1. M. TSANAUDDIN FARID (14523076)
2. RIZKY AGUNG WICHAKSONO (14523097)
3. M . ADYTHIA DWI SAPUTRA (14523145)
4. SHOFWAN HANIF (14523150)
5. NENDRI RAMADHANI (14523201)
MANAJEMEN
I/O
Manajemen I/O sering disebut device manager. Menyediakan
“device driver” yang umum sehingga operasi I/O dapat seragam (membuka, membaca,
menulis, menutup). Contoh: pengguna menggunakan operasi yang sama untuk membaca
file pada hard-disk, CD-ROM dan floppydisk.
Komponen Sistem Operasi untuk sistem
I/O :
1 A. Buffer : menampung sementara data
dari/ke perangkat I/O.
2 B. Spooling :
·
Melakukan
penjadwalan pemakaian I/O sistem supaya lebih efisien (antrian dsb.).
· Menyediakan “driver” untuk dapat
melakukan operasi “rinci” untuk perangkat keras I/O tertentu.
· Manajemen perangkat masukan/keluaran
merupakan aspek perancangan sistem
operasi terluas dan kompleks karena sangat beragamnya perangkat dan aplikasinya.
1.
Mengirim
perintah ke perangkat I/O agar menyediakan layanan.
2.
Menangani
interupsi perangkat I/O.
3.
Menangani
kesalahan perangkat I/O.
4.
Menyediakan
interface ke pemakai.
Klasifikasi
perangkat I/O
Perangkat I/O dapat dikelompokkan
berdasarkan :
a. Sifat aliran
datanya, yang terbagi atas :
1. Perangkat Berorientasi Blok.
Yaitu menyimpan, menerima, dan
mengirim informasi sebagai blok-blok berukuran tetap yang berukuran 128 sampai
1024 byte dan memiliki alamat tersendiri, sehingga memungkinkan membaca atau
menulis blok-blok secara independen, yaitu dapat membaca atau menulis sembarang
blok tanpa harus melewati blok-blok lain. Contoh : disk,tape,CD ROM, optical
disk.
2. Perangkat berorientasi aliran
karakter.
Yaitu perangkat yang menerima, dan mengirimkan aliran
karakter tanpa membentuk suatu struktur blok. Contoh : terminal, line printer,
pita kertas, kartu-kartu berlubang, interface jaringan, mouse.
b. Sasaran komunikasi, yang terbagi
atas :
1. Perangkat yang terbaca oleh manusia.
Perangkat yang digunakan untuk berkomunikasi dengan
manusia.Contoh : VDT (video display terminal) : monitor, keyboard, mouse.
2. Perangkat yang terbaca oleh mesin.
Perangkat yang digunakan untuk berkomunikasi dengan
perangkat elektronik.Contoh : Disk dan tape, sensor, controller.
3. Perangkat komunikasi.
Perangkat yang digunakan untuk komunikasi dengan perangkat
jarak jauh.
Contoh
: Modem.
Faktor-faktor yang membedakan antar
perangkat :
a. Kecepatan transmisi data (data
rate).
b. Jenis aplikasi yang digunakan.
c.Tingkat kerumitan dalam
pengendalian.
d.Besarnya unit yang ditransfer.
e.Representasi atau perwujudan data.
f.Kondisi-kondisi kesalahan.Teknik
pemograman perangkat I/O
Terdapat 3 teknik pemrograman, yaitu :
1.
I/O
terprogram atau polling system.
Ketika perangkat I/O menangani permintaan, perangkat men-set
bit status di register status perangkat. Perangkat tidak memberitahu ke
pemroses saat tugas telah selesai dilakukan sehingga pemroses harus selalu
memeriksa register tersebut secara periodik dan melakukan tindakan berdasar
status yang dibaca. Software pengendali perangkat (driver) dipemroses harus
mentransfer data ke/dari pengendali. Driver mengeksekusi perintah yang
berkomunikasi dengan pengendali (adapter) di perangkat dan menunggui sampai operasi
yang dilakukan perangkat selesai.Driver berisi kumpulan instruksi :
a.
Pengendalian.
Berfungsi mengaktifkan perangkat eksternal dan memberitahu
yang perlu dilakukan. Contoh : unit tape magnetik diinstruksikan untuk kembali
ke posisi awal, bergerak ke record berikut, dan sebagainya.
b. Pengujian.
Berfungsi
memeriksa status perangkat keras berkaitan dengan perangkat I/O.
c c. Pembacaan/penulisan
Berfungsi membaca/menulis untuk transfer data antara
register pemroses dan perangkat eksternal.Masalah utama I/O terprogram adalah
pemroses diboroskan untuk menunggu dan menjagai operasi I/O. Diperlukan teknik
lain untuk meningkatkan efisiensi pemroses.
2. I/O
dikendalikan interupsi.
Teknik I/O dituntun interupsi mempunyai
mekanisme kerja sebagai berikut :
a.
Pemroses
memberi instruksi ke perangkat I/O kemudian melanjutkan melakukan
pekerjaan lainnya.
b.
Perangkat I/O akan menginterupsi meminta
layanan saat perangkat telah siap bertukar data dengan pemroses.
c.
Saat
menerima interupsi perangkat keras (yang memberitahukan bahwa perangkat
siap melakukan transfer), pemroses segera mengeksekusi transfer data.
Keunggulan :
1 . Pemroses tidak disibukkan menunggui
dan menjaga perangkat I/O untuk memeriksa status
perangkat.
Kelemahan :
a . Rate transfer I/O dibatasi kecepatan
menguji dan melayani operasi perangkat.
b . Pemroses terikat ketat dalam
mengelola transfer I/O. Sejumlah intruksi harus dieksekusi
untuk tiap
transfer I/O.
3. Dengan DMA (direct memory access).
DMA berfungsi membebaskan pemroses
menunggui transfer data yang dilakukan
perangkat I/O. Saat pemroses ingin
membaca atau menulis data, pemroses memerintahkan
DMA controller dengan
mengirim informasi berikut :
- - Perintah
penulisan/pembacaan.
- - Alamat
perangkat I/O.
- - Awal
lokasi memori yang ditulis/dibaca.
- - Jumlah
word (byte) yang ditulis/dibaca.
Setelah
mengirim informasi-informasi itu ke DMA controller, pemroses dapat
melanjutkan kerja lain. Pemroses mendelegasikan operasi I/O ke DMA. DMA mentransfer
seluruh
data yang diminta ke/dari memori secara langsung tanpa melewati pemroses.
Ketika
transfer data selesai, DMA mengirim sinyal interupsi ke pemroses.
Sehingga pemroses hanya
dilibatkan pada awal dan akhir transfer data. Operasi
transfer antara perangkat dan memori
utama dilakukan sepenuhnya oleh DMA lepas
dari pemroses dan hanya melakukan interupsi
bila operasi telah selesai.
Keunggulan :
- Penghematan waktu pemroses.
-
Peningkatan
kinerja I/O.
Evolusi
fungsi perangkat I/O
Sistem komputer mengalami
peningkatan kompleksitas dan kecanggihan komponen-komponennya, yang sangat
tampak pada fungsi-fungsi I/O sebagai berikut :
a.
Pemroses mengendalikan perangkat I/O
secara langsung.
Masih digunakan sampai saat ini untuk perangkat sederhana
yang dikendalikan mikroprosessor sehingga menjadi perangkat berintelijen
(inteligent device).
b.
Pemroses dilengkapi pengendali I/O (I/O controller).
Pemroses menggunakan I/O terpogram tanpa interupsi, sehingga
tak perlu memperhatikan rincian-rincian spesifik antarmuka perangkat.
c.
Perangkat dilengkapi fasilitas
interupsi.
Pemroses tidak perlu menghabiskan waktu menunggu selesainya
operasi I/O, sehingga meningkatkan efisiensi pemroses.
d.
I/O controller mengendalikan memori
secara langsung lewat DMA.
Pengendali dapat memindahkan blok data ke/dari memori tanpa
melibatkan pemroses kecuali diawal dan akhir transfer.
e.
Pengendali I/O menjadi pemroses
terpisah.
Pemroses pusat mengendalikan.memerintahkan pemroses khusus
I/O untuk mengeksekusi program I/O di memori utama. Pemroses I/O mengambil dan
mengeksekusi intruksi-intruksi ini tanpa intervensi pemroses pusat.
Dimungkinkan pemroses pusat menspesifikasikan barisan aktivitas I/O dan hanya
diinterupsi ketika seluruh barisan intruksi diselesaikan.
f.
Pengendali I/O mempunyai memori lokal sendiri.
Perangkat I/O dapat dikendalikan dengan keterlibatan
pemroses pusat yang minimum.Arsitektur ini untuk pengendalian komunikasi dengan
terminal-terminal interaktif. Pemroses I/O mengambil alih kebanyakan tugas yang
melibatkan pengendalian terminal.Evolusi bertujuan meminimalkan keterlibatan
pemroses pusat, sehingga pemroses tidak disibukkan dengan tugas I/O dan dapat
meningkatkan kinerja sistem.
Prinsip
manajemen perangkat I/O
Terdapat dua sasaran perancangan I/O, yaitu :
Terdapat dua sasaran perancangan I/O, yaitu :
a.
Efisiensi.
Aspek
penting karena operasi I/O sering menimbulkan bottleneck.
b.
Generalitas (device independence).
Manajemen perangkat I/O selain berkaitan dengan simplisitas
dan bebas kesalahan, juga menangani perangkat secara seragam baik dari cara
proses memandang maupun cara sistem operasi mengelola perangkat dan operasi
I/O.
Software diorganisasikan berlapis. Lapisan bawah berurusan
menyembunyikan kerumitanperangkat keras untuk lapisan-lapisan lebih atas.
Lapisan lebih atas berurusanmemberi antar muka yang bagus, bersih, nyaman dan
seragam ke pemakai. Masalah-masalah manajemen I/O adalah :
a.
Penamaan yang seragam (uniform naming).
Nama berkas atau perangkat adalah string atau integer, tidak
bergantung pada perangkat sama sekali.
b. Penanganan kesalahan
(error handling).
Umumnya penanganan kesalahan ditangani sedekat mungkin dengan
perangkat keras.
c . Transfer sinkron vs asinkron.
Kebanyakan I/O adalah asinkron. Pemroses mulai transfer dan
mengabaikan untuk melakukan kerja lain sampai interupsi tiba. Program pemakai
sangat lebih mudah ditulis jika operasi I/O berorientasi blok. Setelah perintah
read, program kemudian ditunda secara otomatis sampai data tersedia di buffer.
d . Sharable vs dedicated.
Beberapa perangkat dapat dipakai bersama seperti disk, tapi
ada juga perangkat yang hanya satu pemakai yang dibolehkan memakai pada satu
saat. Contoh : printer.
Hirarki
manajemen perangkat I/O
Hirarki manajemen perangkat I/O :
Hirarki manajemen perangkat I/O :
a.
Interrupt handler.
Interupsi harus disembunyikan agar tidak terlihat rutin
berikutnya. Device driver di blocked saat perintah I/O diberikan dan menunggu
interupsi. Ketika interupsi terjadi, prosedur penanganan interupsi bekerja agar
device driver keluar dari state blocked.
b.
Device drivers.
Semua kode bergantung perangkat ditempatkan di device
driver. Tiap device driver menangani satu tipe (kelas) perangkat dan bertugas
menerima permintaan abstrak perangkat lunak device independent diatasnya dan
melakukan layanan permintaan.
Mekanisme
kerja device driver :
- - Menerjemahkan
perintah abstrak menjadi perintah konkret.
- - Setelah
ditentukan perintah yang harus diberikan ke pengendali, device driver
mulai menulis ke register-register pengendali perangkat.
- - Setelah
operasi selesai dilakukan perangkat, device driver memeriksa status
kesalahan yang
terjadi.
- - Jika
berjalan baik, device driver melewatkan data ke perangkat lunak device
independent.
- - Kemudian
device driver melaporkan status operasinya ke pemanggil.
c.
Perangkat lunak device independent.
Bertujuan membentuk fungsi-fungsi I/O yang berlaku untuk
semua perangkat dan memberi antarmuka seragam ke perangkat lunak tingkat
pemakai. Fungsi-fungsi lain yang dilakukan :
- Sebagai interface seragam
untuk seluruh device driver.
- Penamaan perangkat.
- Proteksi perangkat.
- Memberi ukuran blok perangkat
agar bersifat device independent.
- Melakukan buffering.
- Alokasi penyimpanan pada block
devices.
- Alokasi dan pelepasan
dedicated devices.
- Pelaporan kesalahan.
d.
Perangkat lunak level pemakai.
Kebanyakan perangkat lunak I/O
terdapat di sistem operasi. Satu bagian kecil berisi
pustaka-pustaka yang
dikaitkan pada program pemakai dan berjalan diluar kernel. System
calls I/O
umumnya dibuat sebagai prosedur-prosedur pustaka. Kumpulan prosedur pustaka
I/O
merupakan bagian sistem I/O. Tidak semua perangkat lunak I/O level pemakai
berupa
prosedur- prosedur pustaka. Kategori penting adalah sistem spooling.
Spooling adalah cara
khusus berurusan dengan perangkat I/O yang harus
didedikasikan pada sistem
multiprogramming.
Buffering
I/O
Buffering adalah melembutkan
lonjakan-lonjakan kebutuhan pengaksesan I/O, sehingga meningkatkan efisiensi
dan kinerja sistem operasi.Terdapat beragam cara buffering, antar lain :
a. Single buffering.
a. Single buffering.
Merupakan teknik paling sederhana.
Ketika proses memberi perintah untuk perangkat I/O, sistem operasi menyediakan
buffer memori utama sistem untuk operasi.Untuk perangkat berorientasi
blok.Transfer masukan dibuat ke buffer sistem. Ketika transfer selesai, proses
memindahkan blok ke ruang pemakai dan segera meminta blok lain. Teknik ini
disebut reading ahead atau anticipated input. Teknik ini dilakukan dengan
harapan blok akan segera diperlukan. Untuk banyak tipe komputasi, asumsi ini
berlaku. Hanya di akhir pemrosesan maka blok yang dibaca tidak diperlukan.
Keunggulan :
Pendekatan in umumnya meningkatkan
kecepatan dibanding tanpa buffering. Proses pemakai dapat memproses blok data
sementara blok berikutnya sedang dibaca. Sistem operasi dapat menswap keluar
proses karena operasi masukan berada di memori sistem bukan memori proses
pemakai.
Kelemahan :
- Merumitkan sistem operasi
karena harus mencatat pemberian buffer-buffer sistem ke proses
pemakai.
- Logika swapping juga dipengaruhi. Jika operasi I/O melibatkan disk untuk swapping, maka
membuat antrian penulisan ke disk yang sama yang digunakan
untuk swap out proses. Untuk
menswap proses dan melepas memori utama tidak
dapat dimulai sampai operasi I/O selesai, dimana
waktu swapping ke disk tidak
bagus untuk dilaksanaka Buffering keluaran serupa buffering
masukan. Ketika
data transmisi, data lebih dulu dikopi dari ruang pemakai ke buffer sistem.
Proses
pengirim menjadi bebas untuk melanjutkan eksekusi berikutnya atau di
swap ke disk jika
perlu.Untuk perangkat berorientasi aliran karakter.
Single buffering dapat diterapkan
dengan dua mode, yaitu :
- Mode line at a time.
Cocok untuk terminal mode gulung
(scroll terminal atau dumb terminal). Masukan pemakai
adalah satu baris per
waktu dengan enter menandai akhir baris. Keluaran terminal juga serupa, yaitu
satu baris per waktu.
Contoh mode ini adalah
printer.Buffer digunakan untuk menyimpan satu baris tunggal. Proses
pemakai ditunda selama masukan, menunggu kedatangan satu baris
seluruhnya. Untuk keluaran,
proses pemakai menempatkan satu baris keluaran
pada buffer dan melanjutkan pemrosesan. Proses
tidak perlu suspend kecuali bila
baris kedua dikirim sebelum buffer dikosongkan.
- Mode byte at a time.
Operasi ini cocok untuk terminal
mode form, dimana tiap ketikan adalah penting dan untuk
peripheral lain seperti
sensor dan pengendali.
b. Double buffering.
Peningkatan dapat dibuat dengan dua
buffer sistem.Proses dapat ditransfer ke/dari satu buffer
sementara sistem
operasi mengosongkan (atau mengisi) buffer lain. Teknik ini disebut double
buffering atau buffer swapping. Double buffering menjamin proses tidak menunggu
operasi I/O.
Peningkatan ini harus dibayar dengan peningkatan kompleksitas.
Untuk berorientasi aliran
karakter, double buffering mempunyai 2 mode
alternatif, yaitu :
- Mode line at a time.
- Mode line at a time.
Proses pemakai tidak perlu ditunda
untuk I/O kecuali proses secepatnya mengosongkan buffer
ganda.
- Mode byte at a time.
Buffer ganda tidak memberi
keunggulan berarti atas buffer tunggal. Double buffering mengikuti model
producer-consumer.
c. Circular
buffering.
Seharusnya melembutkan aliran data
antara perangkat I/O dan proses. Jika kinerja proses
tertentu menjadi fokus
kita, maka kita ingin agar operasi I/O mengikuti proses. Double buffering
tidak
mencukupi jika proses melakukan operasi I/O yang berturutan dengan cepat.
Masalah sering
dapat dihindari dengan menggunakan lebih dari dua buffer. Ketika
lebih dari dua buffer yang
digunakan, kumpulan buffer itu sendiri diacu sebagai
circulat buffer. Tiap bufferindividu adalah
satu unit di circular buffer.
No comments:
Post a Comment