FACHRIZAL DWI RIFA'I (1201226067)
SI22-001
TELKOM UNIVERSITY JAKARTA
I/O DAN SISTEM BUS
Pengantar
Kalian tau gak sih didalam komputer tersebut ada suatu sistem/mekanisme yang bekerja,mekanisme itu dinamakan mekanisme input dan output.Selain itu juga ada satu lagi sistem yang dinamakan sistem.Kira kira itu semua apa ya?Untuk lebih jelasnya akan saya bahas di artikel ini.
Pengertian
Input atau lebih lengkapnya input device merupakan perangkat masukan yang dipasang sesuai port masing-masing yang berfungsi untuk memasukan data dan mentransfer data dari luar ke mikroprocessor yang berupa signal data maintance atau signal input. Biasanya signal input berupa data yang masuk dalam mikroprocessor.Sederhanya perangkat input adalah perangkat untuk memasukkan perintah atau data yang akan diproses oleh komputer.
Output device merupakan komponen komputer yang bertugas menghasilkan data yang dapat dilihat, didengar,maupun dipahami.Karena hal itu output device bisa menghasilkan suara, gambar, video maupun teks, tergantung dari jenis perangkat outputnya. Fungsi dari output device ini adalah menerima data yang udah diproses dari mikroprocessor CPU komputer berupa tulisan, suara, gambar dan lainya.Biasanya kedua device tersebut diberi simbol dan tanda I/O, yang memiliki arti Input/Output.
Contoh Perangkat Input dan Output Komputer
A) Perangkat Input
Keyboard
Mouse
Scanner
B) Output Device
Printer
Monitor
Speaker
Perangkat Peripheral
Perangkat peripheral adalah perangkat keras komputer tambahan atau pendukung diluar inti komputer. Perangkat peripheral akan menerima input dan mengeluarkan output yang diberikan dari inti komputer untuk membantu pekerjaan yang tidak dapat dilakukan oleh komputer utama saja.Perangkat peripheral tidak bisa bekerja sendiri. Namun perangkat peripheral ini jika tidak di hubungkan dengan komputer utama, perangkat ini tidak dapat memberikan hasil input dan output.
Cara Kerja
- Perangkat peripheral dihubungkan dengan komputer utama, baik melalui kabel (wired) ataupun dengan sinyal bluetooth/wifi(wireless).Lalu pertukaran kontrol, status, dan data antara perangkat inti dengan perangkat peripheral dapat dilakukan menggunakan sebuah link dalam modul I/O dalam komputer.
- Data yang dipindahkan ke modul I/O akan di proses dalam bentuk bit dan diolah menjadi sebuah data laporan ke sinyal kontrol.
- Setelah itu sinyal kontrol mulai memberikan instruksi berupa fungsi yang nantinya akan dilakukan perangkat, misalnya menerima data dari modul output atau write, mengirim data input atau read
- Dan akhirnya perangkat peripheral telah siap digunakan.
Konfigurasi I/O
> INPR & OUTR Register
Tempat penyimpan data sementara dalam CPU selama proses eksekusi. Apabila terjadi proses eksekusi data dalam register dikirim ke ALU untuk diproses, hasil eksekusi nantinya diletakkan ke register kembali.
> AC / Unit control
Unit kontrol akan menghasilkan sinyal yang akan mengontrol operasi ALU dan pemindahan data ke dan dari ALU.
> FGI & FGO Flags
Flag diset ALU sebagai hasil dari suatu operasi misalnya: overflow flag diset 1 bila hasil komputasi melampaui panjang register tempat flag disimpan.
Proses I/O
Proses input/output (I/O) dimulai dengan CPU memeriksa status modul I/O device. Modul I/O kemudian mengembalikan statusnya kepada CPU. Jika modul I/O sudah siap, CPU akan melakukan permintaan transfer data. Modul I/O akan mendapatkan data yang dibutuhkan dari perangkat yang terhubung. Setelah mendapatkan data, modul I/O akan melakukan transfer data tersebut ke CPU.
Teknik Operasi I/O
1.Programmed I/O
Pada I/O terprogram, data saling dipertukarkan antara CPU dan modul I/O. CPUmengeksekusi program yang memberikan operasi I/O kepada CPU secara langsung, seperti pemindahan data, pengiriman perintah baca maupun tulis, dan monitoring perangkat. Kelemahan teknik ini adalah CPU akan menunggu sampai operasi I/O selesai dilakukan modul I/O sehingga akan membuang waktu, apalagi CPU lebih cepat proses operasinya.
2. Interrupt Driven I/O
Teknik interrupt – driven I/O memungkinkan proses tidak membuang – buang waktu.Prosesnya adalah CPU mengeluarkan perintah I/O pada modul I/O, bersamaan perintah I/O dijalankan modul I/O maka CPU akan melakukan eksekusi perintah – perintah lainnya. Apa bila modul I/O telah selesai menjalankan instruksi yang diberikan padanya akan melakukan interupsi pada CPU bahwa tugasnya telah selesai
3. Direct Memory Access (DMA)
Dalam operasi DMA, kontroler DMA mengakses memori sistem langsung dan mengambil atau menulis data ke lokasi yang ditentukan. Prosesor hanya perlu melakukan beberapa tugas awal, seperti memprogram kontroler DMA dan menginisialisasi transfer, serta menunggu notifikasi dari kontroler DMA ketika transfer selesai. Dalam beberapa kasus, prosesor bahkan dapat melanjutkan eksekusi program lain sambil transfer DMA sedang berlangsung.Proses operasi DMA dimulai dengan program komputer memprogram kontroler DMA dengan informasi yang diperlukan, seperti alamat memori tujuan dan sumber data, serta ukuran transfer data. Setelah diprogram, kontroler DMA dapat mengatur transfer data langsung antara perangkat I/O dan memori tanpa campur tangan prosesor.
BUS
Pengertian
Bus adalah bagian dari sistem komputer yang berfungsi untuk memindahkan data antar bagian – bagian dalam sistem komputer. Data dipindahkan dari piranti masukan ke CPU, CPU ke memori, atau dari memori ke piranti keluaran. Bus merupakan Jalur komunikasi yang dibagi pemakai suatu set kabel tunggal yang digunakan untuk menghubungkan berbagai subsistem.
Sistem Bus
Sistem bus adalah sebuah bus yang menghubungkan komponen-komponen utama komputer (CPU, Memori, I/O). Sistem bus adalah penghubung bagi keseluruhan komponen komputer dalam menjalankan tugasnya.Bus beroperasi pada kecepatan dan lebar yang berbeda.PC awal mempunyai bus dengan kecepatan 4.77 MHz dan lebar 8 bit yang dikenal dengan bus ISA (Industry Standard Architecture). Kemudian bus diperbaiki menjadi lebar 16 bit dengan kecepatan 8 MHz. Pada tahun 1990 Intel memperkenalkan bus PCI (Pheriperal Component Interconnect), semula dengan lebar 32 bit, sekarang lebar bus 64 bit dan di-run pada kecepatan 133 MHz. Sebuah bus yang menghubungkan komponen-komponen utama komputer disebut sebagai Bus System. Biasanya sebuah Bus System terdiri dari 50 hingga 100 saluran yang terpisah.
JENIS – JENIS SISTEM BUS
Saluran bus dapat dipisahkan menjadi dua tipe umum, yaitu dedicated dan multiplexed. Suatu saluran bus dedicated secara permanen diberi sebuah fungsi atau subset fisik komponen-komponen komputer.
Sebagai contoh dedikasi fungsi adalah penggunaan alamat dedicated terpisah dan saluran data yang merupakan suatu hal yang umum bagi bus. Namun, hal ini bukanlah hal yang penting. Misalnya, alamat dan informasi data dapat ditransmisikan melalui sejumlah saluran yang sama dengan menggunakan saluran address valid control. Pada awal pemindahan data, alamat ditempatkan pada bus dan address valid control diaktifkan. Pada saat ini, setiap modul memiliki periode waktu tertentu untuk menyalin alamat dan menentukan apakah alamat tersebut merupakan modul beralamat. Kemudian alamat dihapus dari bus dan koneksi bus yang sama digunakan untuk transfer data pembacaan atau penulisan berikutnya. Metode penggunaan saluran yang sama untuk berbagai keperluan ini dikenal sebagai time multiplexing.
Keuntungan time multiplexing adalah memerlukan saluran yang lebih sedikit, yang menghemat ruang dan biaya. Kerugiannya adalah diperlukannya rangkaian yang lebih kompleks di dalam setiap modul. Terdapat juga penurunan kinerja yang cukup besar karena event-event tertentu yang menggunakan saluran secara bersama-sama tidak dapat berfungsi secara paralel. Dedikasi fisik berkaitan dengan penggunaan multiple bus, yang masing-masing bus itu terhubung dengan hanya sebuah subset modul. Contoh yang umum adalah penggunaan bus I/O untuk menginterkoneksi seluruh modul I/O, kemudian bus ini dihubungkan dengan bus utama melalui sejenis modul adapter I/O. Keuntungan yang utama dari dedikasi fisik adalah throughput yang tinggi karena hanya terjadi kemacetan lalu lintas data yang kecil. Kerugiannya adalah meningkatnya ukuran dan biaya sistem.
STRUKTUR SISTEM BUS
Sebuah bus sistem terdiri dari 50 hingga 100 saluran yang terpisah. Masing-masing saluran ditandai dengan arti dan fungsi khusus. Walaupun terdapat sejumlah rancangan bus yang berlainan, fungsi saluran bus dapat diklasifikasikan menjadi tiga kelompok, yaitu saluran data, saluran alamat, dan saluran kontrol. Selain itu, terdapat pula saluran distribusi daya yang memberikan kebutuhan daya bagi modul yang terhubung.
a)Data Bus
Saluran data memberikan lintasan bagi perpindahan data antara dua modul sistem. Saluran ini secara kolektif disebut bus data. Umumnya bus data terdiri dari 8, 16, 32 saluran. Jumlah saluran diaktifkan dengan lebar bus data. Karena pada suatu saat tertentu masing-masing saluran hanya dapat membawa 1 bit, maka jumlah saluran menentukan jumlah bit yang dapat dipindahkan pada suatu saat. Lebar bus data merupakan faktor penting dalam menentukan kinerja sistem secara keseluruhan.
Contohnya bila bus data lebarnya 8 bit dan setiap instruksi panjangnya 16 bit, maka CPU harus dua kali mengakses modul memori dalam setiap siklus instruksinya.Lintasan bagi perpindahan data antar modul. Secara kolektif lintasan ini disebut bus data. Umumnya jumlah saluran terkait dengan panjang word, misalnya 8, 16, 32 saluran.
Tujuan : agar mentransfer word dalam sekali waktu.
Jumlah saluran dalam bus data dikatakan lebar bus, dengan satuan bit, misal lebar bus 16 bit
b)Address Bus
Saluran alamat digunakan untuk menandakan sumber atau tujuan data pada bus data. Misalnya, bila CPU akan membaca sebuah word data dari memori, maka CPU akan menaruh alamat word yang dimaksud pada saluran alamat. Lebar bus alamat akan menentukan kapasitas memori maksimum sistem. Selain itu, umumnya saluran alamat juga dipakai untuk mengalamati port-port input/outoput. Biasanya, bit-bit berorde lebih tinggi dipakai untuk memilih lokasi memori atau port I/O pada modul.
Digunakan untuk menspesifikasi sumber dan tujuan data pada bus data.
c)Control Bus
Saluran kontrol digunakan untuk mengntrol akses ke saluran alamat dan penggunaan data. Karena data dan saluran alamat dipakai bersama oleh seluruh komponen, maka harus ada alat untuk mengontrol penggunaannya. Sinyal-sinyal kontrol melakukan transmisi baik perintah maupun informasi pewaktuan diantara modul-modul sistem. Sinyal-sinyal pewaktuan menunjukkan validitas data dan informasi alamat. Sinyal-sinyal perintah menspesifikasikan operasi-operasi yang akan dibentuk. Umumnya saluran kontrol meliputi : memory write, memory read, I/O write, I/O read, transfer ACK, bus request, bus grant, interrupt request, interrupt ACK, clock, reset.
fungsi-fungsi yang ada pada control bus:
- untuk menspesifikasi sumber dan tujuan data pada bus data.
- untuk mengirim alamat word pada memori yang akan diakses CPU.
- untuk saluran alamat perangkat modul komputer saat CPU mengakses suatu modul.
4. Elemen-Elemen Rancangan Bus
Rancangan suatu bus dapat dibedakan atau diklasifikasikan oleh elemen-elemen sebagai berikut :
1. Jenis Bus
A.Dedicated bus
Dedicated bus merupakan bus yang khusus menyalurkan data tertentu saja. Bus ini mempunyai kelebihan yaitu kepatannya yang tinggi, akan teapi juga mempunyai kelemahan yaitu membutuhkan saluran yang banyak.
B.Multiplexed bus
Multiplexed bus merupakan bus yang menyalurkan data melalui informasi yang berbeda, baik itu data, alamat, dan sinyal kontrol dengan cara multipleks. Keunggulan dari bus ini yaitu tidak memerlukan saluran yang banyak, akan tetapi juga mempunyai kelemahan yaitu kecepatan rendah dan perlunya mekanisme yang kompleks untuk mengurangi data yang multipleks.
2. Metode Arbitrasi
Metode arbitrasi adalah metode pengaturan dari penggunaan bus, dan dapat dibedakan atas :
A.Tersentralisasi : menggunakan arbiter sebagai pengatur sentral
B.Terdistribusi : setiap bus memiliki access control logic
3. Timing
Timing berkaitan dengan cara terjadinya event yang diatur pada bus system, dan dapat dibedakan atas :
A.Synchronous
Terjadinya event pada bus ditentukan oleh clock (pewaktu )
B.Asynchronous
Terjadinya sebuah event pada bus mengikuti dan tergantung pada event sebelumnya
4. Lebar Bus.
Semakin lebar bus data, semakin besar bit yang dapat ditransfer pada suatu saat.
5. Jenis Transfer Data.
Transfer data yang menggunakan bus yaitu :
A. Operasi Read
B. Operasi Write
C. Operasi Read Modify Write
D. Operasi Read After Write
E. Operasi Block
Macam-Macam Bus Utama dalam Sistem Komputer Modern
A.Bus Prosesor
Disebut juga front-side bus (FSB), merupakan bus tercepat pada komputer dan merupakan inti dari chipset (dan motherboard). Utamanya, bus ini digunakan oleh mikroprosesor untuk melewatkan informasi ke/dari chache atau memori utama, dan juga ke chipset north-bridge. Bus prosesor pada komputer sekarang berjalan pada kecepatan 66MHz, 100MHz, 133MHz, atau 200Mhz menggunakan lebar jalur data 64 bit (8byte).
B.Bus ISA
Bus 16-bit 8MHz. Kecepatan ini sangat rendah namun cukup ideal untuk peripheral yang memang berkecepatan rendah, termasuk piranti lama. Untuk keperluan modern, sound-card, dan piranti berkecepatan rendah lain, bus ini masih mencukupi. Komputer generasi terakhir seperti Pentium 4 relatif tidak menyertakan bus/slot ini di dalamnya. Pada chipset south-bridge terdapat controler yang bekerja sebagai bus ISA sekaligus interface dengan bus PCI di atasnya. Chip super I/O biasanya terhubung kepadanya, terutama pada sistem lama yang masih memiliki slot ISA. Bus lain bernama EISA hasil dari arsitektur Micro Channel IBM untuk kompatibel dengan PC. IBM Micro Channel Architecture (MCA) sendiri selesai dibuat pada tahun 1987 ketika mikroprosesor 80386 diluncurkan tahun 1985.
C.Bus PCI
Bus 32-bit yang normalnya berjalan pada 33MHz. Komputer yang modern mendukung PCI 64-bit 66MHz. Bus ini terdapat baik pada chipset north-bridge atau pada I/O controller hub. Disajikan di motherboard sebagai slot 32-bit yang umumnya berwarna putih sebanyak 3 dan 6 slot dan banyak digunakan oleh peripheral komputer yang membutuhkan kecepatan tinggi, misalnya SCSI, kartu jaringan (Network Interface Card, NIC), dan lain-lain.
D.Bus AGP
Bus cepat 32 bit yang khusus untuk kartu grafis/video. Berjalan pada kecepatan 66MHz (AGP 1x), 133MHz (AGP 2x), 266 MHz (AGP 4x), atau 533 MHz (AGP 8x) yang akan menghasilkan bandwith hingga sebesar 2,133 MB/det, AGP dihapuskan ke north-bridge atau memori controller hub pada chipset dan konektornya pada motherboad yang diwujudkan dalam bentuk slot AGP pada sistem yang mendukungnya. Umumnya berwana coklat.
