B.3. Jeroan dari suatu Komputer: Lapisan Berbeda yang Terlibat

Komputer sering dianggap sebagai sesuatu yang agak abstrak, dan antarmuka yang terlihat secara eksternal jauh lebih sederhana daripada kompleksitas internalnya. Kerumitan seperti itu sebagian berasal dari banyaknya bagian yang terlibat. Namun, potongan-potongan ini dapat dilihat dalam lapisan-lapisan, dimana suatu lapisan hanya berinteraksi dengan yang berada tepat di atas atau di bawahnya.

Pengguna akhir dapat bertahan tanpa mengetahui detail ini… selama semuanya berfungsi. Ketika menghadapi masalah seperti, “Internet tidak berfungsi!”, hal pertama yang harus dilakukan adalah mengidentifikasi di mana lapisan masalahnya berasal. Apakah kartu jaringan (perangkat keras) berfungsi? Apakah itu dikenali oleh komputer? Apakah kernel Linux melihatnya? Apakah parameter jaringan dikonfigurasi dengan benar? Semua pertanyaan ini mengisolasi lapisan yang tepat dan fokus pada sumber potensial masalah.

B.3.1. Lapisan Terdalam: Perangkat Keras

Mari kita mulai dengan pengingat dasar bahwa suatu komputer, pertama dan terpenting, adalah sekumpulan elemen perangkat keras. Biasanya ada suatu papan utama (dikenal sebagai motherboard), dengan satu (atau lebih) prosesor, RAM, pengendali perangkat, dan slot ekstensi untuk papan opsi (untuk pengendali perangkat lain). Yang paling penting di antara pengendali ini adalah IDE (Parallel ATA), SCSI, dan Serial ATA, untuk menghubungkan ke perangkat penyimpanan seperti hard disk. Pengontrol lainnya termasuk USB, yang dapat menghosting berbagai perangkat (mulai dari webcam hingga termometer, dari papan ketik hingga sistem otomasi rumah) dan IEEE 1394 (Firewire). Kontroler ini sering memungkinkan menghubungkan beberapa perangkat sehingga subsistem lengkap yang ditangani oleh pengontrol oleh karena itu biasanya dikenal sebagai ”bus”. Kartu-kartu opsi termasuk kartu grafis (di mana layar monitor akan dipasang), kartu suara, kartu antarmuka jaringan, dan sebagainya. Beberapa papan utama sudah dibangun sebelumnya dengan fitur-fitur ini, dan tidak perlu kartu opsi.

DALAM PRAKTEK Memeriksa bahwa perangkat keras bekerja

Memeriksa bahwa suatu perangkat keras bekerja bisa rumit. Di sisi lain, membuktikan bahwa itu tidak bekerja kadang-kadang cukup sederhana.

Hard disk drive terbuat dari piringan berputar dan kepala magnetik yang bergerak. Ketika hard disk dinyalakan, motor piringan membuat desir yang khas. Ini juga membuang energi sebagai panas. Akibatnya, hard disk drive yang tetap dingin dan diam saat dinyalakan berarti rusak.

Kartu jaringan sering menyertakan LED yang menampilkan status link. Jika kabel dicolokkan dan mengarah ke hub atau switch jaringan yang berfungsi, setidaknya satu LED akan menyala. Jika tidak ada lampu LED yang menyala, kartu itu sendiri, perangkat jaringan, atau kabel di antara keduanya, rusak. Langkah selanjutnya adalah menguji setiap komponen secara individual.

Beberapa kartu opsi — terutama kartu video 3D — menyertakan perangkat pendinginan, seperti heat sink dan/atau kipas. Jika kipas tidak berputar meskipun kartu dinyalakan, penjelasan yang masuk akal adalah kartu terlalu panas. Ini juga berlaku untuk prosesor utama yang terletak di papan utama.

B.3.2. Awal: BIOS atau UEFI

Perangkat keras, berdiri sendiri, tidak mampu melakukan tugas-tugas yang berguna tanpa perangkat lunak terkait yang menggerakkannya. Mengendalikan dan berinteraksi dengan perangkat keras adalah tujuan dari sistem operasi dan aplikasi. Ini, pada gilirannya, memerlukan perangkat keras yang fungsional untuk berjalan.

This symbiosis between hardware and software does not happen on its own. When the computer is first powered up, some initial setup is required. This role is assumed by the BIOS or UEFI, a piece of software embedded into the main board that runs automatically upon power-up. Its primary task is searching for software it can hand over control to. Usually, as you may have learned in Bagian 9.1, “Boot Sistem”, in the BIOS case, this involves looking for the first hard disk with a boot sector (also known as the master boot record or MBR), loading that boot sector, and running it. From then on, the BIOS is usually not involved (until the next boot). In the case of UEFI, the process involves scanning disks to find a dedicated EFI partition containing further EFI applications to execute.

PERKAKAS Penyiapan, alat konfigurasi BIOS/UEFI

The BIOS/UEFI also contains a piece of software called Setup, designed to allow configuring aspects of the computer. In particular, it allows choosing which boot device is preferred (for instance, you can select a USB key or a CD-ROM drive instead of the default harddisk), setting the system clock, and so on. Starting Setup usually involves pressing a key very soon after the computer is powered on. This key is often Del or Esc, sometimes F2, F5, F8, or F10. Most of the time, the choice is flashed on screen while booting. If not, you best check the manual of your mainboard or your computer.

Sektor boot (atau partisi EFI), pada gilirannya, memuat penggalan perangkat lunak lain, yang dinamai bootloader, yang berguna untuk mencari dan menjalankan suatu sistem operasi. Karena bootloader ini tidak ditanamkan dalam papan utama tapi dimuat dari disk, itu bisa lebih cerdas daripada BIOS, yang menjelaskan mengapa BIOS sendiri tidak memuat sistem operasi. Sebagai contoh, bootloader (biasanya GRUB pada sistem Linux) dapat menampilkan daftar sistem operasi yang tersedia dan menanyakan ke pengguna untuk memilih satu. Biasanya, suatu tenggat waktu dan pilihan baku disediakan. Kadang pengguna juga dapat memilih untuk menambah parameter yang dilewatkan ke kernel, dan seterusnya. Pada akhirnya, suatu kernel ditemukan, dimuat ke memori, dan dieksekusi.

CATATAN UEFI, pengganti modern untuk BIOS

BIOS (which stands for Basic Input/Output System) is a software that is included in the motherboard - the electronic board connecting all peripherals - and executed when the computer is booted, in order to load an operating system (via an adapted bootloader). It stays in the background to provide an interface between the hardware and the software (in our case, the Linux kernel).

In 2005/2006 its successor, the UEFI (Unified Extensible Firmware Interface) specification, has been published. This specification defines an interface that has the same purpose as the BIOS, but tries to provide more usability, extensibility, and flexibility, a graphical user interface, and true 64bit support. And it got rid of some of the limitations of BIOS booting: with the usage of a dedicated partition, the bootloaders no longer need special tricks to fit in a tiny master boot record and then discover the kernel to boot. Even better, with a suitably built Linux kernel, UEFI can directly boot the kernel without any intermediary bootloader. UEFI is also the basic foundation used to deliver Secure Boot, a technology ensuring that you run only software validated by your operating system vendor.

Nowadays, most new computers will boot in UEFI mode by default, but usually they also support BIOS booting alongside for backwards compatibility with operating systems that are not ready to exploit UEFI. This is called the Compatibility Support Mode/Module (CSM). But, several manufacturers have either announced to cease support for the legacy BIOS mode in their UEFI implementation, or they already did. This transition, however, has not been without discussion nor without criticism.

BIOS/UEFI juga bertanggung jawab mendeteksi dan mengisialisasi sejumlah perangkat. Tentu saja, ini termasuk perangkat IDE/SATA (biasanya drive CD/DVD-ROM dan hard disk), tapi juga perangkat-perangkat PCI. Perangkat-perangkat yang terdeteksi seringkali dimunculkan daftarnya dalam proses boot. Bila daftar ini berlalu terlalu cepat, gunakan tombol Pause untuk membekukannya cukup lama untuk dibaca. Perangkat-perangkat PCI terpasang yang tidak muncul adalah pertanda buruk. Terparahnya, perangkat bermasalah. Terbaiknya, itu sekedar tidak kompatibel dengan versi saat ini dari BIOS papan utama. Spesifikasi PCI bertumbuh, dan papan utama lama tidak dijamin menangani perangkat PCI yang lebih baru.

B.3.3. Kernel

BIOS/UEFI maupun bootloader masing-masing hanya berjalan selama beberapa detik; sekarang kita sampai ke bagian pertama dari perangkat lunak yang berjalan untuk waktu yang lama, kernel sistem operasi. Kernel ini mengambil peran seorang dirigen orkestra, dan menjamin koordinasi antara perangkat keras dan perangkat lunak. Peran ini melibatkan beberapa tugas termasuk: menggerakkan perangkat keras, mengelola proses, pengguna dan izin, sistem berkas, dan seterusnya. Kernel menyediakan dasar yang umum untuk semua program lain pada sistem.

B.3.4. Ruang Pengguna

Walaupun segala sesuatu yang terjadi di luar kernel dapat dikelompok bersama di bawah ”ruang pengguna”, kita masih dapat memisahkan menjadi lapisan-lapisan perangkat lunak. Namun, interaksi mereka lebih kompleks daripada sebelumnya, dan klasifikasi mungkin tidak sederhana. Aplikasi umumnya menggunakan pustaka, yang pada gilirannya melibatkan kernel, tetapi komunikasi dapat juga melibatkan program lain, atau bahkan banyak pustaka memanggil satu sama lain.