tugas kelompok 1 (manajemen input-output)

7/22/2019 Tugas Kelompok 1 (Manajemen Input-Output)

1/28

1. Gusti Ngurah Made Agus Wibawantara (0915051030)

2. I Made Endra Wiartika Putra (0915051034)

3. I Gede Merta (0915051059)

MAKALAH SISTEM OPERASI

MANAJEMEN INPUT/OUTPUT

OLEH:

JURUSAN PENDIDIKAN TEKNIK INFORMATIKA

FAKULTAS TEKNIK DAN KEJURUAN

UNVERSITAS PENDIDIKAN GANESHA

SINGARAJA

2010


2/28

i

KATA PENGANTAR

Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Ida Sang Hyang Widhi Wasa,

Tuhan Yang Maha Esa, karena atas berkat Asung Kertha Wara Nugraha beliaulah

penulis bisa menyelesaikan tugas mata kuliah Sistem Operasi yang berupa

makalah berjudul Manajemen Perangkat I nput/Output ini tepat padawaktunya.

Dalam menulis makalah ini penulis tidak sendirian. Ada banyak pihak

yang senantiasa mendukung penulis dalam menyelesaikan makalah ini. Untuk itu

penulis mengucapkan terimaksih kepada semua pihak yang telah membantu dan

mendukung terselesaikannya makalahini.Penulis menyadari sepenuhnya bahwa makalah ini masih jauh dari

sempurna. Oleh karena itu kritik dan saran yang sifatnya membangun dari

berbagai pihak, akan saya terima dengan senang hati. Namun, di balik

ketidaksempurnaan itu masih tersimpan satu harapan, dari penulis, semoga

makalah ini bermanfaat bagi pembaca.

Singaraja, Oktober 2010

Penulis


3/28

i i

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL

KATA PENGANTAR................................................................................................. iDAFTAR ISI............................................................................................................... ii

BAB I

PENDAHULUAN

1.1LATAR BELAKANG ..................................................................................... 11.2RUMUSAN MASALAH ................................................................................. 11.3TUJUAN .......................................................................................................... 11.4MANFAAT ...................................................................................................... 2

BAB II

PEMBAHASAN

2.1PERANGKAT INPUT OUTPUT .................................................................... 32.1.1 KlasifikasiPerangkat I/O .................................................................. 32.1.2 TeknikPemrogramanPerangkat I/O ................................................. 42.1.3 OrganisasiLogikadariFungsi I/O ..................................................... 62.1.4 EvolusiPerangkat I/O ....................................................................... 92.1.5 PrinsipMenejemenPerangkat I/O ................................................... 102.1.6 HirarkiManajemenPerangkat I/O .................................................. 11

2.2APLIKASI ANTAR MUKA, KERNEL DAN OPERASI PERANGKATKERAS ........................................................................................................... 13

2.2.1 AplikasiAntarMuka I/O ................................................................. 132.2.2 Kernel ............................................................................................ 152.2.3 OperasiPerangkatKeras ................................................................. 20

2.3INPUT OUTPUT STREAMS DAN KINERJA INPUT OUTPUT ............... 212.3.1 I/O Stream...................................................................................... 212.3.2 Kinerja I/O ..................................................................................... 22

BAB III

PENUTUP

3.1SIMPULAN ................................................................................................... 24DAFTAR PUSTAKA............................................................................................... 25


4/28

1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Topik rancangan Sistem Operasi mencakup bidang yang sangat luas

seperti Scheduling, Proses Deskripsi dan Kontrol, Manajemen Memori,

Manajemen File, Konkurensi, Networking, Security, dan juga Manajemen

Input/Output. Kita akan mudah kehilangan detail serta konteks pembahasan

suatu masalah khususnya yang berkaitan dengan Sistem Operasi jika kita tidak

mempelajarinya secara terstruktur, terlebih lagi dari berbagai bidang tersebut

masing-masing masih memiliki komponen-komponen yang sangat kompleks.

Salah satu aspek yang tercakup dalam Sistem Operasi adalah Input/Output.

Input/Output ini dapat dikatakan sebagai aspek yang paling memusingkan

dalam desain Sistem Operasi. Hal ini karena terdapat variasi yang sangat luas

dari device dan aplikasi device yang akan sulit untuk mengembangakan solusi

yang umum dan konsisten. Dengan demikian solusi yang dapat kita

kembangkan kemungkinan akan lebih mengkhusus dan tidak konsisten.

1.2 Rumusan Masalah

Berdasarkan uraian latar belakang di atas, berikut ini adapun rumusan

masalah yang saya ajukan yaitu:

1. Apa yang dimaksud dengan perangkat I/O?2. Apa yang dimaksud dengan Aplikasi Antarmuka I/O, Kernel, dan Operasi

Perangkat Keras?

3. Apa yang dimaksud dengan I/O Streams dan bagaimana kinerja I/O itusendiri?

1.3 Tujuan

Adapun tujuan yang ingin dicapai penulis sebagai hasil dari penulisan

makalah ini yaitu sebagai berikut:

1. Dapat mengetahui apa yang sebenarnya dimaksud dengan perangkat I/O


5/28

2

2. Dapat mengetahui tentang Aplikasi Antarmuka I/O, Kernel, dan OperasiPerangkat Keras.

3. Dapat mengetahui tentang I/O Streams dan kinerja I/O itu sendiri.1.4 Manfaat

Dalam penyusunan makalah ini penulis sangat mengharapkan agar

makalah ini dapat bermanfaat bagi kita semua. Manfaat yang diharapkan

penulis yaitu sebagai berikut:

1. Dengan adanya makalah ini kita akan dapat mengetahui apa yang

sebenarnya dimaksud dengan Manajemen Input/Output.

2. Dengan terbitnya makalah ini diharapkan dapat membantu kita khususnya

yang sedang duduk di bangku kuliah Jurusan Teknik Informatika, Ilmu

Komputer, dan sebagainya dalam mempelajari salah satu aspek penting

yang dimiliki Sistem Operasi Komputer yaitu Manajemen Input/Output.


6/28

3

BAB II

PEMBAHASAN

2.1Perangkat Input Output2.1.1 Klasifikasi Perangkat I/O

Perangkat I/O dapat dikelompokkan berdasarkan:

a. Sifat aliran datanya, yang terbagi atas:

a.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.

a.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:.

b.1 Perangkat yang terbaca oleh manusia.

Perangkat yang digunakan untuk berkomunikasi dengan manusia.

Contoh: VDT (video display terminal): monitor, keyboard, mouse.

b.2 Perangkat yang terbaca oleh mesin.Perangkat yang digunakan untuk berkomunikasi dengan perangkat

elektronik. Contoh: Disk dan tape, sensor, controller.

b.3 Perangkat komunikasi.

Perangkat yang digunakan untuk komunikasi dengan perangkat

jarak jauh.Contoh: Modem.

Faktor-faktor yang membedakan antar perangkat:

Kecepatan transmisi data (data rate).


7/28

4

Jenis aplikasi yang digunakan.

Tingkat kerumitan dalam pengendalian.

Besarnya unit yang ditransfer.

Representasi atau perwujudan data.

Kondisi-kondisi kesalahan.

2.1.2 Teknik Pemograman Perangkat I/OTerdapat 3 teknik, yaitu :

a. I/O terprogram atau polling system.

Ketika perangkat I/O menangani permintaan, perangkat men-set bit

status diregister status perangkat. Perangkat tidak memberitahu ke

pemroses saat tugastelah selesai dilakukan sehingga pemroses

harus selalu memeriksa registertersebut secara periodik dan

melakukan tindakan berdasar status yang dibaca.

Software pengendali perangkat (driver) dipemroses harus

mentransfer datake/dari pengendali. Driver mengekseksui perintah

yang berkomunikasi denganpengendali (adapter) di perangkat dan

menunggui sampai operasi yang dilakukanperangkat selesai.

Driver berisi kumpulan instruksi:

a.1 Control.

Berfungsi mengaktifkan perangkat eksternal dan memberitahu

yang perludilakukan. Contoh : unit tape magnetik

diinstruksikan untuk kembali ke posisiawal, bergerak ke record

berikut, dan sebagainya.

a.2 Status.

Berfungsi memeriksa status perangkat keras berkaitan dengan

perangkatI/O.

a.3 Transfer

Berfungsi membaca/menulis untuk transfer data antara register

pemroses danperangkat eksternal.

Masalah utama I/O terprogram adalah pemroses diboroskan

untuk menunggudan menjagai operasi I/O. Diperlukan teknik

lain untuk meningkatkan efisiensipemroses.


8/28

5

b. I/O dikendalikan interupsi.

Teknik I/O dituntun interupsi mempunyai mekanisme kerja sebagai

berikut

Pemroses memberi instruksi ke perangkat I/O kemudian

melanjutkanmelakukan pekerjaan lainnya.

Perangkat I/O akan menginterupsi meminta layanan saat

perangkat telah siapbertukar data dengan pemroses.

Saat menerima interupsi perangkat keras (yang

memberitahukan bahwaperangkat siap melakukan transfer),

pemroses segera mengeksekusi transferdata.

Keunggulan:

Pemroses tidak disibukkan menunggui dan menjaga

perangkat I/O untukmemeriksa status perangkat.

Kelemahan:

Rate transfer I/O dibatasi kecepatan menguji dan melayani

operasiperangkat.

Pemroses terikat ketat dalam mengelola transfer I/O.

Sejumlah intruksiharus dieksekusi untuk tiap transfer I/O.

c. Dengan DMA (direct memory access).

DMA berfungsi membebaskan pemroses menunggui transfer data

yang dilakukanperangkat I/O. Saat pemroses ingin membaca atau

menulis data, pemrosesmemerintahkan 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 dapatmelanjutkan kerja lain. Pemroses mendelegasikan

operasi I/O ke DMA. DMAmentransfer seluruh data yang diminta

ke/dari memori secara langsung tanpamelewati pemroses. Ketika


9/28

6

transfer data selesai, DMA mengirim sinyal interupsike pemroses.

Sehingga pemroses hanya dilibatkan pada awal dan akhir

transferdata. Operasi transfer antara perangkat dan memori utama

dilakukansepenuhnya oleh DMA lepas dari pemroses dan hanya

melakukan interupsi bilaoperasi telah selesai.

Keunggulan :

Penghematan waktu pemroses.

Peningkatan kinerja I/O.

Berikut gambar dari teknik pemrograman I/O:

2.1.3 Organisasi Logika dari Fungsi I/OFilsafat dari hirarki adalah fungsi sistem operasi seharusnya terpisah

dari kompleksitas mereka, skala karakteristik waktu mereka dan

tingkat abstraksi mereka. Berikut ini pendekatan yang mengarah ke

sebuah organisasi dari sistem operasi ke dalam suatu deretan lapisan

atau layers. Masing masing lapisang melakukan subsystem yang

berhubungan dengan fungsi yang dibutuhkan sistem operasi.

Bergantung pada lapisan berikut yang lebih rendah untuk melakukan


10/28

7

fungsi yang lebih primitive dan untuk merahasiakan rincian dari

fungsi ini.

Secara umum lapisan yang lebih rendah berhubungan dengan skala

waktu yang jauh lebih pendek. Beberapa bagian dari sistem operasi

harus berintraksi langsung hardware dari komputer, bahkan dapat

memiliki skala waktu setingkat sepermilyar detik.

Contoh kasus yang paling sederhana, bahwa device peripheral

berkomunikasi dengan bentuk yang sederhana seperti alur dari bytes

dalam detik.

Logika I/O : modul logika I/O berhubungan dengan devicesebagai sumber logika dan tidak berhubungan dengan rincian

control device yang sebenarnya. Modul logika I/O


11/28

8

diperhatikan dengan mengtur fungsi dari I/O secara umum

untuk kepentikan proses user, memungkinkan mereka untuk

berhubungan dengan device dalam istilah dari identifikasi

device dan perintah sederhana seperti buka, tutup, baca, tulis.

Device I/O : permintaan operasi dan data (karakter yangdibuffer record, dll) dikonversi de dalam urutan yang

bersesuaian dari interupsi I/O, channel, perintah, dan urutan

dari pengontrol. Teknik buffering mungkin digunakan untuk

meningkatkan utilisasi.

Penjadwalan dan control : antrean yang sebenarnya danpenjadwalan dari operasi I/O terjadi dalam lapisan ini

sebagaimana halnya dengan control dari operasi. Oleh karena

itu interrupt ditangani dalam lapisan ini dan status dari I/O

dikumpulkan dan dilaporkan. Ini merupakan lapisan dari

software yang sebenarnya berinteraksi dengan modul I/O dan

device hardware.

Untuk sebuah device, komunikasi struktur I/O terlihat lebih sama

sebagaimana yang dijelaskan. Prinsip perbedaan adalah bahwa

modul I/O logika digantikan oleh sebuah arsitektur komunikasi

yang dapat dengan dirinya sendiri mengandung sebuah lapisan.

Sebuah contoh dari ICP / IP yang dibahas dalam lapisan A.

Gambar c menunjukkan struktur yang representatif untuk

pengelolaan dari I/O dalam sebuah device penyimpanan sekundari

yang mendukung sebuah sistem file. Tiga lapisan yang

sebelumnya tidak dibahas adalah: Manajemen direktori : dalam lapisan ini, nama file

simbolik dikonversikan ke identifier yang mereferensikan

file langsung atau tidak langsung melalui sebuah file atau

table index. Lapisan ini juga berhubungan dengan operasi

dari user yang berpengaruh ke direktori file, seperti tambah

, hapus, pengorganisasian.


12/28

9

Sistem file : lapisan yang berhubungan dengan strukturlogika file dan dengan operasi yang dapat dinyatakan oleh

user, seperti buka, tutup, baca, tulis. Hak akses juga

dikelola dalam lapisan ini.

Organisasi fisik : sebagaimana dengan alamat memoriyang harus dikonversikan dalam alamat memori fisik

menggunakan segmentasi dan struktur paging, referensi

logika untuk file dan record yang harus dikonversikan ke

alamat penyimpanan sekundari, menggunakan fitur fisik

dan struktur sector device penyimpanan sekundari.

2.1.4 Evolusi Fungsi Perangkat I/OSistem komputer mengalami peningkatan kompleksitas dan

kecanggihan komponen komponennya, yang sangat tampak pada

fungsi-fungsi I/O sebagaiberikut :

a. Pemroses mengendalikan perangkat I/O secara langsung.

Masih digunakan sampai saat ini untuk perangkat sederhana yang

dikendalikanmikroprosessor sehingga menjadi perangkat

berintelijen (inteligent device).

b. Pemroses dilengkapi pengendali I/O (I/O controller).

Pemroses menggunakan I/O terpogram tanpa interupsi, sehingga

tak perlumemperhatikan rincian-rincian spesifik antarmuka

perangkat.

c. Perangkat dilengkapi fasilitas interupsi.

Pemroses tidak perlu menghabiskan waktu menunggu selesainyaoperasi 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

melibatkanpemroses kecuali diawal dan akhir transfer.


13/28

10

e. Pengendali I/O menjadi pemroses terpisah.

Pemroses pusat mengendalikan.memerintahkan pemroses khusus

I/O untukmengeksekusi program I/O di memori utama. Pemroses

I/O mengambil danmengeksekusi intruksi-intruksi ini tanpa

intervensi pemroses pusat.Dimungkinkan pemroses pusat

menspesifikasikan barisan aktivitas I/O dan hanyadiinterupsi ketika

seluruh barisan intruksi diselesaikan.

f. Pengendali I/O mempunyai memori lokal sendiri.

Perangkat I/O dapat dikendalikan dengan keterlibatan pemroses

pusat yangminimum.Arsitektur ini untuk pengendalian komunikasi

dengan terminal-terminalinteraktif. Pemroses I/O mengambil alih

kebanyakan tugas yang melibatkanpengendalian terminal.

Evolusi bertujuan meminimalkan keterlibatan pemroses pusat,

sehinggapemroses tidak disibukkan dengan tugas I/O dan dapat

meningkatkan kinerjasistem.

2.1.5 Prinsip manajemen perangkat I/OTerdapat 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

bebaskesalahan, juga menangani perangkat secara seragam baik dari

cara prosesmemandang maupun cara sistem operasi mengelola

perangkat dan operasi I/O.Software diorganisasikan berlapis.Lapisan bawah berurusan menyembunyikankerumitan perangkat

keras untuk lapisan-lapisan lebih atas. Lapisan lebih atasberurusan

memberi antar muka yang bagus, bersih, nyaman dan seragam

kepemakai.

Masalah-masalah manajemen I/O adalah :


14/28

11

a. Penamaan yang seragam (uniform naming).

Nama berkas atau perangkat adalah string atau integer, tidak

bergantung padaperangkat sama sekali.

b. Penanganan kesalahan (error handling).

Umumnya penanganan kesalahan ditangani sedekat mungkin

dengan perangkatkeras.

c. Transfer sinkron vs asinkron.

Kebanyakan I/O adalah asinkron. Pemroses mulai transfer dan

mengabaikanuntuk melakukan kerja lain sampai interupsi tiba.

Program pemakai sangat lebihmudah ditulis jika operasi I/O

berorientasi blok. Setelah perintah read, programkemudian

ditunda secara otomatis sampai data tersedia di buffer.

d. Sharable vs dedicated.

Beberapa perangkat dapat dipakai bersama seperti disk, tapi ada

juga perangkatyang hanya satu pemakai yang dibolehkan

memakai pada satu saat.Contoh : printer.

2.1.6 Hirarki Manajemen Perangkat I/OHirarki 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 driverkeluar dari state blocked.

b. Device drivers.Semua kode bergantung perangkat ditempatkan di device driver.

Tiap devicedriver menangani satu tipe (kelas) perangkat dan

bertugas menerima permintaanabstrak perangkat lunak device

independent diatasnya dan melakukan layananpermintaan.

Mekanisme kerja device driver :

Menerjemahkan perintah abstrak menjadi perintah konkret.


15/28

12

Setelah ditentukan perintah yang harus diberikan ke pengendali,device drivermulai menulis ke register-register pengendali

perangkat.

Setelah operasi selesai dilakukan perangkat, device drivermemeriksa statuskesalahan yang terjadi.

Jika berjalan baik, device driver melewatkan data ke perangkatlunak deviceindependent.

Kemudian device driver melaporkan status operasinya kepemanggil.

c. Perangkat lunak device independent.

Bertujuan membentuk fungsi-fungsi I/O yang berlaku untuk semua

perangkat danmemberi 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.


16/28

13

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

kecilberisi pustaka-pustaka yang dikaitkan pada program pemakai dan

berjalan diluarkernel. System calls I/O umumnya dibuat sebagai prosedur-

prosedur pustaka.Kumpulan prosedur pustaka I/O merupakan bagian

sistem I/O. Tidak semuaperangkat lunak I/O level pemakai berupa

prosedur-prosedur pustaka. Kategoripenting adalah sistem spooling.

Spooling adalah cara khusus berurusan denganperangkat I/O yang harus

didedikasikan pada sistem multiprogramming.

2.2 Aplikasi Antarmuka I/O, Kernel dan Operasi Perangkat Keras2.2.1Aplikasi Antarmuka I/O

Ketika suatu aplikasi ingin membuka data yang ada dalam disk,

aplikasi tersebut tidak perlu mengetahui jenis disk apa yang akan

diaksesnya. Untuk mempermudah suatu pengaksesan, sistem operasi

melakukan standarisasi pengaksesan prangkat I/O. Pendekatan inilah

yang disebut aplikasi antarmuka I/O atau Application I/O interface.

Seperti layaknya permasalahan dari software-engineering yang rumit

lainnya, aplikasi antarmuka I/O melibatkan abstraksi, enkapsulasi, dan

software layering seperti yang ditunjukkan dalam struktur kernel pada

gambar di bawah. Tujuan dari adanya lapisan device layer ini adalah

untuk menyembunyikan perbedaan perbedaan yang ada pada

pengendali perangkat dari subsistem I/O yang terdapat pada kernel.


17/28

14

Peralatan blok dapat diharapkan dapat memenuhi kebutuhan akses

pada berbagai macam disk drive dan juga peralatan blok lainnya,

memenuhi perintah baca, tulis dan juga perintah pencarian data pada

peralatan yang memiliki sifat random-access.

Karena adanya perbedaan dalam kinerja dan pengalamatan fari

jaringan I/O, maka biasanya sistem operasi memiliki antarmuk aI/O

yang berbeda dari baca, tulis dan pencarian pada disk. Salah satu yang

banyak digunakan pada sistem operasi adalah socket interface. Socket

berfungsi untuk menghubungkan computer ke jaringan. System call

pada socket interface dapat memudahkan suatu aplikasi untuk

membuat local socket, dan menghubungkannya ke remote socket.

Dengan menghubungkan komputer ke sockt, maka komunikasi antar

komputer dapat dilakukan.

Adanya clock dan timer pada perangkat keras komputer, setidaknya

memiliki tiga fungsi yaitu member informasi saat ini, member

informasi lamanya waktu sebuah proses, sebagai trigger untuk suatu

operasi pada suatu waktu. Selain itu clock dan timer juga memiliki

fungsi lain yaitu agar Sistem operasi mampu menangani time request

lebih banyakdari jumlah hardware timer.


18/28

15

Ketika suatu aplikasi menggunakan sebuah blocking system call,

eksekusi aplikasi itu akan dihentikan sementara lalu dipindahkan ke

wait queue. Setelah system call tersebut selesai, aplikasi tersbut

dikembalikan ke run queue, sehingga pengeksekusiannya akan

dilanjutkan. Physical action dari peralatan I/O biasanya bersifat

asynchronous.

2.2.2KernelKernel menyediakan banyak layanan yang berhubungan dengan I/O.

pada bagian ini, akan dideskripsikan beberapa layanan yang

disediakan oleh subsistem kernel I/O. layanan yang ada pada

subsistem kernel yaitu penjadwalan I/O, buffering, caching, spooling,

reservasi perangkat (device reservation) dan error handling.

a) Penjadwalan I/OMenjadwal sekumpulkan 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.

b) BufferBuffering adalah area memori yang menyimpan data ketika

mereka sedang dipindahkan antara dua perangkat atau antara

perangkat dan aplikasi.

Terdapat tiga alas an melkukan buffering yaitu:

Mengatasi perbedaan kecepatan antara produsen dengankonsumen dari sebuah steam data.

Untuk menyesuaikan preangkat perangkat yangmempunyai perbedaan dalam ukuran transfer data.

Untuk mendukung copy semantics untuk perangkat I/O.Terdapat beragam cara buffering, antar lain :


19/28

16

Single buffering.Merupakan teknik paling sederhana. Ketika proses memberi

perintah untukperangkat I/O, sistem operasi menyediakan

buffer memori utama sistem untukoperasi.Untuk perangkat

berorientasi blok.Transfer masukan dibuat ke buffer sistem.

Ketika transfer selesai, prosesmemindahkan blok ke ruang

pemakai dan segera meminta blok lain.Teknik ini disebut

reading ahead atau anticipated input. Teknik ini

dilakukandengan harapan blok akan segera diperlukan.

Untuk banyak tipe komputasi,asumsi ini berlaku. Hanya di

akhir pemrosesan maka blok yang dibaca tidakdiperlukan.

Keunggulan :

Pendekatan ini umumnya meningkatkan kecepatan

dibanding tanpa buffering.Proses pemakai dapat memproses

blok data sementara blok berikutnya sedangdibaca. Sistem

operasi dapat menswap keluar proses karena operasi

masukanberada di memori sistem bukan memori proses

pemakai.

Kelemahan :

Merumitkan sistem operasi karena harus mencatatpemberian buffer-buffersistem ke proses pemakai.

Logika swapping juga dipengaruhi. Jika operasi I/Omelibatkan disk untukswapping, maka membuat antrian

penulisan ke disk yang sama yangdigunakan untuk swap

out proses. Untuk menswap proses dan melepasmemoriutama tidak dapat dimulai sampai operasi I/O selesai,

dimana waktuswapping ke disk tidak bagus untuk

dilaksanakan.

Buffering keluaran serupa buffering masukan. Ketika data

transmisi, data lebihdulu dikopi dari ruang pemakai ke

buffer sistem. Proses pengirim menjadi bebasuntuk


20/28

17

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 akhirbaris.

Keluaran terminal juga serupa, yaitu satu baris per

waktu.Contoh mode ini adalah printer.Buffer

digunakan untuk menyimpan satu baris tunggal. Proses

pemakaiditunda selama masukan, menunggu

kedatangan satu baris seluruhnya.Untuk keluaran,

proses pemakai menempatkan satu baris keluaran

padabuffer dan melanjutkan pemrosesan. Proses tidak

perlu suspend kecuali bilabaris kedua dikirim sebelum

buffer dikosongkan.

Mode byte at a time.

Operasi ini cocok untuk terminal mode form, dimana

tiap ketikan adalahpenting dan untuk peripheral lain

seperti sensor dan pengendali.


21/28

18

Double buffering.Peningkatan dapat dibuat dengan dua buffer sistem.Proses

dapat ditransferke/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

iniharus dibayar dengan peningkatan kompleksitas. Untuk

berorientasi alirankarakter, double buffering mempunyai 2

mode alternatif, yaitu:

Mode line at a time.

Proses pemakai tidak perlu ditunda untuk I/O kecuali

proses secepatnyamengosongkan buffer ganda.

Mode byte at a time.

Buffer ganda tidak memberi keunggulan berarti atas

buffer tunggal.Double buffering mengikuti model

producer-consumer.

Circular buffering.Seharusnya melembutkan aliran data antara perangkat I/O dan

proses. Jikakinerja proses tertentu menjadi fokus kita, maka

kita ingin agar operasi I/Omengikuti proses. Double buffering

tidak mencukupi jika proses melakukanoperasi 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


22/28

19

diacusebagai circulat buffer. Tiap buffer individu adalah satu

unit di circular buffer.

c) CacheCache adalah daerah memori yang cepat yang berisikan data

copian. Caching dan buffering adalah dua fungsi yang berbeda,

tetapi terkadang sebuah daeah memori dapat digunakan untuk

kedua layanan ini.

d) SpoolingSpooling adalah sebuah buffer yang menyimpan keluaran untuk

sbuah perangkat yang tidak dapat menerima interleaved data

streams. Salah satu perangkat spool yang paling umum adalah

printer.

Subsistem I/O mengawasi:

PROGRAM

PROGRAM

PROGRAM

SPOOLER

PRINTER

DRIVER

PRINTER

DRIVER


23/28

20

Manajemen nama untuk berkas dan prangkat. Control akses untuk berkas dan prangkat. Control operasi. Alokasi tempat sistem berkasi. Alokasi perangkat. Buffering, caching dan spooling. Penjadwalan I/O. Mengawasi status perangkat, error handling, dan kesalahan

recovery.

Konfigurasi dan utilisasi driver dvice.

2.2.3Operasi Perangkat KerasTransformasi operasi I/O menjadi operasi hardware yaitu:

1) Sebuah proses mengeluarkan sebuah blocking read system call kesebuah berkas descriptor dari berkas yang telah dibuka

sebelumnya.

2) Kode system call di kernel mengeccek parameter kebenaran.Dalam kasus input, jika telah siap pada buffer cache data akan

dikembalikan ke proses dan permintaan I/O diselesaikan. Jika data

tidak berada dalam buffer cache maka sebuah physical I/O akan

bekerja, sehingga proses akan dikeluarkan dari rub queue dan di

letakkan pada wait queue, dan permintaan I/O pun dijadwalkan.

Pada akhirnya subsistem I/O mengirimkan permintaan ke device

driver. Bergantung pada sistem operasi, permintaan dikirimkan

melalui call subrutin atau melalui pesan in-kernel.3) Device driver mngalokasikan ruang buffer pada kernel untuk

menerima data, dan menjadwalkan I/O. pada akhirnya, driver

mengirimkan perintah ke pengendali perangkat dengan menulis ke

register device control.

4) Pengendali perangkat mengoperasikan prangkat keras, perangkatuntuk melakukan transfer data.


24/28

21

5) Driver dapat menerima status dan data, atau dapat menyiapkanDMA ke memori kernel. Kita mengasumsikan bahwa transfer

diatur oleh sebuah DMA controller yang menggunakan interupsi

ketika transfer selesai.

6) Interrupt handler yang sesuai menerima interupsi melalui tablevektor interupsi, menyiapkan sejumlah data yang dibutuhkan,

menandai device driver dan kmbali dari interupsi.

7) Device driver menerima tanda, menganalisa permintaan I/o manayang telah diselesaikan, menganalisa status permintaan, dan

menandai subsistem I/O kernel yang permintannya telah

terselesaikan.

8) Kernel mentransfer data atau mengembalikan kode ke ruangalamat dari proses permintaan dan memindahkan pross dari antrian

tunggu ke antrian siap.

9) Proses tidak diblok ketika dipindahkan ke antrian siap. Ketikapenjadwalan mengembalikan proses ke CPU, proses meneruskan

eksekusi pada penyelesaian dari system call.

2.3 Input/Output Streams dan Kinerja Input/Output2.3.1 I/O Stream

I/O stream adalah suatu mekanisme pengiriman data secara

bertahap dan terus menerus melalui suatu aliran data dari proses

ke peranti begitu pula sebaliknya. I/O stream terdiri dari:

Stream head yang berhubungan langsung dengan proses. Driver ends yang mengatur piranti piranti. Stream modules yang berada di antara streams head dan driver

ends, yang bertugas menyampaikan data ke driver ends melalui

write queue maupun menyampaikan data proses melalui read

queue dengan cara message passing.


25/28

22

Gambar I/O stream

2.3.2 Kinerja I/OI/O adalah faktor penting dalam kinerja sistem. I/O sering meminta

CPU untuk mengeksekusi device driver code dan menjadwal proses

secara efisien sewaktu memblock dan unblock. Hasil context

switch men-stress ke CPU dan hardware cachenya. I/O juga

memberitahukan ketidakefisienanmekanisme penanganan interupsi

dalam kernel, dan I/O men-load down memory bus saat data copy

antara pengendali dan memori fisik dan juga saat copy antara

kernel buffer dan application data space.

Beberapa prinsip untuk menambah efisiensi I/O:

1. Mengurangi context switch.2. Mengurangi jumlah pengkopian data dalam memory sewaktu

pengiriman antara peranti dan aplikasi.

3. Mengurangi jumlah interupsi dengan mnggunakan transferbesar besaran, smart controller dan polling.


26/28

23

4. Menambah konkurensi dengan menggunakan pengendali atauchannel DMA.

5. Memindahkan processing primitives ke perangkat keras, supayaoperasi pada device controller konkruen dengan CPU dan

operasi bus.

6. Keseimbangan antara CPU, memory subsystem, bus dankinerja I/O, karena sebuah overload pada salah satu area akan

menyebabkan keterlamabtan pdada yang lain.


27/28

24

BAB III

PENUTUP

3.1 SimpulanPada manajemen Input/Output, perangkat I/O dapat diklarifikasikan

berdasarkan sifat aliran data dan sasaran komunikasinya. Selain itu pada

perangkat I/O juga terdapat teknik pemrograman I/O, organisasi logika dari

perangkat I/O, Evolusi fungsi perangkat I/O, prinsip manajemen perangkat

I/O, hirarki manajemen perangkat I/O.

Pada manajemen I/O juga dibahas mengenai aplikasi antarmuka I/O,

kerneldan operasi perangkat keras Input/Output. Aplikasi antarmuka I/O

adlah upaya sistem operasi untuk mempermudah pengaksesan dengan cara

melakukan standarisasi pengaksesan perangkat I/O, kernel menyediakan

banyak layanan untuk I/O yaitu diantaranya layanan penjadwalan I/O,

buffering, caching, spooling, reservasi perangkat (device reservation) dan

error handling.

I/OStreams adalah suatu mekanisme pengiriman data secara bertahap

dan terus menerus melalui suatu aliran data dari proses ke peranti begitu

pula sebaliknya. Untuk meningkatkankinerja Input/Output dapat dilakukan

dengan beberapa cara yaitu engurangi context switch, mengurangi jumlah

pengkopian data dalam memory sewaktu pengiriman antara peranti dan

aplikasi, mengurangi jumlah interupsi dengan mnggunakan transfer besar

besaran, smart controller dan polling, menambah konkurensi dengan

menggunakan pengendali atau channel DMA, memindahkan processing

primitives ke perangkat keras, supaya operasi pada device controller

konkruen dengan CPU dan operasi bus, keseimbangan antara CPU, memorysubsystem, bus dan kinerja I/O, karena sebuah overload pada salah satu area

akan menyebabkan keterlamabtan pdada yang lain.


28/28

DAFTAR PUSTAKA

Staling, William.2004.Operating System: Internal dan Design Principles,

Fourth Edition.Prentice-Hall International

Abraham Silberschatz, Peter Galvin, Greg Gagne.2005.Operating System

Concept, Seven Edition.United Stated of America: John Wiley &

Sons, Inc

__________.SistemI/O. Tersedia pada situs

http://kambing.ui.ac/bebas/vO6/Kuliah/SistemOperasi/BUKU/bahan-

bab7.pdf.Diakses pada tanggal 29 September 2010 pada pukul

22.27.14

Antara Kesiman, Windu.2009.BUKU AJAR SISTEM OPERASI : Berbasis

Nilai Nilai Lokal Genius Sistem Subak. Singaraja: Jurusan

Pendidikan Teknik Informatika-Undiksha

tugas kelompok 1 (manajemen input-output)

Documents