

Selanjutnya, konversi bilangan oktal ke desimal. Hal ini tidak

terlalu sulit. Tinggal kalikan saja setiap bilangan dengan

perpangkatan 8. Contoh, bilangan oktal yang akan dikonversi

adalah 718. Maka susunannya saya buat menjadi demikian :

1

7

dan proses perkaliannya sbb :

1 x 8o = 1

7 x 81 = 56

Maka hasilnya adalah penjumlahan 1 + 56 = 5710.

Habis konversi oktal ke desimal, maka saat ini giliran oktal ke

biner. Hehe..

Langsung ke contoh. Misalkan saya ingin mengubah bilangan

oktal 578 ke biner. Maka langkah yang saya lakukan adalah

melakukan proses konversi setiap bilangan tersebut masing2 ke 3

bit bilangan biner. Nah, angka 5 jika dikonversi ke biner

menjadi….? 1012. Sip. Nah, 7, jika dikonversi ke biner

menjadi…? 1112. Mantap. Maka hasilnya adalah 1011112. Jamin

benar deh….

Hmm…berarti…sekarang giliran konversi oktal ke

heksadesimal.

Untuk konversi oktal ke heksadesimal, kita akan membutuhkan

perantara, yaitu bilangan biner. Maksudnya? Maksudnya adalah

kita konversi dulu oktal ke biner, lalu konversikan nilai biner

tersebut ke nilai heksadesimalnya. Nah, baik yang konversi oktal

ke biner maupun biner ke heksadesimal kan udah dijelaskan.

Coba buktikan, bahwa bilangan oktal 728 jika dikonversi ke

heksadesimal menjadi 3A16. Bisa kan? Bisa dong…

Selanjutnya adalah konversi bilangan heksadesimal ke desimal.

Untuk proses konversi ini, caranya sama saja dengan proses

konversi biner ke desimal, hanya saja kali ini perpangkatan yang

digunakan adalah perpangkatan 16, bukan perpangkatan 2.

Sebagai contoh, saya akan melakukan konversi bilangan heksa

C816 ke bilangan desimal. Maka saya ubah dulu susunan

bilangan heksa tersebut, mulai dari kanan ke kiri, sehingga

menjadi sebagai berikut :

8

C

dan kemudian dilakukan proses perkalian dengan perpangkatan

16, sebagai berikut :

8 x 16o = 8

C x 161 = 192 ——> ingat, C16 merupakan lambang dari 1210

Maka diperolehlah hasil konversinya bernilai 8 + 192 = 20010.

Tutorial berikutnya, konversi dari heksadesimal ke biner.

Dalam proses konversi heksadesimal ke biner, setiap simbol

dalam heksadesimal mewakili 4 bit dari biner. Misalnya saya

ingin melakukan proses konversi bilangan heksa B716 ke

bilangan biner. Maka setiap simbol di bilangan heksa tersebut

saya konversi terpisah ke biner. Ingat, B16 merupakan simbol

untuk angka desimal 1110. Nah, desimal 1110 jika dikonversi ke

biner menjadi 10112, sedangkan desimal 710 jika dikonversi ke

biner menjadi 01112. Maka bilangan binernya adalah 101101112,

atau kalau dibuat ilustrasinya seperti berikut ini :

B 7 —-> bentuk heksa

11 7 —-> bentuk desimal

1011 0111 —-> bentuk biner

Hasilnya disatukan, sehingga menjadi 101101112. Understood?

Yang terakhir adalah konversi heksadesimal ke oktal.

Nah, sama seperti konversi oktal ke heksadesimal, kita

membutuhkan bantuan bilangan biner. Lakukan terlebih dahulu

konversi heksadesimal ke biner, lalu konversikan nilai biner

tersebut ke oktal. Sebagai latihan, buktikan bahwa nilai

heksadesimal E716 jika dikonversi ke oktal menjadi 3478.

Hehe…Kamu bisa!!!

1. Konversi Bilangan Desimal ke Biner

Gunakan pembagian dengan 2 secara suksesif sampai sisanya = 0.

Sisa-sisa pembagian membentuk jawaban, yaitu sisa yang

pertama akan menjadi least significant bit (LSB) dan sisa yang

terakhir menjadi most significant bit (MSB).

Contoh:

*) 179(D)=. . . . . . .(B)

179 / 2 = 89 sisa 1 (LSB)

/ 2 = 44 sisa 1

/ 2 = 22 sisa 0

/ 2 = 11 sisa 0

/ 2 = 5 sisa 1

/ 2 = 2 sisa 1

/ 2 = 1 sisa 0

/ 2 = 0 sisa 1 (MSB)

Hasil: 10110011(B)

2. Konversi Bilangan Desimal ke Oktal

Konversi bilangan desimal bulat ke bilangan oktal: pembagian

dengan 8 secara suksesif sampai sisanya = 0

Contoh:

*) 179 (D)=. . . . . .(O)

179 / 8 = 22 sisa 3 (LSB)

/ 8 = 2 sisa 6

/ 8 = 0 sisa 2 (MSB)

Hasilnya : 263(O)

3. Konversi Bilangan Desimal ke Hexadesimal

Konversi bilangan desimal bulat ke bilangan hexadesimal:

Gunakan pembagian dengan 16 secara suksesif sampai sisanya =

0. Sisa-sisa pembagian membentuk jawaban.

Contoh:

*) 179 (D)=. . . . . . (H)

179 / 16 = 11 sisa 3

/ 16 = 0 sisa 11

Hasilnya : 11 dan 3, Dalam Bilangan Hexa 11=B jadi --> B3(H)

4. Konversi Bilangan Biner ke Desimal

Proses konversi bilangan biner ke bilangan desimal adalah proses

perkalian setiapdigit pada bilangan biner dengan perpangkatan

2, dimana perpangkatan 2 tersebut berurut dari kanan ke kiri

digit bernilai 20 sampai 2n.

Langsung saja saya ambil contoh yaitu 11001. Misalkan bilangan

tersebut saya ubah posisinya mulai dari kanan ke kiri menjadi

seperti ini.

1

0

0

1

1

Nah, saatnya mengalikan setiapdengan perpangkatan 2. Ingat,

perpangkatan 2 tersebut berurut mulai dari 2sampai 2, untuk

setiapmulai dari kanan ke kiri. Maka :

1 ——> 1 x 2= 1

0 ——> 0 x 2= 0

0 ——> 0 x 2= 0

1 ——> 1 x 2= 8

1 ——> 1 x 2= 16 —> perhatikan nilai perpangkatan 2 nya

semakin ke bawah semakin besar

Maka hasilnya adalah 1 + 0 + 0 + 8 + 16 = 2510.

5. Konversi Bilangan Oktal ke Desimal

Hal ini tidak terlalu sulit. Tinggal kalikan saja setiap bilangan

dengan perpangkatan 8. Contoh, bilangan oktal yang akan

dikonversi adalah 71. Maka susunannya saya buat menjadi

demikian :

1

7

dan proses perkaliannya sbb :

1 x 80= 1

7 x 81= 56

Maka hasilnya adalah penjumlahan 1 + 56 = 57.

6. Konversi Bilangan Hexadesimal ke Desimal

Untuk proses konversi ini, caranya sama saja dengan proses

konversi biner ke desimal, hanya saja kali ini perpangkatan yang

digunakan adalah perpangkatan 16, bukan perpangkatan 2.

Sebagai contoh, saya akan melakukan konversi bilangan heksa

C8ke bilangan desimal. Maka saya ubah dulu susunan bilangan

heksa tersebut, mulai dari kanan ke kiri, sehingga menjadi

sebagai berikut :

8

C

dan kemudian dilakukan proses perkalian dengan perpangkatan

16, sebagai berikut :

8 x 160= 8

C x 161= 192 ——> ingat, Cmerupakan lambang dari 1210

Maka diperolehlah hasil konversinya bernilai 8 + 192 = 20010.

7. Konversi Bilangan Biner ke Oktal

Untuk mengkonversi bilangan biner ke bilangan oktal, lakukan

pengelompokan 3 digit bilangan biner

Contoh:

konversikan 101100112 ke bilangan oktal

Jawab : 10 | 110 | 011

2 6 3

Jadi 101100112 = 2638

8. Konversi Bilangan Oktal ke Biner

Sebaliknya untuk mengkonversi Bilangan Oktal ke Biner yang

harus dilakukan adalah terjemahkan setiap digit bilangan oktal

ke 3 digit bilangan biner.

Contoh:

Konversikan 2638 ke bilangan biner.

Jawab: 2 6 3

010 110 011

Jadi 2638 = 0101100112 Karena 0 didepan tidak ada artinya kita

bisa menuliskan 101100112

9. Konversi Bilangan Biner ke Hexadesimal

Untuk mengkonversi bilangan biner ke bilangan hexadesimal,

lakukan pengelompokan 4 digit bilangan

biner dari posisi LSB sampai ke MSB

Contoh:

konversikan 10110011(B) ke bilangan heksadesimal

Jawab : 1011 0011

B 3

Jadi 10110011(B) = B3(H)

10. Konversi Bilangan Hexadesimal ke Biner

Dalam proses konversi heksadesimal ke biner, setiap simbol

dalam heksadesimal mewakili 4dari biner. Misalnya saya ingin

melakukan proses konversi bilangan heksa B7ke bilangan biner.

Maka setiap simbol di bilangan heksa tersebut saya konversi

terpisah ke biner. Ingat, Bmerupakan simbol untuk angka

desimal 1110. Nah, desimal 11jika dikonversi ke biner menjadi

1011, sedangkan desimal 7jika dikonversi ke biner menjadi 0111.

Maka bilangan binernya adalah 101101112, atau kalau dibuat

ilustrasinya seperti berikut ini :

B 7 —-> bentuk heksa

11 7 —-> bentuk desimal

1011 0111 —-> bentuk biner

Hasilnya disatukan, sehingga menjadi 10110111.

11. Konversi Bilangan Oktal ke Hexadesimal

Untuk konversi bilangan ini kita konversikan dulu ke biner, baru

kemudian dari biner ke Hexa.

Contoh:

472(O)= ..............(H)

4 7 2

100 | 111 | 010 ==> 100111010 (B)

==> 1 | 0011 | 1010

1 3 10 ==> 13A(H)

12. Konversi Bilangan Hexadesimal ke Oktal

Sama halnya dengan konversi dari Oktal ke Hexadesimal, kita

konversikan ke biner terlebih dahulu. Contoh:

7FD(H)=.............(O)

7 F=15 D=13 111 | 1111 | 1101 ==> 11111111101 (B)

==> 11 | 111 | 111 | 101 3 7 7 5 ==> 3775

Perangkat Keras Komputer (Hardwere) Pengertian dan

Fungsi

Pengertian perangkat keras komputer dan fungsi-fungsinya.

Menurut wikipedia perangkat keras komputer atau hardware

adalah perangkat pada komputer yang berbentuk fisik (dapat

disentuh). Perangkat komputer sendiri dibedakan menjadi dua

yaitu perangkat keras dan perangkat lunak istilah asingnya yaitu

Hardware (perangkat keras) dan Software (Perangkat lunak).

Harware sendiri berfungsi dengan baik dikarenakan adanya

software sebagai sistem yang menjalankanya.

Agar proses pembelajaran mengenai komputer lebih terarah

adapun pengelompokan harware agar lebih mudah sesuai dengan

fungsinya pada komputer. Berikut ini pengelompokan perangkat

keras komputer agar lebih mudah dipahami:

1. Input Device : Perangkat input / masukan

2. Process Device : Perangkat yang menjalankan proses sistem

komputer

3. Output Device : Perangkat output / keluaran, menghubungkan

sistem keluar

4. Storage Device : Perangkat untuk menyimpan

Berikut ini adalah penjelasan lebih lengkap masing-masing

pengelompokan tersebut:

INPUT DEVICE

Input device merupakan perangkat komputer yang memiliki fungsi

sebagai input atau masukan, baik itu perintah maupun koneksi

kedalam sistem komputer. Ada beberapa perangkat yang masuk

kategori input device, diantaranya adalah:

Keyboard : berfungsi untuk mengetik huruf an angka serta

perintah pada komputer Mouse : berfungsi untuk menjalankan perintah klik kiri dan

klik kanan, menggerakkan pointer, serta menjalankan perintah dengan klik

Touchpad : Touchpad berfungsi layaknya mouse, touchpad ini biasanya sebagai pengganti mouse dan biasa di jumpai pada laptop.

Masih banyak lagi perangkat lainya seperti joystik, scanner, voice

recognizer, dan lain-lain.

PROCESS DEVICE

Perangkat ini merupakan perangkat yang berhubungan dengan

fungsi pemrosesan dalam komputer itu sendiri.

CPU / Processor : merupakan singkatan dari central processing unit atau yang juga dikenal dengan istilah processor adalah bagian terpenting yang menjalankan sistem komputer. Bisa di ibaratkan sebagai otak pada komputer.

Memori / RAM (random access Memory) : Memori merupakan perangkat yang menyimpan proses kinerja komputer untuk sementara. Sehingga membuat pengaksesan data yang sama lebih cepat. Maka dari itu RAM besar berpegaruh pada kecepatan komputer.

Motherboard : Merupakan perangkat yang menghubungkan perangkat keras komputer antara satu dan yang lain.

VGA Card (Video Graphic Array) : Biasa juga disebut kartu grafis yang berfugsi untuk memberikan tampilan berkualitas pada layar komputer. Biasanya setiap mainbord sudah

memiliki VGA bawaan, namun untuk kualitas beresolusi tinggi yang jernih VGA Card sangat diperlukan.

Power Supply: berfungsi untuk menghantarkan aruslistrik sebagai pengontrol besarnya voltasi yang masuk ke komputer.

Casing Unit: Merupakan tempat dimana semua perangkat disatukan.

OUTPUT DEVICE

Output device merupakan perangkat komputer yang memberikan

output/keluaran, baik berupa tampilan visual, suara, maupun

tampilan cetak, dan lain sebagainya. Adapun yang termasuk output

device adalah:

Monitor/ Lcd Monitor : berfungsi untuk menampilkan proses

komputer dalam bentuk visual/ gambar Speaker : befungsi untuk mengeluarkan suara dari komputer Printer : untuk mencetak pada media kertas, dan sebagainya

STORAGE DEVICE

Peragkat keras komputer yang berfungsi sebagai media

penyimpanan untuk menyimpan data-data komputer.

Hardisk : Perangkat penyimpanan utama pada komputer,

biasanya tampil di komputer dengan sebutad Drive :C, Drive D, dan seterusnya. Tergantung pembagian partisinya.

Floppy Disk : Biasa dikenal dengan sebutan disket, merupakan penyimpanan luar pertama, sangat populer semasa sitem DOS, lotus123, sistem komputer jaman dulu. Sekarang sudah jarang dijumpai dan mulai tergantikan oleh CD/DVD dan Flashdisk.

CD/DVD : Penyimpanan ekternal berbentuk piringan yang bisa menyimpan data.

Flashdisk : Perangkat penyimpanan eksternal yang saatini paling banyak digunakan karena bisa menyimpan dan menghapus data.

Kernel (ilmu komputer)

Dalam ilmu komputer, kernel adalah suatu perangkat lunak yang

menjadi bagian utama dari sebuah sistem operasi. Tugasnya

melayani bermacam program aplikasi untuk mengakses

perangkat keras komputer secara aman.

Karena akses terhadap perangkat keras terbatas, sedangkan ada

lebih dari satu program yang harus dilayani dalam waktu yang

bersamaan, maka kernel juga bertugas untuk mengatur kapan

dan berapa lama suatu program dapat menggunakan satu bagian

perangkat keras tersebut. Hal tersebut dinamakan sebagai

multiplexing.

Akses kepada perangkat keras secara langsung merupakan

masalah yang kompleks, oleh karena itu kernel biasanya

mengimplementasikan sekumpulan abstraksi hardware.

Abstraksi-abstraksi tersebut merupakan sebuah cara untuk

menyembunyikan kompleksitas, dan memungkinkan akses

kepada perangkat keras menjadi mudah dan seragam. Sehingga

abstraksi pada akhirnya memudahkan pekerjaan programer.

Untuk menjalankan sebuah komputer kita tidak harus

menggunakan kernel sistem operasi. Sebuah program dapat saja

langsung diload dan dijalankan di atas mesin 'telanjang'

komputer, yaitu bilamana pembuat program ingin melakukan

pekerjaannya tanpa bantuan abstraksi perangkat keras atau

bantuan sistem operasi. Teknik ini digunakan oleh komputer

generasi awal, sehingga bila kita ingin berpindah dari satu

program ke program lain, kita harus mereset dan meload

kembali program-program tersebut.

== Beberapa desain kernel ==

Beberapa desain kernel sistem operasi

Sebuah kernel sistem operasi tidak harus ada dan dibutuhkan

untuk menjalankan sebuah komputer. Program dapat langsung

dijalankan secara langsung di dalam sebuah mesin (contohnya

adalah CMOS Setup) sehingga para pembuat program tersebut

membuat program tanpa adanya dukungan dari sistem operasi

atau hardware abstraction. Cara kerja seperti ini, adalah cara

kerja yang digunakan pada zaman awal-awal dikembangkannya

komputer (pada sekitar tahun 1950). Kerugian dari

diterapkannya metode ini adalah pengguna harus melakukan

reset ulang komputer tersebut dan memuatkan program lainnya

untuk berpindah program, dari satu program ke program

lainnya. Selanjutnya, para pembuat program tersebut membuat

beberapa komponen program yang sengaja ditinggalkan di dalam

komputer, seperti halnya loader atau debugger, atau dimuat dari

dalam ROM (Read-Only Memory). Seiring dengan

perkembangan zaman komputer yang mengalami akselerasi yang

signifikan, metode ini selanjutnya membentuk apa yang disebut

dengan kernel sistem operasi.

Selanjutnya, para arsitek sistem operasi mengembangkan kernel

sistem operasi yang pada akhirnya terbagi menjadi empat bagian

yang secara desain berbeda, sebagai berikut:

Kernel monolitik. Kernel monolitik mengintegrasikan banyak

fungsi di dalam kernel dan menyediakan lapisan abstraksi perangkat keras secara penuh terhadap perangkat keras yang berada di bawah sistem operasi.

Mikrokernel. Mikrokernel menyediakan sedikit saja dari abstraksi perangkat keras dan menggunakan aplikasi yang berjalan di atasnya—yang disebut dengan server—untuk melakukan beberapa fungsionalitas lainnya.

Kernel hibrida. Kernel hibrida adalah pendekatan desain microkernel yang dimodifikasi. Pada hybrid kernel, terdapat beberapa tambahan kode di dalam ruangan kernel untuk meningkatkan performanya.

Exokernel. Exokernel menyediakan hardware abstraction secara minimal, sehingga program dapat mengakses hardware secara langsung. Dalam pendekatan desain exokernel, library yang dimiliki oleh sistem operasi dapat melakukan abstraksi

yang mirip dengan abstraksi yang dilakukan dalam desain monolithic kernel.

Kernel monolitik

Pendekatan kernel monolitik didefinisikan sebagai sebuah

antarmuka virtual yang berada pada tingkat tinggi di atas

perangkat keras, dengan sekumpulan primitif atau system call

untuk mengimplementasikan layanan-layanan sistem operasi,

seperti halnya manajemen proses, konkurensi (concurrency), dan

manajemen memori pada modul-modul kernel yang berjalan di

dalam mode supervisor.

Meskipun jika setiap modul memiliki layanan operasi-operasi

tersebut terpisah dari modul utama, integrasi kode yang terjadi

di dalam monolithic kernel sangatlah kuat, dan karena semua

modul berjalan di dalam address space yang sama, sebuah bug

dalam salah satu modul dapat merusak keseluruhan sistem. Akan

tetapi, ketika implementasi dilakukan dengan benar, integrasi

komponen internal yang sangat kuat tersebut justru akan

mengizinkan fitur-fitur yang dimiliki oleh sistem yang berada di

bawahnya dieksploitasi secara efektif, sehingga membuat sistem

operasi dengan monolithic kernel sangatlah efisien—meskipun

sangat sulit dalam pembuatannya.

Pada sistem operasi modern yang menggunakan monolithic

kernel, seperti halnya Linux, FreeBSD, Solaris, dan Microsoft

Windows, dapat memuat modul-modul yang dapat dieksekusi

pada saat kernel tersebut dijalankan sehingga mengizinkan

ekstensi terhadap kemampuan kernel sesuai kebutuhan, dan

tentu saja dapat membantu menjaga agar kode yang berjalan di

dalam ruangan kernel (kernel-space) seminim mungkin.

Di bawah ini ada beberapa sistem operasi yang menggunakan

Monolithic kernel:

Kernel sistem operasi UNIX tradisional, seperti halnya kernel dari sistem operasi UNIX keluarga BSD (NetBSD, BSD/I, FreeBSD, dan lainnya).

Kernel sistem operasi GNU/Linux, Linux. Kernel sistem operasi Windows (versi 1.x hingga 4.x; kecuali

Windows NT).

Mikrokernel

Pendekatan mikrokernel berisi sebuah abstraksi yang sederhana

terhadap hardware, dengan sekumpulan primitif atau system call

yang dapat digunakan untuk membuat sebuah sistem operasi

agar dapat berjalan, dengan layanan-layanan seperti manajemen

thread, komunikasi antar address space, dan komunikasi antar

proses. Layanan-layanan lainnya, yang biasanya disediakan oleh

kernel, seperti halnya dukungan jaringan, pada pendekatan

microkernel justru diimplementasikan di dalam ruangan

pengguna (user-space), dan disebut dengan server.

Server atau disebut sebagai peladen adalah sebuah program,

seperti halnya program lainnya. Server dapat mengizinkan sistem

operasi agar dapat dimodifikasi hanya dengan menjalankan

program atau menghentikannya. Sebagai contoh, untuk sebuah

mesin yang kecil tanpa dukungan jaringan, server jaringan

(istilah server di sini tidak dimaksudkan sebagai komputer pusat

pengatur jaringan) tidak perlu dijalankan. Pada sistem operasi

tradisional yang menggunakan monolithic kernel, hal ini dapat

mengakibatkan pengguna harus melakukan rekompilasi

terhadap kernel, yang tentu saja sulit untuk dilakukan oleh

pengguna biasa yang awam.

Dalam teorinya, sistem operasi yang menggunakan microkernel

disebut jauh lebih stabil dibandingkan dengan monolithic kernel,

karena sebuah server yang gagal bekerja, tidak akan

menyebabkan kernel menjadi tidak dapat berjalan, dan server

tersebut akan dihentikan oleh kernel utama. Akan tetapi, dalam

prakteknya, bagian dari system state dapat hilang oleh server

yang gagal bekerja tersebut, dan biasanya untuk melakukan

proses eksekusi aplikasi pun menjadi sulit, atau bahkan untuk

menjalankan server-server lainnya.

Sistem operasi yang menggunakan microkernel umumnya secara

dramatis memiliki kinerja di bawah kinerja sistem operasi yang

menggunakan monolithic kernel. Hal ini disebabkan oleh adanya

overhead yang terjadi akibat proses input/output dalam kernel

yang ditujukan untuk mengganti konteks (context switch) untuk

memindahkan data antara aplikasi dan server.

Beberapa sistem operasi yang menggunakan microkernel:

IBM AIX, sebuah versi UNIX dari IBM Amoeba, sebuah kernel yang dikembangkan untuk tujuan

edukasi Kernel Mach, yang digunakan di dalam sistem operasi

GNU/Hurd, NexTSTEP, OPENSTEP, dan Mac OS/X Minix, kernel yang dikembangkan oleh Andrew Tanenbaum

untuk tujuan edukasi Symbian OS, sebuah sistem operasi yang populer digunakan

pada hand phone, handheld device, embedded device, dan PDA Phone.

Kernel hibrida

Kernel hibrida aslinya adalah mikrokernel yang memiliki kode

yang tidak menunjukkan bahwa kernel tersebut adalah

mikrokernel di dalam ruangan kernel-nya. Kode-kode tersebut

ditaruh di dalam ruangan kernel agar dapat dieksekusi lebih

cepat dibandingkan jika ditaruh di dalam ruangan user. Hal ini

dilakukan oleh para arsitek sistem operasi sebagai solusi awal

terhadap masalah yang terjadi di dalam mikrokernel: kinerja.

Beberapa orang banyak yang bingung dalam membedakan

antara kernel hibrida dan kernel monolitik yang dapat memuat

modul kernel setelah proses booting, dan cenderung

menyamakannya. Antara kernel hibrida dan kernel monolitik

jelas berbeda. Kernel hibrida berarti bahwa konsep yang

digunakannya diturunkan dari konsep desain kernel monolitik

dan mikrokernel. Kernel hibrida juga memiliki secara spesifik

memiliki teknologi pertukaran pesan (message passing) yang

digunakan dalam mikrokernel, dan juga dapat memindahkan

beberapa kode yang seharusnya bukan kode kernel ke dalam

ruangan kode kernel karena alasan kinerja.

Di bawah ini adalah beberapa sistem operasi yang menggunakan

kernel hibrida:

BeOS, sebuah sistem operasi yang memiliki kinerja tinggi untuk aplikasi multimedia.

Novell NetWare, sebuah sistem operasi yang pernah populer sebagai sistem operasi jaringan berbasis IBM PC dan kompatibelnya.

Microsoft Windows NT (dan semua keturunannya).

Exokernel

Sebenarnya, Exokernel bukanlah pendekatan kernel sistem

operasi yang umum—seperti halnya microkernel atau monolithic

kernel yang populer, melainkan sebuah struktur sistem operasi

yang disusun secara vertikal.

Ide di balik exokernel adalah untuk memaksa abstraksi yang

dilakukan oleh developer sesedikit mungkin, sehingga membuat

mereka dapat memiliki banyak keputusan tentang abstraksi

hardware. Exokernel biasanya berbentuk sangat kecil, karena

fungsionalitas yang dimilikinya hanya terbatas pada proteksi dan

penggandaan sumber daya.

Kernel-kernel klasik yang populer seperti halnya monolithic dan

microkernel melakukan abstraksi terhadap hardware dengan

menyembunyikan semua sumber daya yang berada di bawah

hardware abstraction layer atau di balik driver untuk hardware.

Sebagai contoh, jika sistem operasi klasik yang berbasis kedua

kernel telah mengalokasikan sebuah lokasi memori untuk sebuah

hardware tertentu, maka hardware lainnya tidak akan dapat

menggunakan lokasi memori tersebut kembali.

Exokernel mengizinkan akses terhadap hardware secara

langsung pada tingkat yang rendah: aplikasi dan abstraksi dapat

melakukan request sebuah alamat memori spesifik baik itu

berupa lokasi alamat physical memory dan blok di dalam hard

disk. Tugas kernel hanya memastikan bahwa sumber daya yang

diminta itu sedang berada dalam keadaan kosong—belum

digunakan oleh yang lainnya—dan tentu saja mengizinkan

aplikasi untuk mengakses sumber daya tersebut. Akses hardware

pada tingkat rendah ini mengizinkan para programmer untuk

mengimplementasikan sebuah abstraksi yang dikhususkan untuk

sebuah aplikasi tertentu, dan tentu saja mengeluarkan sesuatu

yang tidak perlu dari kernel agar membuat kernel lebih kecil,

dan tentu saja meningkatkan performa.

Exokernel biasanya menggunakan library yang disebut dengan

libOS untuk melakukan abstraksi. libOS memungkinkan para

pembuat aplikasi untuk menulis abstraksi yang berada pada level

yang lebih tinggi, seperti halnya abstraksi yang dilakukan pada

sistem operasi tradisional, dengan menggunakan cara-cara yang

lebih fleksibel, karena aplikasi mungkin memiliki abstraksinya

masing-masing. Secara teori, sebuah sistem operasi berbasis

Exokernel dapat membuat sistem operasi yang berbeda seperti

halnya Linux, UNIX, dan Windows dapat berjalan di atas sistem

operasi tersebut.

Contoh implementasi kernel

Windows

Pada sistem operasi Windows, kernel ditangani oleh file

kernel32.dll. Kernel ini menangani manajemen memori, operasi

masukan / keluaran dan interrupt. Ketika boot Windows,

kernel32.dll di-load ke dalam spasi protected memory sehingga

spasi memorinya tidak digunakan oleh aplikasi lain. Apabila ada

aplikasi yang mencoba mengambil spasi memori kernel32.dll,

akan muncul pesan kesalahan "invalid page fault".

Sistem operasi

Kernel

Mikrokernel, Kernel monolitik, Kernel hibrida, Ruang

kernel, Modul kernel, Nanokernel, Device driver,

Ruang pengguna

Manajemen

proses

Proses, Multiprogramming, Interupsi (perangkat

keras), Protected mode, Supervisor mode, Tugas ganda

(multitasking), Manajemen proses, Penjadwalan

(komputasi), Context switch, Cooperative multitasking,

Preemptive multitasking, CPU modes

Manajemen

memori

Memory protection, Segmentation, Paging, Memory

management unit, Segmentation fault, General

protection fault

Contoh

Zeath OS,AmigaOS, Microsoft Windows, Linux, GNU,

UNIX, Mac OS, MS-DOS, TogOS

Konsep

lainnya

Boot loader, API, VFS, Jaringan komputer, GUI, Sejarah

sistem operasi, HAL