Sistem operasi merupakan perangkat lunak yang sangat kompleks, sistem operasi menangani banyak hal seperti perangkat keras, perangkat lunak, dan pengguna sehingga Sistem operasi memiliki banyak komponen yang memiliki fungsi masing-masing. Dari berbagai macam sistem operasi tidak semuanya memiliki komponen yang sama.

Kegiatan Sistem Operasi

Sistem operasi mempunyai mekanisme untuk memproteksi dirinya sendiri, program yang berjalan dan data-data penggunanya berjalan dengan baik. Sehingga sistem operasi mempunyai dua mode :

• Mode User (User mode) : eksekusi program dikendalikan oleh pengguna,
• Mode Kernel (Kernel mode) : eksekusi program  dikendalikan oleh sistem operasi atau dinamakan dual- mode operation

Kernel adalah bagian utama software yang mengatur jalannya semua program yang nantinya dapat mengakses perangkat keras komputer.

Dual-mode Operation diimplementasikan pada arsitektur perangkat keras

Sebuah bit (disebut mode bit) ditambahkan pada perangkat keras untuk menunjukkan mode operasi saat itu :

• 0 untuk kernel mode
• 1 untuk user mode

Dengan adanya dual mode operation maka eksekusi sebuah program dapat mengetahui sumbernya.

Komponen Sistem Operasi

1. Manajemen proses

Proses adalah keadaan ketika sebuah program sedang di eksekusi. Sebuah proses membutuhkan beberapa sumber daya untuk menyelesaikan tugasnya. Sumber daya tersebut dapat berupa CPU time, memori, berkas-berkas, dan perangkat-perangkat I/O.

Sistem operasi mengalokasikan sumber daya saat proses diciptakan atau sedang diproses, ketika proses berhenti sistem operasi mengambil kembali semua sumber daya agar dapat digunakan proses lain.

Sistem operasi bertanggung jawab atas aktivitas- aktivitas yang berkaitan dengan manajemen proses seperti:

• Pembuatan dan penghapusan proses yang diinginkan user atau sistem.
• Menunda atau melanjutkan proses.
• Menyediakan mekanisme untuk proses sinkronisasi.
• Menyediakan mekanisme untuk proses komunikasi.
• Menyediakan mekanisme untuk penanganan deadlock.

2. Manajemen Memory Utama

Memori utama (RAM & ROM) adalah sebuah array yang besar dari word atau byte, yang ukurannya mencapai ratusan, ribuan, atau bahkan jutaan byte. Setiap word atau byte mempunyai alamat tersendiri. Memori Utama berfungsi sebagai tempat penyimpanan yang akses datanya digunakan oleh CPU atau perangkat I/O. Memori utama termasuk tempat penyimpanan data yang sementara (volatile), artinya data dapat hilang begitu sistem dimatikan.

Sistem Operasi bertanggung jawab atas aktivitas- aktivitas yang berkaitan dengan manajemen memori seperti:

• Menjaga track dari memori yang sedang digunakan dan siapa yang menggunakannya.
• Memilih program yang akan di-load ke memori.
• Mengalokasikan dan meng-dealokasikan ruang memori sesuai kebutuhan.

3. Managemen Secondary-Storage

Data yang disimpan dalam memori utama bersifat sementara dan jumlahnya sangat kecil, Oleh karena itu, untuk meyimpan keseluruhan data dan program komputer dibutuhkan secondary-storage yang bersifat permanen dan mampu menampung banyak data.

Sistem operasi bertanggung-jawab atas aktivitas-aktivitas yang berkaitan dengan disk-management  seperti: free-space management, alokasi penyimpanan, & penjadualan disk.

Sarana penyimpanan sekunder memiliki fungsi-fungsi sebagai berikut : 

• Menyimpan berkas secara permanen. Data atau berkas diletakkan secara fisik pada piringan magnet dari disk, yang tidak hilang walaupun komputer dimatikan (non volatile)
• Menyimpan program yang belum dieksekusi prosesor. Jika sebuah program ingin dieksekusi oleh prosesor, program tersebut dibaca dari disk, lalu diletakkan di memori utama komputer untuk selanjutnya dieksekusi oleh prosesor menjadi proses.

4. Manajemen Sistem I/O

Pekerjaan utama yang dilakukan sistem komputer selain melakukan komputasi adalah masukan / keluaran (I/O). Dalam kenyataanya waktu yang dibutuhkan untuk komputasi lebih sedikit dibandingkan waktu untuk I/O, sehingga manajemen I/O menjadi komponen penting bagi sebuah sistem operasi.

Fungsi-fungsi sistem operasi untuk I/O :

• Penyanggahan (buffering): menampung data sementara dari/ke perangkat I/O
• Penjadwalan (scheduling): melakukan penjadwalan pemakaian I/O sistem agar lebih efisien.
• Spooling: meletakkan suatu program pada buffer agar setiap perangkat dapat mengaksesnya.
• Menyediakan driver perangkat yang umum, Driver digunakan agar sistem operasi dapat memberikan perintah untuk operasi pada perangkat keras. I/O yang umum seperti optical drive , media penyimpanan sekunder, layar monitor.
• Menyediakan driver perangkat yang khusus, Perangkat keras I/O tertentu, seperti kartu suara, kartu grafis, dan motherboard.

5. Managemen Berkas

Berkas adalah kumpulan informasi yang berhubungan sesuai dengan tujuan pembuat berkas tersebut. Berkas dapat mempunyai struktur yang bersifat hirarkis (direktori, volume, dll).

Sistem operasi bertanggung-jawab terhadap:

• Pembuatan dan penghapusan berkas.
• Pembuatan dan penghapusan direktori.
• Mendukung manipulasi berkas dan direktori.
• Memetakan berkas ke secondary storage.
• Mem-backup berkas ke media penyimpanan yang permanen (non-volatile).

6. Sistem Proteksi

Proteksi mengacu pada mekanisme untuk mengontrol akses yang dilakukan oleh program, prosesor, atau pengguna ke sistem sumber daya.

Mekanisme proteksi harus:

• Membedakan antara penggunaan yang sudah diberi izin dan yang belum.
• Menetapkan sistem pengaturan yang digunakan).
• Menyiapkan alat yang digunakan).

7. Manajemen Jaringan

Dukungan terhadap komunikasi data antar perangkat komputer mutlak diperlukan. Pada model sistem terdistribusi, jaringan komputer peer to peer ataupun client server, sistem operasi berfungsi untuk mengatur model komunikasi antar komputer dan komunikasi antar device jaringan.

Jaringan komputer menyediakan akses bagi pengguna ke bermacam sumber-daya sistem pada jaringan. Akses tersebut menyebabkan: 

• proses komputasi semakin cepat
• peningkatan ketersediaan data
• peningkatan kemampuan

8. Command-Interpreter System

Command-Interpreter System adalah Sistem Operasi menunggu instruksi dari user (command driven). Program yang dapat membaca instruksi dan mengartikan control statements berdasarkan masukan dari user umumnya disebut: control-card interpreter, atau command-line interpreter. Pada sistem UNIX sering disebut juga shell atau console.

Command-Interpreter System sangat bervariasi dari satu sistem operasi ke sistem operasi yang lain dan disesuaikan dengan tujuan dan teknologi I/O devices yang ada. Contohnya: Command Line Interpreter (CLI), Windows (GUI-dgn Click, drag ‘n drop), Pen-based (touch), dan lain-lain.