MANAJEMEN DEVICE

PERTANYAAN 1

Sistem I/O pada sistem komputer yang berfungsi sebagai antarmuka antara peranti I/O dan sistem internal komputer disebut…

KONSEP DASAR

Salah satu tugas SO adalah mengontrol operasi-operasi peranti input/output (I/O) atau device pada sistem komputer.

Selama suatu aplikasi sedang dijalankan, umumnya diperlukan operasi I/O seperti mendapatkan masukan pengguna dari keyboard ataupun memunculkan hasil pemrosesan ke monitor.

Sistem operasi bertugas mengambil data masukan dari keyboard ataupun peranti input lain diproses lebih lanjut oleh prosesor.

KONSEP DASAR

Selain itu, sistem operasi mengontrol operasi peranti I/O dengan mengirimkan intruksi ataupun memeriksa status peranti I/O bersangkutan.

Misalnya dalam operasi pengiriman data keluaran ke printer maka sistem operasi harus memeriksa status kesiapan printer untuk melakukan tugas pencetakan dan selanjutnya sistem operasi mengirimkan data yang hendak dicetak dan diikuti dengan intruksi untuk mulai melakukan pencetakan.

KONSEP DASAR

Selain mengontrol operasi I/O, sistem operasi harus menyediakan antarmuka yang mudah dan seragam untuk untuk operasi-operasi I/O serta menyembunyikan detail perbedaan antar peranti I/O.

Dengan kata lain, sistem operasi harus mengelola perangkat keras dan perangkat lunak dari sistem I/O.

ORGANISASI SISTEM I/O

Sistem I/O pada sistem komputer dapat ditinjau dari segi organisasi fisik atau perangkat keras maupun dari segi organisasi perangkat lunaknya.

Secara fisik organisasi sistem I/O:1. Peranti 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: monitor, keyboard, mouse, printer, scanner.

ORGANISASI SISTEM I/O2. 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 elekstris lainnya.

3. Bus I/OTerdiri atas bus data, alamat dan kontrol yang berfungsi menghubungkan device controller dengan elemen internal komputer seperti prosesor dan memori.Selain itu, terdapat juga bus I/O lanjutan atau ekspansi, seperti bus parallel, serial, PS2 yang digunakan untuk berkomunikasi dengan peranti I/O yang bersifat mudah dipindah-pindahkan (movable) dan umumnya terletak di luar kotak komputer.

ORGANISASI SISTEM I/O

http://simple.wikipedia.org/wiki/Device_controller

3 ISAslots

5 PCI slotsPentium

CPU6 SIMMslots

2 DIMM slots

PERTANYAAN 2

Lapisan perangkat lunak I/O yang menangani terjadinya interupsi dan pengalihan eksekusi ke rutin penanganan interupsi yang bersesuaian adalah…

ORGANISASI SISTEM I/O Sistem I/O komputer dapat pula ditinjau dari segi

organisasi sistem perangkat lunaknya. Secara garis besar perangkat lunak organisasi sistem I/O terdiri dari:1. Lapisan interupt handler

Lapisan perangkat lunak ini menangani terjadinya interupsi dan pengalihan eksekusi ke rutin penanganan interupsi, interrupt handler yang bersesuaian.http://en.wikipedia.org/wiki/Interrupt_handler

2. Lapisan device driverLapisan ini mengimplementasi secara khusus rincian operasi dari masing-masing jenis pengendali peranti I/O atau device controller.http://en.wikipedia.org/wiki/Device_driver

3. Lapisan subsistem I/OLapisan ini menyediakan antarmuka atau fungsi I/O yang generik bagi komponen lain sistem operasi maupun aplikasi.

4. Lapisan Pustaka I/OLapisan ini mengimplementasi pustaka pengaksesan I/O atau API (Application Programming Interface) bagi aplikasi untuk melakukan operasi I/O.

PERANGKAT KERAS

A. Peranti I/O Peranti keras I/O atau device pada sistem komputer

amatlah beragam dan masing-masing peranti I/O memiliki karakteristik yang khas.

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

1. Modus transfer data.Berdasarkan kategori ini, peranti I/O dapat dibedakan sebagai peranti I/O dengan modus transfer per karakter ataupun perblok.Pada peranti I/O karakter, unit terkecil transfer data peranti I/O adalah karakter, sedangkan pada peranti I/O blok, unit terkecil transfer data adalah per blok data.Contoh: per karakter adalah terminal keyboard dan perblok adalah disk magnetik.

PERANGKAT KERAS

2. Metode aksesPeranti I/O dapat dibedakan sebagai peranti I/O dengan metode akses sekuensial dan metode akses acak.

a. Metode sekuensial = pengaksesan baik baca maupun tulis, harus dilakukakan secara berurutan, ini berarti untuk membaca suatu data yang terletak pada akhir harus melewati seluruh bagian data dari awal sampai posisi akhir posisi tersebut.

b. Metode acak = pengaksesan dapat langsung melompat ke posisi yang dikehendaki.Contoh: Modem merupakan contoh peranti I/O dengan metode akses sekuensial, sedangkan CD ROM dan disk merupakan contoh peranti I/O dengan akses acak.

PERANGKAT KERAS

3. Jadwal TransferPeranti I/O dapat dibedakan atas peranti I/O sinkron dan peranti asinkron.

a. Peranti sinkron berarti transfer data hanya dapat dilakukan pada interval waktu tertentu, seperti halnya tape disk.

b. Sementara peranti I/O asinkron dapat melakukan transfer data sewaktu-waktu dan kapan saja seperti pada peranti keyboard.

PERANGKAT KERAS

4. SharingPeranti I/O dapat dibedakan atas peranti I/O terdedikasi (dedicated) yaitu hanya dapat digunakan oleh suatu proses pada suatu waktu seperti halnya tape disk.Sedangkan I/O shared dapat digunakan bersama oleh sejumlah proses atau aplikasi secara bersamaan seperti halnya peranti keyboard.

5. Modus operasi I/OPeranti I/O dapat dibedakan menjadi peranti I/O read-only, write-only, serta read-write.Peranti I/O read-only hanya dapat melakukan operasi input saja seperti CDROM.

PERANGKAT KERAS

B. Device controller Merupakan bagian dari organisasi fisik sistem I/O yang

berfungsi sebagai pengendali digital terhadap peranti I/O dan juga bertanggung jawab atas komunikasi data antara peranti I/O dengan sistem internal komputer.

Device controller di sisi perangkat keras dan device driver di sisi perangkat lunak, merupakan tandem yang mengabtraksi sepenuhnya pengkasesan ke peranti fisik I/O.

Umumnya berupa chipset yang ditempatkan pada rangkaian induk sistem komputer, mainboard ataupun di peranti I/O.

Port controller merupakan device controller khusus yang mengatur pengiriman data antara bus I/O internal, misalnya PCI bus dengan bus eksternal seperti bus USB.

PERANGKAT KERAS

C. BUS I/O Terdiri atas bus data, alamat dan kontrol yang

berfungsi menghubungkan device controller dengan elemen internal seperti prosesor dan memori.

Selain itu sejumlah peranti I/O diperlukan bus ekspansi untuk menghubungkan sistem internal komputer dengan peranti I/O.

Contoh bus ekspansi adalah USB dan secara fisik bus ekspansi umumnya berbentuk kabel.

PERANGKAT LUNAK.

A. Lapisan Intterupt Handler Lapisan ini bertujuan untuk mencapai operasi

I/O yang asinkron. Fasilitas interupsi memungkinkan transfer data

peranti I/O dilakukan secara asinkron sehingga prosesor tidak harus idle selama terjadi operasi I/O.

Proses yang melakukan transfer data I/O akan beralih dari status blocked selama transfer data I/O berlangsung dan prosesor dapat dialokasikan ke proses lain.

PERANGKAT LUNAK.

B. Lapisan Device Driver Lapisan device driver membantu perangkat lunak

sistem I/O untuk mencapai ketidaktergantungan dengan keberagaman peranti I/O.

Lapisan device driver merupakan abstraksi terhadap operasi peranti I/O yang sangat beragam dan menyediakan antarmuka yang seragam untuk peranti I/O yang sejenis.

Jika ada perubahan konfigurasi peranti fisik I/O maka cukup device driver-nya yang diganti sedangkan lapisan perangkat lunak I/O atasnya tidak perlu dimodifikasi.Kemudahan seperti ini dapat dicapai dengan merumuskan bersama antarmuka generik untuk setiap jenis device driver di antara para vendor-vendor peranti I/O.

Misalnya 2 jenis graphics card dari vendor yang berbeda akan memiliki device driver yang menyediakan set fungsional minimal untuk pengaksesan graphic card.

PERANGKAT LUNAK.

C. Lapisan Subsitem I/O Lapisan ini menyediakan antarmuka atau fungsi

I/O yang generik bagi komponen lain sistem operasi maupun aplikasi.

Fungsi-fungsi yang diimplementasi oleh lapisan subsitem I/O antara lain fungsi penamaan peranti I/O, proteksi dan pelaporan kesalahan.

D. Lapisan Pustaka I/O aplikasi Lapisan ini memudahkan pemogram aplikasi,

karena pengkasesan ke berbagai macam peranti yang berbeda menggunakan operasi (primitive) yang sama.

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

MANAJEMEN DEVICE Manajemen device memiliki fungsi-fungsi yang

diimplementasikan pada lapisan kernel I/O.1. Scheduling

Salah satu fungsi manajemen device yang melakukan penjadwalan penggunaan suatu peranti I/O.

2. BufferingYaitu menampung sementara data operasi I/O, baik operasi baca ataupun tulis di memori utama.

3. CachingKonsep caching adalah memakai memori kecepatan tinggi untuk menampung salinan data dari suatu peranti I/O.

4. SpoolingAdalah proses yang sangat berguna saat berurusan dengan perangkat I/O dalam sistem multiprogram. Sebuah spool adalah sebuah buffer yang menyimpan keluaran untuk sebuah perangkat yang tidak dapat menerima interleaved data streams

MANAJEMEN DEVICE

5. Device Reservation.

Karena kebanyakan pemakaian peranti I/O bersifat eksklusif maka kernel I/O juga harus memastikan selama pengaksesan peranti I/O oleh suatu proses, tidak ada intervensi dari proses lainnya.

6. Error Handling

Pada operasi I/O, data dapat rusak di peranti I/O ataupun selama proses.

Kernel bertugas pula menangani kerusakan-kerusakan data yang masih dapat diperbaiki.

MANAJEMEN DEVICE

1. Scheduling Menjadwal sekumpulan permintaan I/O sama

dengan menentukan urutan yang sesuai untuk mengeksekusi permintaan tersebut.

Penjadwalan dapat meningkatkan performa sistem secara keseluruhan, dapat membagi perangkat secara adil di antara proses-proses, dan dapat mengurangi waktu tunggu rata-rata untuk menyelesaikan operasi I/O.

MANAJEMEN DEVICE Berikut adalah contoh sederhana untuk

menggambarkan definisi di atas: Jika sebuah arm disk terletak di dekat

permulaan disk, dan ada tiga aplikasi yang memblokir panggilan untuk membaca disk tersebut.

Aplikasi pertama meminta sebuah blok dekat akhir disk, aplikasi kedua meminta blok yang dekat dengan awal, dan aplikasi tiga meminta bagian tengah dari disk.

Sistem operasi dapat mengurangi jarak yang harus ditempuh oleh arm disk dengan melayani aplikasi tersebut dengan urutan 2, 3, 1.

Pengaturan urutan pekerjaan kembali seperti ini merupakan inti dari penjadwalan I/O.

MANAJEMEN DEVICE

2. Buffering Menampung data sementara data operasi I/O,

baik operasi baca ataupun tulis di memori utama.

Pada mekanisme buffering, data yang hendak dibaca atau ditulis ke peranti I/O disalin terlebih ke memori utama sebelum dipindahkan ke tujuan akhirnya.

Sebagai contoh: data keluaran dari program aplikasi yang hendak disimpan ke suatu berkas di disk ataupun data yang hendak disalin dari suatu harddisk ke CD.

MANAJEMEN DEVICE

3. Caching Secara umum, pengaksesan peranti I/O lebih

lambat dibanding pengaksesan memori utama. Pengaksesan yang terlalu sering terhadap

peranti I/O akan memperlambat eksekusi proses secara keseluruhan.

Konsep caching adalah memakai memori kecepatan tinggi untuk menampung salinan data dari suatu peranti I/O.

MANAJEMEN DEVICE

4. Spooling Pada mekanisme spooling, setiap proses akan

tetap mengirimkan data ke peranti I/O bersangkutan sehingga prosesnya sendiri tidak blocked.

Tapi karena peranti I/O sedang sibung maka kernel I/O akan menampung dahulu data yang hendak dikirimkan ke peranti I/O dan menempatkannya dalam suatu antrian.

Spooling adalah proses yang sangat berguna saat berurusan dengan perangkat M/K dalam sistem multiprogram. Sebuah spool adalah sebuah buffer yang menyimpan keluaran untuk sebuah perangkat yang tidak dapat menerima interleaved data streams.

Salah satu perangkat spool yang paling umum adalah printer.

MANAJEMEN DEVICE Printer hanya dapat melayani satu pekerjaan

pada waktu tertentu, namun beberapa aplikasi dapat meminta printer untuk mencetak.

Spooling memungkinkan keluaran mereka tercetak satu per satu, tidak tercampur.

Untuk mencetak sebuah berkas, pertama-tama sebuah proses mengeneralisasi berkas secara keseluruhan untuk di cetak dan ditempatkan pada spooling directory.

Sistem operasi akan menyelesaikan masalah ini dengan meng-intercept semua keluaran kepada printer.

Tiap keluaran aplikasi sudah di-spooled ke disk berkas yang berbeda.

MANAJEMEN DEVICE

5. Device Reservation Karena kebanyakan pemakaian peranti I/O

bersifat eksklusif maka kernel I/O juga harus memastikan selama pengaksesan peranti I/O oleh suatu proses, tidak ada intervensi daro proses lainnnya.

Kernel I/O bertanggung jawab memelihara dan mengaudit status serta pemakaian suatu peranti I/O sehingga tidak terjadi pemakian yang tumpang tindih.

MANAJEMEN DEVICE

6. Error Handling Pada operasi I/O, data dapat rusak di peranti I/O

ataupun selama proses. Kernel bertugas pula menangani kerusakan-

kerusakan data yang masih dapat diperbaiki. Kernel I/O bertugas untuk memulihkan keadaan

yang bermasalah dan mencatat atau melaporkan kesalahan pada pengguna.