Arsitektur Perangkat Lunak

Arsitektur perangkat lunak adalah merupakan struktur-struktur yang
menjadikan landasan untuk menentukan keberadaan komponen-komponen
perangkat lunak, metode atau cara untuk mengelola (organisasi) komponen-
komponen tersebut untuk saling berinteraksi. Komponen tersebut merupakan
program-program bagian (prosedur, fungsi) yang akan dieksekusi oleh program
utama.
Arsitektur system operasi adalah merupakan arsitektur perangkat lunak
yang digunakan untuk membangun suatu perangkat lunak sistem operasi yang
akan digunakan dalam sistem komputer. Perkembangan arsitktur system
operasi modern ini semakin komplek dan rumit sehingga memerlukan sistem
operasi yang dirancang dengan sangat hati-hati, cermat dan tepat agar dapat
berfungsi secara optimum dan mudah untuk dimodifikasi.
Sistem operasi merupakan kumpulan dari program-program
(prosedur,fungsi, library) dimana prosedur dapat saling dipanggil oleh prosedur
lain di sistem bila diperlukan”. Sistem pemanggilan program untuk mendapatkan
layanan dari sistem operasi tersebut dikenal dengan nama System Call atau
API (aplication programming interface). Berbagai ragam Arsitektur system
operasi moderen diantaranya adalah : 1) System Monolitik. 2) System Berlapis.
3) System Client/server. 4) System Virtual mesin dan 5) System Berorientasi
objek.

a) Sistem monolitik
Sistem monolitik Merupakan struktur sistem operasi sederhana yang dilengkapi
dengan operasi “dual” pelayanan {sistem call} yang diberikan oleh sistem
operasi. Model sistem call dilakukan dengan cara mengambil sejumlah
parameter pada tempat yang telah ditentukan sebelumnya, seperti register atau
stack dan kemudian mengeksekusi suatu intruksi trap tertentu pada monitor
mode.
Gambar 13. Sistem call pada Model struktur monolitik sistem operasi
Gambar 14. Model struktur monolitik sistem operasi
Pada model ini, tiap-tiap sistem call memiliki satu service procedure. Ulitity pro-
cedure mengerjakan segala sesuatu yang dibutuhkan oleh beberapa service
procedure, seperti mengambil data dari user program. Mekanisme dan prinsip
kerja model struktur monolitik sistem operasi ini adalah sebagai berikut:
 User program melakukan “trap” pada karnel
 Intruksi berpindah dari user mode ke monitor modedan mentransfer
control ke sistem operasi.
 Sistem operasi mengecek parameter-parameter dari pemanggilan
tersebut, untuk menentukan sistem call mana yang memanggil.
 Sistem operasi menunjuk ke suatu table yang berisi slot ke-k yang
menunjuk sistem call K (Kontrol).
 Kontrol akan dikembalikan kepada user program, jika sistem call telah
selesai mengerjakan tugasnya. Tatanan ini memberikan suatu struktur
dasar dari sistem operasi sebagai berikut :
- Program utama meminta service procedure.
- Kumpulan service procedure yang dibaca oleh sistem call.
- Kumpulan utility procedure yang membantu service procedure.
Keunggulan dari system Monolitik ini adalah: layanan terhadap job-job yang ada
bisa dilakukan dengan cepat karena berada pada satu ruang alamat memory.
Sementara itu kelemahan dari system Monolitik adalah:
 Pengujian dan penghilangan kesalahan sulit dilakukan karena tidak dapat
dipisahkan dan dilokasikan,
 Sulit dalam menyediakan fasilitas pengamanan.
 Kurang efisien dalam penggunaan memori dimana setiap computer harus
menjalankan kernel yang besar sementara tidak memerlukan seluruh
layanan yang disediakan kernel.
 Kesalahan pemrograman di satu bagian kernel menyebakan matinya
seluruh sistem
b) Sistem berlapis
Teknik pendekatan struktur sistem berlapis sistem operasi pada dasarnya
dibuat menggunakan pendekatan top-down, semua fungsi ditentukan dan dibagi
menjadi komponen komponen. Modularisasi sistem dilakukan dengan cara
memecah sistem operasi menajdi beberapa lapis (tingkat). Lapisan terendah
(layer 0) adalah perangkat keras dan lapisan teratas (layer N) adalah user
interface. Dengan system modularisasi, setiap lapisan mempunyai fungsi
(operasi) tertentu dan melayani lapisan yang lebih rendah.
System operasi pertama kali yang memakai system berlapis adalah THE.
System operasi THE yang dibuat oleh Dijkstra dan mahasiswa-mahasiswanya.
Pada dasarnya system operasi berlapis dimaksudkan untuk mengurangi
kompleknya rancangan dan implementasi dari suatu system operasi. Contoh
sistem operasi yang menggunakan sistem ini adalah: UNIX termodifikasi, THE,
Venus dan OS/2
Gambar 15. Model struktur sistem operasi berlapis
Keuntungan dari model struktur sistem operasi berlapis adalah memiliki
semua keunggulan rancangan modular. Sistem terbagi dalam beberapa modul,
setiap modul dan lapisan bisa dirancang, di uji, secara independen sehingga
jika terjadi suatu kesalahan mudah untuk menanganinya. Sementara kelema-
han dari sistem ini adalah semua fungsi-fungsi dari sistem operasi harus ter-
dapat di masing-masing lapisan, jika terjadi suatu kesalahan bisa jadi semua
lapisan harus diprogram ulang.

c) Sistem Mesin virtual
Konsep dasar dari mesin virtual ini tidak jauh berbeda dengan pendekatan
sistem terlapis dengan tambahan berupa antarmuka yang menghubungkan
perangkat keras dengan kernel untuk tiap-tiap proses. Mesin virtual
menyediakan antar muka yang identik untuk perangkat keras yang ada. Sistem
operasi ini membuat ilusi atau virtual untuk beberapa proses, masing-masing
virtual proses mengeksekusi prosessornya dan memorinya (virtual) masing
masing.
Gambar 16. Model struktur sistem operasi mesin virtual
Meskipun konsep ini cukup baik, namun cukup komplek untuk diimple-
mentasikan, karena system menggunakan metode dual-mode. Mesin virtual
hanya dapat berjalan pada monitor-mode jika berupa sistem operasi, se-
dangkan mesin virtual itu sendiri berjalan dalam bentuk user-mode. Konsek-
uensinya, baik virtual monitor-mode maupun virtual user-mode harus dijalankan
melalaui physical user mode. Hal ini menyebabkan adanya transfer dari user-
mode ke monitor-mode pada mesin nyata, yang juga akan menyebabkan adan-
ya transfer dari virtual user-mode ke virtual monitor-mode pada mesin virtual.
Sumber daya (resource) dari computer fisik dibagi untuk membuat mesin virtual.
Penjadwalan CPU dapat membuat penampilan bahwa user mempunyai proses-
sor sendiri. Spooling dan system file dapat menyediakan card reader virtual dan
line printer virtual. Terminal time sharing pada user melayani sebagai console
operator mesin virtual. Contoh sistem operasi yang memakai mesin virtual ada-
lah IBM S/370 dan IBM VM/370.
Teknik ini berkembang menjadi sistem operasi emulator, shingga system
operasi dapat menjalankan aplikasi-aplikasi untuk system operasi lain. Sistem
operasi MS-Windows NT dapat menjalankan aplikasi untuk MS-DOS, OS/2
mode teks dan aplikasi Win16. aplikasi tersebut dijalankan sebagai input bagi
subsistem di MS-Windows NT yang mengemulasikan system calls yang di-
panggil aplikasi dengan Win32 API ( Sistem Call di MS-Windows NT).
Keuntungan dan kerugian konsep mesin virtual adalah sebagai berikut:
 Mesin virtual menyediakan proteksi yang lengkap untuk sumber daya
system sehingga masing-masing mesin virtual dipisahkan mesin virtual
yang lain. Isolasi ini tidak memperbolehkan pembagian sumber daya
secara langsung.
 Sistem mesin virtual adalah mesin yang cocok untuk riset dan
pengembangan system operasi. Pengembangan system dikerjakan pada
mesin virtual, termasuk di dalamnya mesin fisik dan tidak mengganggu
operasi system yang normal.
 Konsep mesin virtual sangat sulit untuk mengimplementasikan kebutuhan
dan duplikasi yang tepat pada mesin yang sebenarnya.
d) Sistem operasi client server
Sistem operasi modem memiliki kecendrungan untuk memindahkan kode
ke lapisan yang lebih tinggi dan menghapus sebanyak mungkin, kode-kode
tersebut dari sistem operasi sehingga akan meninggalkan keruel yang minimal.
Konsep ini biasa diimplementasikan dengan dengan cara menjadikan fungsi-
fungsi yang ada pada sistem operasi menjadi user proses. Jika satu proses
minta untuk dilayani, misalnya satu blok file, maka user proses {disini
dinamakan: Client proses} mengirim permintaan tersebut ke user proses. Server
proses akan melayani permintaan tersebutkemudian mengirimkan jawabannya
kembali. Semua pekerjaan keruel dilakukan pada pengendalian komunikasi
antara client dan server. Dengan membagi sistem operasi menjadi beberapa
lapisan, dimana tiap-tipa bagian mengendalikan satu segi sistem, seperti
pelayanan file, pelayanan proses, pelayanan terminal, atau pelayanan memori,
maka tiap-tiap bagian menjadi lebih sederhana dan dapat diatur selain itu, oleh
karena semua server berjalan pada user mode proses, dan bukan merupakan
monitor mode, maka server tidak dapat mengakses hardware secara lansung.
Akibatnya, jika terjadi kerusakan pada file server, maka pelayanan file akan
terganggu. Namun hal ini tidak akan sampai menganggu sistem lainnya.
Masalah yang sering terjadi pada system client –server adalah tidak
semua tugas dapat dijalankan di tingkat pemakai, tapi kesulitan ini dapat di atas
dengan:
 Proses server kritis tetap di kernel, yaitu proses yang biasanya
berhubungan dengan hardware.
 Mekanisme ke kernel seminimal mungkin sehingga pengaksesan ruang
pemakai dapat dilakukan secepat mungkin
Gambar 17. Model struktur sistem operasi client server
Gambar 18 Model client server pada jaringan terdistribusi
Keuntungan dari model client server ini antara lain adalah sebagai berikut:
 Dapat diadaptasikan pada sistem terdistribusi.
 Jika suatu client berkomunikasi dengan server dengan cara mengirimkan
pesan, maka server tidak perlu tahu apakah pesan itu dikirim oleh dan
dari mesin itu sendiri {local} atau dikirim oleh mesin yang lain melalui
jaringan.
 Pengembangan dapat dilakukan secara modular
 Kesalahan pada suatu subsistem tidak menganggu subsistem lain
sehingga tidak mengakibatkan system mati secara keseluruhan
Sedangkan kelemahan dari system client-server adalah : Pertukaran pesan
dapat menjadi bottleneck dan Layanan dilakukan secara “lambat” karena harus
melalui pertukaran pesan antar client-server
e) Sistem Berorientasi Obyek
Layanan Sistem operasi sebagai kumpulan proses untuk menyelesaikan
pekerjaannya, yang sering disebut dengan system operasi bermodel proses,
sedangkan layanan system operasi sebagai objek disebut dengan system
operasi berorentasi objek. Pendekatan objek dimaksudkan untuk mengadopsi
keunggulan dari teknolgi berorientasi objek.
Pada system operasi berorientasi objek, layanan diimplementasikan
sebagai kumpulan objek, masing-masing objek diberi tipe yang menandai
property objek seperti proses, dirktori, berkas, dan sebagainya. Dengan
memanggil operasi yang didefinisikan di objek, data yang berada dalam objek
tersebut dapat diakses dan dimodifikasi
Contoh dari system operasi berorentasi objek antara lain adalah: 1) Eden
2) Choices 3) X-kernel. 4) Medusa. 5) Clunds. 6) Amoeba. 7) Muse. 8) Sistem
operasi MS-Windows NT mengadopsi beberapa teknologi berorientasi objek
tapi tidak secara keseluruhannya.