Arsitektur Pada Sistem Operasi Windows
Berbicara tentang sistem operasi Windows saat ini, semuanya berawal dari sebuah sistem operasi sederhana. Dahulu sebelum adanya wnindows di kenal sistem operasi MS-DOS.
MS-DOS adalah sistem operasi dasar dan merupakan asalmula munculnya sistem operasi Windows. MS-DOS pertama yang dikembangkan adalah Windows 1.0 sampai Windows ME. Setelah itu, Microsoft juga membangun suatu sistem operasi yang berbeda dari arsitektur MS-DOS, dan dikenal dengan sebutan Windows NT.
Arsitektur windows NT ini pada dasarnya merupakan awal mula pengembangan sistem operasi Windows NT 3.1 sampai Windows 10 saat ini. Lebih jelasnya berikut akan dijelaskan perkembangan arsitektur sistem operasi windows.
1. Arsitektur MS DOS
Arsitektur sistem operasi Windows pertama dikenal dengan sebutan MS-DOS. MS-DOS menggunakan struktur model monolitik yang konstruksinya tidak terstruktur.
Dalam arsitektur MS-DOS semua komponen sistem operasi bergabung menjadi satu, semua bagian program baik dari fungsi, prosedur serta sub rutin, dapat mengakses program-program lainnya.
Di sistem operasi MS-DOS, aplikasi dan sistem operasi tidak memiliki pemisahan yang jelas, yang dapat menyebabkan mudahnya program-program virus untuk memodifikasi dan merusak sistem operasi MS-DOS.
Program aplikasi memiliki hak untuk mengubah atau memodifikasi bagian sistem operasi.
2. Arsitektur Dasar Windows NT
Sistem operasi windows NT menggunakan model struktur berlapis atau terbagi menjadi beberapa layer.
Dalam arsitektur Windows NT, komponen dalam sistem operasi tidak tergantung dari komponen yang lain, sehingga jika modifikasi atau mengubah satu komponen tidak akan berpengaruh banyak pada komponen lainnya.
Arsitektur Windows NT secara global terdiri dari empat lapisan diantaranya adalah:
- Hardware Abstraction Layer (HAL)
- Kernel
- Subsystems
- System services
Hardware Abstraction Layer (HAL)
Hardware Abstraction Layer (HAL) adalah lapisan yang memetakan perintah dan tanggapan perangkat keras generik menjadi perintah dan tanggapan unik platform tertentu. Yang termasuk dalam Hardware Abstraction Layer (HAL) adalah Intel 486 atau Pentium, Motorola PowerPC, atau DEC Alpha.
Beberapa hal yang dibuat oleh HAL seperti machine system bus, DMA controller, interrupt controller, system timer, dan modul memori.
Sama seperti pada kernel, HAL juga dapat menyediakan dukungan untuk symmetric multiprocessing.
Kernel
Kernel adalah lapisan yang berisi komponen-komponen sistem operasi paling dasar. Kernel bertugas mengelola penjadwalan, termasuk di dalamnya context switching, exception handlin, interrupt handling dan multiprocessing synchronization.
Subsystems
Subsystems adalah lapisan yang terdiri dari berbagai ragam modul, serta menyediakan fungsi-fungsi spesifik yang menggunakan layanan-layanan dasar yang disediakan oleh kernel.
System services
System services adalah lapisan yang menyediakan antarmuka ke perangkat lunak user-mode.
3. Arsitektur Dasar Sistem Operasi Windows Vista, Windows 7, Windows 8, Windows 10
Sistem operasi Windows dikenal dengan arsitektur yang sangat modular, dimana setiap fungsi sistemnya dikelola oleh satu komponen dari sistem operasi.
Semua aplikasi yang mengakses fungsi melalui komponen menggunakan antar muka data standar atau data standar interfaces.
Pada arsitektur modular, setiap modul dapat dihapus, upgrade, atau bahkan digantikan tanpa perlu menulis ulang seluruh sistem atau standar aplikasi program antarmuka (API).
Berikut ini adalah berbagai ragam mode Kernel pada komponen Windows:
- Eksekutif
Eksekutif berisi dasar layanan sistem operasi, termasuk di dalamnya manajemen memori, proses dan manajemen thread, keamanan, Input/Output (I/O), dan komunikasi interprocess. - Kernel
Kernel bertugas mengontrol eksekusi processor. Kernel juga melakukan pengelolaan terhadap benang penjadwalan, proses switching, pengecualian dan penanganan interupsi, dan multiprosesor sinkronisasi.
Tidak seperti Eksekutif berada pada tingkat pengguna. Kernel ini tidak berjalan di thread. - Hardware Abstraction Layer (HAL)
Hardware Abstraction Layer (HAL) membuat setiap komputer sistem bus, memori akses langsung (DMA) controller, interrupt controller, system timer, dan modul memori terlihat sama dengan Eksekutif dan Kernel komponen. Disamping itu, hal ini juga memberikan dukungan yang diperlukan untuk multiprocessing simetris (SMP). - Device Driver
Device Driver adalah perpustakaan dinamis yang memperluas fungsionalitas dari Eksekutif. Device Driver termasuk driver perangkat keras yang menerjemahkan pengguna Input/Output(I/O) fungsi panggilan serta permintaan ke perangkat hardware tertentu dan komponen perangkat lunak untuk menerapkan sistem file, protokol jaringan, dan setiap ekstensi sistem lain yang perlu dijalankan dalam mode kernel. - Windowing and Graphics System
Windowing and Graphics System mengimplementasikan pengguna grafis antarmuka atau GUI, seperti antarmuka pengguna kontrol.
Berikut ini adalah deskripsi singkat dari masing-masing dari modul Eksekutif sistem operasi
- I/O Manager
I/O Manager bertugas untuk menyediakan kerangka kerja di mana perangkat Input/Output agar dapat diakses untuk aplikasi. Selain itu I/O Manager juga bertanggung jawab untuk pengiriman ke driver perangkat yang sesuai untuk diproses lebih dahulu. Manajer I/O menerapkan semua Windows I/O API dan keamanan untuk perangkat, protokol jaringan, dan file system. - Cache Manager
Meningkatkan kinerja berbasis file I/O dengan menyebabkan data file baru untuk direferensikan berada di memori utama agar akses lebih cepat, dan menunda disk menulis dengan memegang pembaruan dalam memori untuk waktu yang singkat sebelum mengirimkannya ke disk. - Object Manager
Object Manager bertugas untuk membuat, mengelola, dan menghapus objek Executive Windows dan tipe data abstrak yang digunakan untuk mewakili sumber daya seperti proses, benang, dan objek sinkronisasi.
Object Manager juga memaksa aturan untuk mempertahankan, penamaan, dan pengaturan keamanan objek. Manajer objek juga membuat Objek Menangani, yang terdiri atas informasi akses kontrol dan pointer pada benda object Windows. - Plug and Play Manager
Plug and Play Manager bertugas menentukan driver apa saja yang diperlukan untuk mendukung fungsi khusus perangkat dan beban driver. - Power Manager
Power Manager bertindak sebagai koordinat manajemen daya antara berbagai perangkat dan dapat diatur agar mengurangi konsumsi daya dengan mematikan perangkat yang tidak digunakan atau nganggur. Power Manager menempatkan prosesor untuk beristirahat dan menulis semua memori ke disk dan menutup aliran listrik ke seluruh sistem. - Security Reference Monitor
Security Reference Monitor bertugas memberlakukan akses validasi dan audit generasi rules. Pada Windows berorientasi objek memungkinkan untuk secara konsisten atau seragam melihat keamanan, sampai ke entitas mendasar yang membentuk Eksekutif. Jadi, Windows menggunakan rutinitas yang sama untuk validasi akses dan untuk melakukan Audit terhadap semua benda yang dilindungi, termasuk file, proses, ruang alamat, dan I/O device. - Virtual Memory Manager
Virtual Memory Manager bertugas mengelola alamat virtual, memori fisik, dan paging file pada disk. Pada kontrol hardware, memori manajemen, dan data struktur akan memetakan alamat virtual dalam ruang alamat proses untuk halaman fisik dalam memori komputer.
- Process/thread Manager
Process/thread Manager bertugas melakukan proses membuat, mengelola, dan menghapus thread object. - Configuration Manager
Configuration Manager bertanggung jawab untuk melaksanakan dan mengelola system registry, yang merupakan repository sistem yang luas dan berbagai parameter setiap pengaturan user. - Local Procedure Call (LPC) Facility Local Procedure Call (LPC) Facility mengimplementasikan efisiensi lintas proses prosedur panggilan. Local Procedure Call (LPC) Facility juga sebagai mekanisme komunikasi antara proses lokal mengimplementasikan layanan dan subsistem. Serupa dengan panggilan prosedur remote (RPC) fasilitas yang digunakan untuk pengolahan Local Procedure Call (LPC) bersifat terdistribusi.