LKPD Informatika Kelas 10: Menyimulasikan Peran Sistem Operasi dalam Manajemen Multitasking dan Eksekusi Perintah Komputer

INFORMASI UMUM

TUJUAN PEMBELAJARAN

1. Menyimulasikan dinamika Input-Process-Output dalam sebuah komputer Von Neumann serta peran sistem operasi

PETUNJUK UMUM

• Bacalah instruksi pada setiap kegiatan dengan cermat sebelum memulai simulasi.
• Bekerjasamalah secara aktif dalam kelompok untuk menjalankan simulasi siklus instruksi dan penjadwalan proses.
• Catat setiap hasil langkah simulasi secara runtut pada format lembar pengamatan yang disediakan.
• Diskusikan temuan simulasi bersama kelompok dan jawablah pertanyaan analisis dengan kritis.

KEGIATAN

Kegiatan 1: Simulasi Dinamika Siklus Fetch-Decode-Execute pada Mesin Von Neumann

Estimasi: 30 menit

Alat & Bahan:

• Kertas label/kartu bertuliskan peran (Input, CU, ALU, Output)
• 3 kartu instruksi operasi matematika sederhana

Petunjuk Pengerjaan:

1. Bentuklah kelompok beranggotakan 4 orang dan tentukan peran: Unit Masukan (Input), Unit Kontrol/Memori (CU/RAM), Unit Pemroses Logika (ALU/CPU), dan Unit Keluaran (Output).
2. Gunakan kartu instruksi berikut yang masuk berurutan: Instruksi A = 'BACA angka 8', Instruksi B = 'TAMBAH dengan 4', Instruksi C = 'TAMPILKAN hasil'.
3. Jalankan simulasi langkah demi langkah: (1) Input mengirim data ke Memori, (2) Unit Kontrol menjemput (Fetch) dan mengartikan (Decode) instruksi, (3) ALU mengeksekusi (Execute) perhitungan, dan (4) Output menyajikan hasil akhir ke layar.
4. Catat status komponen pada setiap siklus langkah ke dalam tabel alur simulasi.

Pertanyaan:

1. Lengkapi tabel pelacakan simulasi siklus instruksi Von Neumann berdasarkan data A (BACA 8), B (TAMBAH 4), dan C (TAMPILKAN) untuk menunjukkan dinamika Input-Process-Output.

2. Berdasarkan jalannya simulasi tersebut, jelaskan bagaimana data berpindah dan bertransformasi dari tahap Input, Process di dalam pemroses, hingga menjadi Output.

Tabel 3 baris pelacakan: Kolom (1) Siklus Instruksi, (2) Komponen Aktif (Input/CU/ALU/Output), (3) Nilai Data/Status Register; serta area teks 4-5 baris untuk penjelasan transformasi Input-Process-Output.

Kegiatan 2: Simulasi Peran Sistem Operasi dalam Multitasking (Round Robin Scheduling)

Estimasi: 35 menit

Alat & Bahan:

• Lembar kartu kendali Job (P1, P2, P3)
• Stopwatch atau penanda ketukan waktu per detik

Petunjuk Pengerjaan:

1. Ambil peran sistem: 1 murid sebagai Penjadwal Sistem Operasi (OS Scheduler), 1 murid sebagai Unit CPU, 1 murid sebagai Antrean Memori Siap (Ready Queue), dan 1 murid sebagai Pencatat Waktu/Bus.
2. Simulasikan 3 pekerjaan (Job) yang masuk bersamaan: Job P1 butuh waktu eksekusi 4 detik, Job P2 butuh 2 detik, dan Job P3 butuh 3 detik.
3. Sistem Operasi menerapkan aturan Multitasking Round Robin dengan jatah waktu (time quantum) masing-masing 2 detik per giliran.
4. Jalankan antrean: Penjadwal SO menyerahkan P1 ke CPU selama 2 detik (sisa 2 detik, P1 dikembalikan ke antrean belakang); lalu melayani P2 selama 2 detik (P2 selesai); lalu melayani P3 selama 2 detik (sisa 1 detik, dikembalikan ke antrean); lalu kembali melanjutkan P1 (selesai) dan P3 (selesai).
5. Catat kronologi perpindahan status eksekusi job dalam tabel bagan eksekusi.

Pertanyaan:

1. Isilah tabel urutan eksekusi penjadwalan multitasking Round Robin (kuantum 2 detik) untuk Job P1 (4 detik), P2 (2 detik), dan P3 (3 detik) hingga seluruh pekerjaan selesai.

2. Berdasarkan hasil simulasi eksekusi penjadwalan, urutkan job yang selesai dari yang paling awal hingga paling akhir, serta jelaskan peran sistem operasi saat kuantum waktu habis tetapi job belum tuntas.

Tabel 5 baris: Kolom (1) Giliran ke-, (2) Job yang Dilayani CPU, (3) Rentang Waktu (detik), (4) Sisa Waktu Job, (5) Keterangan (Selesai/Antre Kembali); serta area teks uraian 3-4 baris.

Kegiatan 3: Integrasi Dinamika Input-Process-Output dan Peran Sistem Operasi

Estimasi: 25 menit

Alat & Bahan:

• Lembar rekapitulasi data hasil Simulasi Kegiatan 1 dan 2

Petunjuk Pengerjaan:

1. Bandingkan alur kerja komputer tunggal tanpa manajemen penjadwalan dengan komputer yang dikelola oleh Sistem Operasi pada kedua simulasi sebelumnya.
2. Diskusikan dalam kelompok bagaimana Sistem Operasi menjaga agar eksekusi perintah masukan (Input) dan pemrosesan (Process) banyak aplikasi dapat berjalan seimbang tanpa memonopoli CPU.
3. Tuliskan kesimpulan terpadu mengenai kaitan model Von Neumann dan peran sistem operasi dalam lembar analisis integrasi.

Pertanyaan:

1. Bagaimanakah sistem operasi berperan dalam mengelola siklus Input-Process-Output arsitektur Von Neumann ketika pengguna menjalankan beberapa perintah sekaligus?

Area teks uraian terstruktur sepanjang 5-6 baris dengan fokus pada interaksi Input-Process-Output dan pengaturan CPU oleh Sistem Operasi.

REFLEKSI

1. Bagian mana dari peran simulasi (Input, Memori/Sistem Operasi, atau CPU) yang menurutmu paling krusial dalam menjaga kelancaran eksekusi perintah komputer, dan mengapa?

2. Setelah melakukan simulasi multitasking, bagaimana kamu memaknai cara komputer di sekitarmu tetap responsif saat membuka banyak aplikasi sekaligus?

3. Tantangan apa yang kelompokmu hadapi saat membagi giliran kerja CPU, dan bagaimana hal itu mencerminkan kerja nyata sistem operasi?