Siklus Hidup Sistem

Siklus hidup sistem (system life cycle – SLC) adalah proses evolusioner yang diikuti dalam menerapkan sistem atau subsistem informasi berbasis komputer.
Dilakukan dengan strategi Top-Down Design.
Tahapan dari siklus hidup sistem yaitu :
1. Tahap Perencanaan
2. Tahap Analisis
3. Tahap Rancangan
4. Tahap Penerapan
5. Tahap Penggunaan
Siklus hidup sistem yang pertama dikelola oleh manajer unit jasa informasi, dibantu oleh manajer dari analisis sistem, pemrograman dan operasi. Namun kecenderungan saat ini, meletakkan tanggung jawab pada tingkat yang lebih tinggi dan lebih rendah. Ada tiga tingkatan besar (hirarki) dari manajemen siklus hidup sistem, yaitu :
A. Tanggung Jawab Eksekutif
Ketika sistem memiliki nilai strategis atau mempengaruhi seluruh organisasi, direktur utama atau komite eksekutif mungkin memutuskan untuk mengawasi proyek pengembangannya. Ketika lingkup sistem menyempit dan folusnya lebih operasional kemungkinan besar kepemimpinan akan dipegang oleh eksekutif tingkat yang lebih rendah, seperti wakil direktur utama, direktur bagian administrasi, dan CIO.

B. Komite Pengarah SIM (steering committee MIS – SC MIS)
Banyak perusahaan membuat suatu komite khusus, di bawah tingkat komite eksekutif, yang bertanggung jawab atas pengawasan seluruh proyek sistem. Jika tujuan komite tersebut adalah memberikan petunjuk, pengarahan dan pengendalian yang berkesinambungan, dalam rangka penggunaan sumber daya komputer perusahaan maka komite tersebut dinamakan Komite Pengarah SIM.
Komite Pengarah SIM melaksanakan tiga fungsi utama, yaitu :
a. menetapkan kebijakan
b. menjadi pengendali keuangan
c. menyelasaikan pertentangan

Keuntungan yang dicapai :
· semakin besar kemungkinan komputer akan digunakan untuk mendukung pemakai di seluruh perusahaan.
· Semakin besar kemungkinan proyek-proyek komputer akan mempunyai perencanaan dan pengendalian yang baik.

C. Kepemimpinan Proyek
Komite pengarah SIM yang terlibat langsung dengan rincian pekerjaan, tanggung jawabnya ada pada Tim Proyek. Tim proyek mencakup semua orang yang ikut serta dalam pengembangan sistem berbasis komputer.
Adapun tahap-tahap dalam siklus hidup sistem yaitu:
Ø TAHAP PERENCANAAN
Keuntungan dari merencanakan proyek CBIS, yaitu :
· Menentukan lingkup dari proyek
Unit organisasi, kegiatan atau sistem manakah yang terlibat dan mana yang tidak, Hal tersebut akan memberikan perkiraan awal dari skala sumber daya yang diperlukan.
· Mengenali berbagai area permasalahan potensial
Akan menunjukkan hal-hal yang mungkin tidak berjalan dengan semestinya, sehingga hal tersebut dapat dicegah.
· Mengatur urutan tugas
Banyak tugas-tugas terpisah yang diperlukan untuk mencapai sistem. Tugas tersebut diatur dalam urutan logis berdasarkan prioritas informasi dan kebutuhan agar efisien.
· Memberikan dasar untuk pengendalian
Tingkat kinerja metode pengukuran tertentuharus dispesifikasikan sejak awal.
Ø TAHAP ANALISIS
Ketika perencanaan selesai dan mekanisme pengendalian telah berjalan, tim proyek beralih pada analisis sistem yang telah ada. Analisis sistem adalah penelitian atas sistem yang telah ada dengan tujuan untuk merancang sistem baru atau diperbarui.
Adapun tahapannya yaitu :
1. Mengumumkan Penelitian Sistem
Manajer khawatir terhadap penerapan aplikasi komputer baru yang mempengaruhi kerja para pegawainya. Sehingga perlu dikomunikasikan kepada para pegawai tentang :
a. alasan perusahaan melaksanakan proyek
b. bagaimana sistem baru akan menguntungkan perusahaan dan pegawai.
2. Mengorganisasikan Tim Proyek
Tim proyek yang akan melakukan penelitian sistem dikumpulkan. Agar proyek berhasil, pemakai sangat perlu berperan aktif daripada berperan pasif. Banyak perusahaan mempunyai kebijakan menjadikan pemakai sebagai pemimpin proyek dan bukannya spesialis informasi.
3. Mendefinisikan Kebutuhan Informasi
Analis mempelajari kebutuhan informasi pemakai dengan terlibat dalam berbagai kegiatan pengumpulan informasi (wawancara, pemgamatan, pencarian catatan, dan survei).
4. Mendefinisikan Kriteria Kinerja Sistem
Langkah selanjutnya adalah menspesifikasikan secara tepat apa yang harus dicapai oleh sistem, yaitu kriteria kinerja sistem. Misalkan,
· Laporan harus disiapkan dalam bentuk salinan kertas dan tampilan komputer;
· Laporan harus tersedia tidak lebih dari 3 hari setelah akhir bulan;
· Laporan harus membandingkan pendapatan dan biaya actual dengan anggarannya baik untuk bulan lalu maupun sepanjang tahun hingga sekarang (year to date).
5. Menyiapkan Usulan Rancangan
Analis sistem memberikan kesempatan bagi manajer untuk membuat keputusan teruskan atau hentikan untuk kedua kalinya. Dalam hal ini manajer harus menyetujui tahap rancangan bagi keputusan tersebut termasuk di dalam usulan rancangan.
6. Menerima atau Menolak Proyek Rancangan
Manajer dan komite pengarah SIM mengevaluasi usulan rancangan dan menentukan apakah akan memberikan persetujuan atau tidak. Dalam beberapa kasus, tim mungkin diminta melakukan analisis lain dan menyerahkannya kembali atau mungkin proyek ditinggalkan. Jika disetujui, proyek maju ke tahap rancangan.
Ø TAHAP PERANCANGAN
Rancangan sistem adalah penentuan proses dan data yang diperlukan oleh sistem baru. Jika sistem itu berbasis komputer, rancangan dapat menyertakan spesifikasi jenis peralatann yang akan digunakan.
Langkah-langkah tahapan rancangan yaitu :
1. Menyiapkan rancangan sistem yang terinci
2. Mengidentifikasi berbagai alternatif konfigurasi sistem
3. Mengevaluasi berbagai alternatif konfigurasi system
4. Memilih konfigurasi terbaik
5. Menyiapkan usulan penerapan
6. Menyetujui atau menolak penerapan sistem
Ø TAHAP PENERAPAN
Penerapan merupakan kegiatan memperoleh dan mengintegrasikan sumber daya fisik dan konseptual yang menghasilkan suatu sistem yang bekerja. Adapun tahapannya yaitu :
1. Merencanakan penerapan;
Manajer dan spesialis informasi harus memahami dengan baik pekerjaan yang diperlukan untuk menerapkan rancangan sistem dan untuk mengembangkan rencana penerapan yang sangat rinci.
2. Mengumumkan penerapan;
Proyek penerapan diumumkan kepada para pegawai dengan cara yang sama pada penelitian sistem. Tujuannya adalah untuk menginformasikan kepada para pegawai mengenai keputusan untuk menerapkan sistem baru dan meminta kerjasama mereka.
3. Mendapatkan sumber daya perangkat keras;
Rancangan sistem disediakan bagi para pemasok berbagai jenis perangkat keras yang terdapat pada konfigurasi sistem yang disetujui.
4. Mendapatkan sumber daya perangkat lunak;
Ketika perusahaan memutuskan untuk menciptakan sendiri perangkat lunak aplikasinya, programmer menggunakan dokumentasi yang disiapkan oleh analis sistem sebagai titik awal. Programmer dapat menyiapkan dokumentasi yang lebih rinci seperti flowchart atau bahasa semu (psedudo code) yang terstruktur, dilakukan pengkodean, dan pengujian program. Hasil akhirnya adalah software library dari program aplikasi. Jika perangkat lunak aplikasi jadi (prewritten application software) dibeli, pemilihan pemasok perangkat lunak dapat mengikuti prosedur yang sama seperti yang digunakan untuk memilih pemasok perangkat keras, yaitu RFP dan Usulan.
5. Menyiapkan database;
Pengelola database (database administrator – DBA) bertanggung jawab untuk semua kegiatan ynag berhubungan dengan data, dan mencakup persiapan database.
6. Menyiapkan fasilitas fisik;
Jika perangkat keras dan sistem baru tidak sesuai dengan fasilitas yang ada, perlu dilakukan konstruksi baru atau perombakan.
7. Mendidik peserta dan pemakai;
operator entry data, pegawai coding, dan pegawai administrasi lainnya. Semuanya harus dididik tentang peran mereka dalam sistem. Pendidikan harus dijadualkan jauh setelah siklus hidup dimulai, tepat sebelum bahan-bahan yang dipelajari mulai diterapkan.
8. Menyiapkan usulan cutover;
Proses menghentikan penggunaan sistem lama dan memulai menggunakan sistem baru disebut cutover.
9. Menyetujui atau menolak masuk ke sistem baru;
Manajer dan SC MIS menelaah status proyek dan menyetujui atau menolak rekomendasi tersebut.
10. Masuk ke sistem baru.
Ada 4 pendekatan dasar (cutover), yaitu :
a. Percontohan (pilot) yaitu suatu sistem percobaan yang diterapkan dalam satu subset dari keseluruhan operasi.
b. Serentak (immediate) merupakan pendekatan yang paling sederhana yakni beralih dari sistem lama ke sistem baru pada saat yang ditentukan.
c. Bertahap (phased), sistem baru digunakan berdasarkan bagian per bagian pada suatu waktu.
d. Paralel (parallel), mengharuskan sistem lama dipertahankan sampai sistem baru telah diperiksa secara menyeluruh. Akan memberikan pengamanan yang paling baik terhadap kegagalan tetapi yang paling mahal, karena kedua sumber daya harus dipertahankan.
Ø TAHAP PENGGUNAAN
Tahap penggunaan terdiri dari 5 langkah, yaitu :
1. Menggunakan sistem
Pemakai menggunakan sistem untuk mencapai tujuan yang diidentifikasikan pada tahap perencanaan.
2. Audit sistem
Setelah sistem baru mapan, penelitian formal dilakukan untuk menentukan seberapa baik sistem baru itu memenuhi kriteria kinerja.
3. Memelihara sistem
Selama manajer menggunakan sistem, berbagai modifikasi dibuat sehingga sistem terus memberikan dukungan yang diperlukan.
4. Menyiapkan usulan rekayasa ulang
Ketika sudah jelas bagi para pemakai dan spesialis informasi bahwa sistem tersebut tidak dapat lagi digunakan, diusulkan kepada SC MIS bahwa sistem itu perlu direkayasa ulang (reengineered). Usulan itu dapat berbentuk memo atau laporan yang mencakup dukungan untuk beralih pada suatu siklus hidup sistem baru. Dukungan tersebut mencakup penjelasan tentang kelemahan interen sistem, statistik mengenai biaya perawatan, dan lain-lain.
5. Menyetujui atau menolak rekayasa ulang system
Manajer dan komite pengarah SIM mengevaluasi usulan rekayasa ulang sistem dan menentukan apakah akan memberikan persetujuan atau tidak.

Prototipe (Prototyping).
Prototype memberikan ide bagi pembuat dan pemakai potensial tentang cara sistem berfungsi dalam bentuk lengkapnya. Proses akan menghasilkan prototype (prototyping).
Daya tarik prototype, yaitu :
a. Komunikasi antar analis sistem dengan pemakai membaik.
b. Analis dapat bekerja dengan lebih baik dalam menentukan kebutuhan pemakai.
c. Pemakai berperan lebih aktif dalam pengembangan sistem.
d. Lebih efisien dan dapat menghemat biaya pengembangan.
e. Penerapan lebih mudah.
Potensi kegagalan prototype, yaitu :
a. Bersifat tergesa-gesa.
b. Berharap sesuatu yang tidak realistis dari sistem operasionalnya.
c. Prorotipe I tidak efisien terhadap sistem yang dikodekan dengan bahasa pemrograman.
d. User interface tidak mencerminkan teknik perancangan yang baik.
Penerapannya mempunyai prospek yang baik, dengan karakteristik sebagai berikut :
a. Risiko tinggi
b. Pertimbangan interaksi pemakai
c. Jumlah pemakai banyak
d. Dibutuhkan penyelesaian yang cepat
e. Perkiraan tahap penggunaan sistem yang pendek
f. Sistem yang inovatif
g. Perilaku pemakai yang sukar ditebak.

Proses dalam sistem operasi berisi instruksi, data, program counter, register pemroses, stack data, alamat pengiriman dan variabel pendukung lainnya.

Sistem Operasi – Proses

Terdapat beberapa definisi mengenai proses, antara lain :

• Merupakan konsep pokok dalam sistem operasi, sehingga masalah manajemen proses adalah masalah utama dalam perancangan sistem operasi.
• Proses adalah program yang sedang dieksekusi.
• Proses adalah unit kerja terkecil yang secara individu memiliki sumber daya dan dijadwalkan oleh sistem operasi.

Peran sistem operasi dalam kegiatan proses adalah mengelola semua proses di sistem dan mengalokasikan sumber daya ke proses tersebut. Banyak proses yang dijalankan bersamaan, dimana setiap proses mendapat bagian memori dan kendali sendiri-sendiri (peran SO), sehingga setiap proses (program) memiliki prinsip :

• Independent, artinya program-program tersebut berdiri sendiri, terpisah dan saling tidak bergantung.
• One program at any instant, artinya hanya terdapat satu proses yang dilayani pemroses pada satu saat.

Dalam multiprogramming, teknik penanganan proses adalah dengan mengeksekusi satu proses dan secara cepat beralih ke proses lainnya (bergiliran), sehingga menimbulkan efek paralel semu (pseudoparallelism).

Pengendalian proses

Dalam pengendalian antar proses, sistem operasi menggunakan metode :

• Saling melanjutkan (interleave), Sistem  operasi  harus  dapat  kembali  melanjutkan  proses  setelah  melayani proses lain.
• Kebijaksaan tertentu, Sistem   operasi   harus   mengalokasikan   sumber   daya   ke   proses   berdasar prioritasnya.
• Komunikasi antar proses dan penciptaan proses, Sistem operasi harus mendukung komunikasi dan penciptaan antar proses (menstrukturkan aplikasi).

Pada sistem dengan banyak proses aktif, proses-proses pada satu saat berada dalam beragam tahap eksekusinya. Proses mengalami beragam state (ready, running, blocked) selama siklus hidupnya sebelum berakhir dan keluar dari sistem. Sistem operasi harus dapat mengetahui state masing-masing proses dan merekam semua perubahan yang terjadi secara dinamis. Informasi tersebut digunakan untuk kegiatan penjadwalan dan memutuskan alokasi sumber daya.

Status (state) proses

Sebuah proses akan mengalami serangkaian state diskrit. Beragam kejadian dapat menyebabkan perubahan state proses. Tiga state tersebut adalah sebagai berikut :

• Running, Proses sedang mengeksekusi instruksi proses
• Ready, Proses   siap   dieksekusi,   tetapi   proses   tidak tersedia untuk eksekusi proses ini.
• Blocked, Proses   menunggu   kejadian   untuk   melengkapi tugasnya

Proses yang baru diciptakan akan mempunyai state ready.

• Proses berstate running menjadi blocked, karena sumbar daya yang diminta belum tersedia atau meminta layanan perangkat masukan/keluaran, sehingga menunggu kejadian muncul. Proses menunggu kejadian alokasi sumber daya atau selesainya layanan perangkat masukan/keluaran (event wait).
• Proses berstate running menjadi ready, karena penjadwal memutuskan eksekusi proses lain karena jatah waktu untuk proses tersebut telah habis (time out).
• Proses berstate blocked menjadi ready saat sumber daya yang diminta/ diperlukan telah tersedia atau layanan perangkat masukan/keluaran selesai (event occurs).
• Proses berstate ready menjadi running, karena penjadwal memutuskan penggunaan pemroses utnuk proses itu karena proses yang saat itu running berubah statenya (menjadi ready atau blocked) atau telah menyelesaikan sehingga disingkirkan dari sistem. Proses menjadi mendapatkan jatah pemroses.

Diagram state lanjut

Penundaan (suspend) adalah operasi penting dan telah diterapkan dengan beragam cara. Penundaan biasanya berlangsung singkat. Penundaan sering dilakukan sistem untuk memindahkan proses-proses tertentu guna mereduksi beban sistem selama beban puncak.

Proses yang ditunda (suspended blocked) tidak berlanjut sampai proses lain meresume. Untuk jangka panjang, sumber daya-sumber daya proses dibebaskan (dilucuti). Keputusan membebaskan sumber daya-sumber daya bergantung sifat masing-masing sumber daya. Memori utama seharusnya segera dibebaskan begitu proses tertunda agar dapat dimanfaatkan proses lain. Resuming (pengaktifan kembali) proses, yaitu menjalankan proses dari titik (instruksi) dimana proses ditunda.

Operasi suspend dan resume penting, sebab :

• Jika sistem berfungsi secara buruk dan mungkin gagal maka proses-proses
  dapat disuspend agar diresume setelah masalah diselesaikan. Contoh  ada proses pencetakan, bila tiba-tiba kerta habis maka proses disuspend. Setelah kertas dimasukkan kembali, proses pun dapat diresume.
• Pemakai yang ragu/khawatir mengenai hasil prose dapat mensuspend proses (bukan membuang (abort) proses). Saat pemakai yakin proses akan berfungsi secara benar maka dapat me-resume (melanjutkan kembali di instruksi saat disuspend) proses yang disuspend.
• Sebagai tanggapan terhadap fluktuasi jangka pendek beban sistem, beberapa proses dapat disuspend dan diresume saat beban kembali ke tingkat normal.

Dua state baru dimasukkan sehingga membentuk diagram 5 state, yaitu :

• Suspended ready
• Suspended blocked

Penundaan dapat diinisialisasi oleh proses itu sendiri atau proses lain.

• Pada sistem monoprocessor, proses running dapat mensuspend dirinya sendiri karena tak ada proses lain yang juga running yang dapat memerintahkan suspend.
• Pada sistem multiprocessor, proses running dapat disuspend proses running lain pada pemroses berbeda. Proses ready hanya dapat di suspend oleh proses lain.

Pada proses blocked terdapat transisi menjadi suspended blocked. Pilihan ini dirasa aneh. Apakah tidak cukup menunggu selesainya operasi masukan/keluaran atau kejadian yang membuat proses ready atau suspended ready?. Bukankah state blocked, ready blocked, suspended blocked sama-sama tidak mendapat jatah waktu pemroses ?. Kenapa dibedakan ?.

Alasannya, karena penyelesaian operasi masukan/keluaran bagi proses blocked mungkin tak pernah terjadi atau dalam waktu tak terdefinisikan sehingga lebih baik disuspend agar sumber daya-sumber daya yang dialokasikan untuk proses tersebut dapat digunakan proses-proses lain. Untuk kondisi ini, lebih baik sumber daya-sumber daya yang dipegang proses yang berkondisi seperti ini dipakai proses-proses lain. Proses blocked disuspend sistem atau secara manual menjadi suspended blocked.

Bila akhirnya operasi masukan/keluaran ­berakhir maka segera proses suspended blockedmengalami transisi. Karena resume dan suspend mempunyai prioritas tinggi maka transisi segera dilakukan. Suspend dan resume dapat digunakan untuk menyeimbangkan beban sistem saat mengalami lonjakan di atas normal.

Program Control Block (PCB)

Struktur data PCB menyimpan informasi lengkap mengenai proses sehingga dapat terjadi siklus hidup proses. Sistem operasi memerlukan banyak informasi mengenai proses guna pengelolaan proses. Informasi ini berada di PCB. Sistem berbeda akan mengorganisasikan secara berbeda.

Informasi dalam PCB :

Informasi identifikasi proses

Informasi ini berkaitan dengan identitas proses yang berkaitan dengan tabel lainnya. Informasi tersebut meliputi :

• Identifier proses
• Identifier proses yang menciptakan
• Identifier pemakai

Informasi status pemroses

Informasi tentang isi register-register pemroses. Saat proses berstatus running, informasi tersebut berada diregister-register. Ketika proses diinterupsi, semua informasi   register   harus   disimpan   agar   dapat   dikembalikan   saat   proses

dieksekusi kembali. Jumlah dan jenis register yang terlibat tergantung arsitektur komputer. Informasi status terdiri dari :

• Register-register yang terlihat pemakai, adalah register-register yang dapat ditunjuk instruksi bahasa assembly untuk diproses pemroses.
• Register-register kendali dan status, Adalah register-register yang digunakan untuk mengendalikan operasi pemroses.
• Pointer stack, tiap proses mempunyai satu atau lebih stack, yang digunakan untuk parameter atau alamat prosedur pemanggil dan system call. Pointer stack menunjukkan posisi paling atas dari stack.

Informasi kendali proses

Informasi kendali proses adalah informasi lain yang diperlukan sistem operasi untuk mengendalikan dan koordinasi beragam proses aktif. Informasi kendali terdiri dari :

• Informasi penjadwalan dan status, Informasi-informasi yang digunakan untuk menjalankan fungsi penjadwalan, antara lain :
  • Status proses, Mendefinisikan keadaan/status proses (running, ready, blocked)
  • Prioritas, Menjelaskan prioritas proses.
  • Informasi berkaitan dengan penjadwalan, Berkaitan dengan informasi penjadwalan, seperti lama menunggu, lama proses terakhir dieksekusi.
  • Kejadian, Identitas kejadian yang ditunggu proses.
• Penstrukturan data, satu proses dapat dikaitkan dengan proses lain dalam satu antrian atau ring, atau struktur lainnya. PCB harus memiliki pointer untuk mendukung struktur ini.
• Komuikasi antar proses, beragam  flag,  sinyal  dan  pesan  dapat  diasosiasikan  dengan  komunikasi antara dua proses yang terpisah.
• Manajemen memori Bagian yang berisi pointer ke tabel segmen atau page yang menyatakan memori maya (virtual memory) proses.
• Kepemilikan dan utilisasi sumber daya, sumber daya yang dikendalikan proses harus diberi tanda, misalnya :

Informasi ini diperlukan oleh penjadwal.

Struktur citra proses digambarkan berurutan di satu ruang alamat. Implementasi penempatan citra proses yang sesungguhnya bergantung skema manajemen memori yang digunakan dan organisasi struktur kendali sistem operasi.

Operasi-operasi pada proses

Sistem operasi dalam mengelola proses dapat melakukan operasi-operasi terhadap proses. Operasi tersebut adalah :

• Penciptaan proses
• Penghancuran/terminasi proses
• Penundaan proses
• Pelanjutan kembali proses
• Pengubahan prioritas proses
• Memblok proses
• Membangunkan proses
• Menjadwalkan proses
• Memungkinkan proses berkomunikasi dengan proses lain

Penciptaan proses

Melibatkan banyak aktivitas, yaitu :

• Memberi identitas proses
• Menyisipkan proses pada senarai atau tabel proses
• Menentukan prioritas awal proses
• Menciptakan PCB
• Mengalokasikan sumber daya awal bagi proses

Ketika proses baru ditambahkan, sistem operasi membangun struktur data untuk mengelola dan mengalokasikan ruang alamat proses.

Kejadian yang dapat menyebabkan penciptaan proses :

Tahap-tahap penciptaan proses

Penciptaan proses dapat disebabkan beragam sebab. Penciptaan proses meliputi beberapa tahap :

• Beri satu identifier unik ke proses baru. Isian baru ditambahkan ke tabel proses utama yang berisi satu isian perproses.
• Alokasikan ruang untuk proses.
• PCB harus diinisialisasi.
• Kaitan-kaitan antar tabel dan senarai yang cocok dibuat.
• Bila diperlukan struktur data lain maka segera dibuat struktur data itu.

Penghancuran proses

Penghancuran proses melibatkan pembebasan proses dari sistem, yaitu :

• Sumber daya-sumber daya yang dipakai dikembalikan.
• Proses dihancurkan dari senarai atau tabel sistem.
• PCB dihapus (ruang memori PCB dikembalikan ke pool memori bebas).

Penghancuran lebih rumit bila proses telah menciptakan proses-proses lain. Terdapat dua pendekatan, yaitu :

• Pada beberapa sistem, proses-proses turunan dihancurkan saat proses induk dihancurkan secara otomatis.
• Beberapa sistem lain menganggap proses anak independen terhadap proses induk, sehingga proses anak tidak secara otomatis dihancurkan saat proses induk dihancurkan.

Alasan-alasan penghancuran proses, sebagai berikut.

Pengalihan proses

Kelihatannya pengalihan proses (process switching) adalah sepele. Pada suatu saat, prosesrunning diinterupsi dan sistem operasi memberi proses lain state running dan menggilir kendali ke proses itu.

Dalam hal ini muncul beberapa masalah, yaitu :

• Kejadian-kejadian apa yang memicu alih proses ?
• Masalah  lain  adalah  terdapatnya  perbedaan  antara  alih  proses  (process switching) dan alih konteks (context switching).
• Apa yang harus dilakukan sistem operasi terhadap beragam struktur data yang dibawah kendalinya dalam alih proses ?

Kejadian-kejadian penyebab pengalihan proses

Kejadian-kejadian yang menyebabkan terjadinya alih proses adalah :

• Interupsi sistem, disebabkan kejadian eksternal dan tak bergantung proses yang saat itu sedang running. Contoh : selesainya operasi masukan/keluaran. Pada kejadian interupsi, kendali lebih dulu ditransfer ke interrupt handler yang melakukan penyimpanan data-data dan kemudian beralih ke rutin sistem operasi yang berkaitan dengan tipe interupsi itu. Tipe-tipeinterupsi antara lain :

• Trap, Adalah interupsi karena terjadinya kesalahan atau kondisi kekecualian (exception conditions) yang dihasilkan proses yang running, seperti usaha illegal dalam mengakses file. Dengan trap, sistem operasi menentukan apakah kesalahan yang dibuat merupakan kesalahan fatal ?

Kemungkinan yang dilakukan adalah menjalankan prosedur pemulihan atau memperingkatkan ke pemakai. Saat terjadi trap, mungkin terjadi pengalihan proses mungkin pula resume proses.

• Supervisor call, yaitu panggilan meminta atau mengaktifkan bagian sistem operasi. Contoh: Proses pemakai running meminta layanan masukan/keluaran seperti membuka file. Panggilan ini menghasilkan transfer ke rutin bagian sistem operasi. Biasanya, penggunaan system call membuat proses pemakai blocked karena diaktifkan proses kernel (sistem operasi).

Pengalihan konteks

Pengalihan konteks dapat terjadi tanpa pengalihan state process yang sedang running, sedang pengalihan proses pasti melibatkan juga pengalihan konteks.

Siklus penanganan interupsi adalah :

• Pemroses menyimpan konteks program saat itu yang sedang dieksekusi ke stack.
• Pemroses menset register PC dengan alamat awal program untuk interuppet handler.
• Setelah kedua aktivitas itu, pemroses melanjutkan menjalankan instruksi-instruksi berikutnya di interuppt handler yang melayani interrupt.
• Pelaksanaan interupsi ini belum tentu mengakibatkan pengalihan ke proses lain (yaitu pengalihan PCB proses dari senarai running ke senarai lain (blocked, ready), dan sebaliknya. Kita menyebut pengalihan konteks adalah untuk pengalihan sementara yang singkat, misalnya untuk mengeksekusi program interrupt handler.
• Setelah penanganan interupsi selesa maka konteks yang terdapat pada stack dikembalikan sehingga kembali ke konteks proses semula tanpa terjadi pengalihan ke proses lain. Pengalihan proses terjadi jika proses yang running beralih menjadi state lain (ready, blocked), kemudian sistem operasi harus membuat perubahan-perubahan berarti terhadap lingkungannya. Rincian-rincian dalam pelaksanaan pengalihan proses dibahas setelah ini.

Pengalihan proses

Pengalihan proses terjadi jika proses yang running beralih menjadi state lain (ready, blocked) kemudian sistem operasi membuat perubahan-perubahan berarti terhadap lingkungan.

Langkah-langkah yang terlibat dalam pengalihan proses sebagai berikut :

• Simpan konteks pemroses, termasuk register PC dan register-register lain.
• Perbarui PCB proses yang running. Pelaksanaan termasuk mengubah state proses menjadi salah satu state (ready, blocked, suspendedready).
• Field-field yang relevan juga diperbarui misalnya alasan meninggalkan state running dan informasi akunting.
• Pindahkan PCB proses ke senarai yang cocok (ready, blocked).
• Pilih satu proses lain untuk dieksekusi sesuai dengan teknik penjadwalan.
• Perbarui PCB proses yang dipilih termasuk perubahan state menjadi running.
• Perbarui struktur-struktur data manajemen memori. Pekerjaan ini sesuai dengan pengelolaan translasi alamat.
• Kembalikan konteks pemroses dengan konteks simpanan yang memberitahu konteks proses terakhir saat dialihkan dari state running. Pengembalian konteks ini dilakukan dengan memuatkan nilai-nilai register PC dan register-register lain dengan nilai konteks yang tersimpan.
• Pengalihan proses melibatkan pengalihan konteks dan perubahan state, memerlukan usaha lebih besar daripada pengalihan konteks.

Tabel-tabel proses

Tiap proses mempunyai state yang perlu diperhatikan sistem operasi yang dicatat dalam beragam tabel atau senarai yang saling berhubungan, yaitu :

• Tabel informasi manajemen memori, Untuk menjaga keutuhan memori utama dan memori sekunder yang menyimpan informasi tentang :

• Tabel informasi manajemen masukan/keluaran, Untuk mengelola perangkat masukan/keluaran, dimana perangkat tersebut digunakan proses tertenty, sehingga perlu dijaga agar proses lain tidak memakainya. Sistem operasi perlu mengetahui status operasi masukan/keluaran dan lokasi memori utama yang digunakan untuk transfer data.
• Tabel informasi sistem file, Berisi informasi mengenai ekstensi file, lokasi pada memori sekunder, status saat itu dan menyimpan atribut-atribut file lainnya.
• Tabel proses, Untuk mengelola informasi proses di sistem operasi, lokasinya di memori, status dan atribut proses lainnya.

Proses ditempatkan di memori utama di lokasi tertentu, proses mempunyai satu ruang alamat tersendiri. Ruang alamat yang digunakan proses disebut citra proses (process image), karena selain seluruh kode biner program, proses ditambahi atribut-atribut lain yang berkaitan penempatannya pada suatu lokasi memori dan status eksekusi pada saat itu.

Elemen-elemen citra proses, sebagai berikut

ELEMEN CITRAPROSES	KETERANGAN
Data pemakai	Bagian yang dapat memodifikasi berupa data program, daerah stack pemakai.
Program pemakai	Program biner yang dieksekusi.
Stack sistem	Digunakan untuk menyimpan parameter dan alamat pemanggilan untuk prosedur dan system calls
PCB (Program Control Block)	Berisi informasi yang diperlukan olehsistem operasi dalam mengendalikan proses

Struktur umum tabel-tabel kendali ditunjukkan pada gambar berikut :

Gambar 5 : Struktur tabel-tabel kendali pada sistem operasi

PCB dan senarai proses

PCB berisi informasi mengenai proses yang diperlukan sistem operasi. PCB dibaca dan /atau dimodifikasi rutin sistem operasi seperti penjadwalan, alokasi sumber daya,  pemrosesan  interupsi,  monitoring  dan  analisis  kinerja.  Kumpulan  PCB mendefinisikan state sistem operasi. Untuk menyatakan senarai proses di sistem operasi dibuat senarai PCB.

Diagram memperlihatkan hanya satu PCB berada di senarai running. PCB ini menyatakan proses yang saat itu sedang dieksekusi pemroses sehingga hanya satu proses yang running. Tentu saja ini tidak berlaku untuk multiprocessing yang dapat mengeksekusi lebih dari satu proses sekaligus.

Prose-proses ready digambarkan dengan PCB proses-proses di senarai ready. Proses-proses menunggu dijadwalkan untuk dieksekusi pemroses. Proses yang dijadwalkan dieksekusi (yaitu mengalami transisi dari state ready menjadi running) maka PCBnya dipindah dari senarai ready ke senarai running.

Proses running (PCB-nya berada di senarai running) dipindah sesuai state yang dialami proses itu, sebagai berikut :

• Bila proses berakhir (selesai) maka dijalankan operasi terminasi sehingga PCB-nya tak ada lagi.
• Bila proses diblocked karena menunggu alokasi sumber daya maka PCBnyadipindah ke senarai blocked.
• Bila proses dijadwalkan habis jatah waktu eksekusinya maka PCBnya dipindahkan ke senarai ready.
• Proses yang sedang blocked berpindah menjadi ready bila sumber daya yang ditunggu telah teralokasi untuknya. Untuk itu PCBnya dipindahkan ke senarai ready.

Pengaksesan informasi di PCB

Rutin-rutin sistem operasi perlu mengakses informasi di PCB. Tiap proses dilengkapi ID unik yang digunakan sebagai indeks (penunjuk) ke tabel untuk mengambil PCB.

Kesulitan bukan pada mekanisme pengaksesan, tetapi masalah proteksi terhadap PCB. Dua masalah utama proteksi terhadap PCB, yaitu :

Bug (kesalahan pemrograman) pada rutin tunggal, misalnya interrupt handler dapat merusak PCB sehingga dapat berakibat menghancurkan kemampuan sistem    mengelola proses-proses yang diasosiasikan dengan PCB.

Perubahan rancangan struktur dan semantiks PCB dapat berdampak ke sejumlah    modul sistem operasi yang memakai PCB.

Kedua masalah tersebut memberi gagasan agar semua rutin sistem operasi melewati satu rutin khusus, yaitu rutin penanganan PCB dalam mengakses PCB. Tugas rutin adalah memproteksi PCB dan menjadi perantara pembacaan dan penulisan PCB. Masalah pertama dapat dicegah karena rutin penanganan PCB akan selalumenjaga agar PCB tidak rusak. Masalah kedua jelas langusng teratasi karena antarmuka terhadap rutin-rutin lain masih tetap dipertahankan walau rincian-rincian PCB diubah.

Rutin-rutin sistem operasi yang memakai antarmuka tidak perlu diubah. Teknik ini menghendaki didefinisikan antarmuka rutin penanganan PCB dan rutin-rutin lain dengan baik. Kelemahan teknik ini adalah adanya overhead kinerja karena harus memanggil rutin penanganan PCB. Pengaksesan langsung terhadap PCB tentu lebih cepat daripada harus memanggil rutin penanganan PCB.

Kedudukan sistem operasi

Sistem operasi pada dasarnya adalah sepert perangkat lunak lain, yaitu program yang perlu dieksekusi pemroses.

Kedudukan sistem operasi dibanding proses-proses lain, adalah :

• Sistem operasi sebagai kernel tersendiri yang berbeda dengan proses-proses lain (kernel sebagai non-proses).
• Fungsi-fungsi sistem operasi dieksekusi dalam proses pemakai.
• Sistem  operasi  juga  sebagai  kumpulan  proses  (process  based  operating systems).

Kernel sebagai non proses

Ketika proses running diinterupsi atau memanggil system call, maka konteks pemroses proses ini disimpan dan kendali dilewatkan ke kernel. Sistem operasi mempunyai daerah memori dan stack sendiri untuk pemanggilan prosedur.

Sistem operasi melakukan fungsi yang diinginkan dan mengembalikan konteks proses yang diinterupsi. Eksekusi proses pemakai yang diinterupsi dilanjutkan. Alternatif lain, sistem operasi menyimpan lingkungan proses, melakukan penjadwalan dan menjadwalkan proses lain.

Konsep proses hanya diterapkan untuk program-program pemakai. Kode sistem operasi dieksekusi sebagai satu entitas terpisah, beroperasi pada mode kernel. Proses adalah non-kernel, sedang sistem operasi adala kernel yang bukan proses.

Dieksekusi dalam proses pemakai

Alternatif lain dieksekusi sistem operasi adalah mengeksekusi sistem operasi di konteks proses pemakai. Pendekatan ini didasarkan terutama pada pandangan bahwa sistem operasi sebagai kumpulan rutin yang dipanggil pemakai untuk melakukan beragam fungsi dan dieksekusi dalam lingkungan proses pemakai.

Pada seluruh waktu, sistem operasi mengelola N citra proses. Tiap citra tidak hanya mempunyai daerah untuk proses tapi juga daerah program, data dan stack untuk kernel. Terdapat juga ruang alamat yang dipakai bersama semua proses. Ketika diinterupsi, trap atau supervisor call terjadi,pemroses ditempatkan ke mode kernel dan kendali dilewatkan ke sistem operasi. Konteks pemroses disimpan dan alih konteks ke rutin sistem operasi.

Eksekusi dilanjutkan dalam proses pemakai saat itu, tidak dilakukan alih proses, hanya alih konteks di proses yang sama. Jika sistem operasi telah menyelesaikan tugas, menentukan apakah proses berlanjut, maka alih konteks meresume program yang diinterupsi dalam proses itu juga. Keunggulan pendekatan ini adalah program pemakai yang diinterupsi untuk memperoleh rutin sistem operasi dan diresume tidak mengalami overhead peralihan dua proses.

Jika sistem oper­asi menentukan bahwa alih proses terjadi bukan kembali ke proses semula yang dieksekusi, maka kendali dilewatkan ke rutin alih proses. Rutin ini boleh dijalankan pada proses boleh juga tidak, bergantung rancangan sistem. Pada keadaan ini, proses saat itu menjadi state non-running dan proses lain menjadi running.

Sistem operasi sebagai kumpulan proses

Pendekatan ini mengimplementasikan sistem operasi sebagai kumpulan proses.

Pendekatan ini digambarkan pada gambar berikut :

Variannya adalah perangkat lunak bagian kernel dieksekusi dalam mode kernel. Fungsi-fungsi kernel utama diorganisasi sebagai proses-proses terpisah. Terdapat kode kecil pengalihan proses yang dieksekusi di luar proses.

Pendekatan ini mempunyai beberapa keunggulan, yaitu :

Mikrokernel

Saat ini, mikrokernel mendapat banyak perhatian. Mikrokernel adalah inti sistem operasi yang menyebabkan landasan perluasan sistem operasi. Pendekatan mikrokernel dipopularkan sistem operasi MACH. Secara teoritis, pendekatan mikrokernel menyediakan derajat fleksibilitas dan modularitas tinggi. Sistem operasi yang memakai pendekatan mikrokernel adalah MS Windows NT.    Landasan pendekatan mikrokernel adalah hanya fungsi-fungsi sistem operasi inti yang secara mutlak esensi yang harus berada di kernel. Layanan-layanan dan aplikasi-aplikasi yang kurang esensi dibangin diatas mikrokernel itu. Meskipun pembagian antara yang perlu dan tidak perlu ada di mikrokernel beragam. Terdapat ciri yang sama yaitu banyak lauanan yang secara tradisional merupakan bagian sistem operasi menjadi subsistem eksternal. Subsistem in berinteraksi dengan kernel dan subsistem-subsistem lain.

Layanan-layanan itu antara lain sistem file, sistem windowing dan layanan-layanan keamanan.   Komponen-komponen   sistem   operasi   di   luar   mikrokernel   saling berinteraksi melalui pesan yang dilewatkan melalui mikrokernel. Fungsi mikrokernel adalh sebagai mediator pertukaran pesan.

Mikrokernel memvalidasi pesan, melewatkan pesan antara komponen-komponen dan memberi hak pengaksesan perangkat keras. Struktur ini ideal untuk lingkungan pemrosesan terdistribusi karena mikrokernel dapat melewatkan pesan baik secara lokal atau jarak jauh tanpa perubahan komponen-komponen sistem operasi yang lain.

Sumber :
McLeod, Raymond, Management Information System, 7­th ed., Prentice Hall, New Jersey, 1998.
McNurlin, Barbara C,; Sparague, Ralph H Jr., Information Systems Management in Practice, 4th ed., Prentice Hall, New Jersey, 1998.

msherawati.staff.gunadarma.ac.id/Downloads/…/Modul_ke_8_sim_ptik.doc

http://bondanoctavian.wordpress.com/2013/01/11/siklus-hidup-sistem/