Sistem Input / Output

Modul I/O dan Fungsi Modul I/O

Mengapa perlu modul Input/Output ?

1.     Karena Jenis peripheral (device) sangat bermacam-macam:

-          Ukuran data yang dapat ditransfer dalam satu saat berbeda

-          Kecepatan berbeda

-          Format data berbeda

-          Dll

2.    Kecepatan semua peripheral jauh lebih lambat dibanding CPU dan RAM

         Modul I/O Merupakan peralatan antarmuka (interface) bagi sistem bus atau switch sentral dan mengontrol satu atau lebih perangkat peripheral. Tidak hanya sekedar modul penghubung, tetapi sebuah piranti yang berisi logika dalam melakukan fungsi komunikasi antara peripheral dan bus komputer

Dua fungsi utama :

·                     Sebagai piranti antarmuka ke CPU dan memori melalui bus sistem.

·                     Sebagai piranti antarmuka dengan peralatan peripheral lainnya dengan menggunakan link data tertentu

Sistem input dan output Komputer

·         Menjembatani CPU dan memori dengan dunia luar merupakan hal yang terpenting untuk kita ketahui

·         Mengetahui fungsi dan struktur modul I/O

·         Modul I/O adalah suatu komponen dalam sistem komputer

·         Bertanggung jawab atas pengontrolan sebuah perangkat luar atau lebih

·         Bertanggung jawab pula dalam pertukaran data antara perangkat luar tersebut dengan memori utama ataupun dengan

Fungsi Modul I/O

1.     Kontrol dan pewaktuan.

2.    Komunikasi CPU.

3.    Komunikasi perangkat eksternal.

4.    Pem-buffer-an data.

5.    Deteksi kesalahan

1.     Kontrol dan Pewaktuan

·         Fungsi kontrol dan pewaktuan (control & timing) merupakan hal yang penting untuk mensinkronkan kerja masing – masing komponen penyusun komputer.

·         Dalam sekali waktu CPU berkomunikasi dengan satu atau lebih perangkat dengan pola tidak menentu dan kecepatan transfer komunikasi data yang beragam, baik dengan perangkat internal seperti register – register, memori utama, memori sekunder, perangkat peripheral.

·         Proses tersebut bisa berjalan apabila ada fungsi kontrol dan pewaktuan yang mengatur sistem secara keseluruhan

·         Transfer data tidak akan lepas dari penggunaan sistem bus, maka interaksi CPU dan modul I/O akan melibatkan kontrol dan pewaktuan sebuah arbitrasi bus atau lebih

2.    Proses fungsi komunikasi antara CPU dan modul I/O

·         Command Decoding, yaitu modul I/O menerima perintah – perintah dari CPU yang dikirimkan sebagai sinyal bagi bus kontrol.

·         Misalnya, sebuah modul I/O untuk disk dapat menerima perintah:

§  Read sector, Scan record ID, Format disk.

·         Data, pertukaran data antara CPU dan modul I/O melalui bus data.

·         Status Reporting, yaitu pelaporan kondisi status modul I/O maupun perangkat peripheral, umumnya berupa status kondisi Busy atau Ready. Juga status bermacam – macam kondisi kesalahan (error).

·         Address Recognition, bahwa peralatan atau komponen penyusun  komputer dapat dihubungi atau dipanggil maka harus memiliki alamat yang unik, begitu pula pada perangkat peripheral, sehingga setiap modul I/O harus mengetahui alamat peripheral yang dikontrolnya

3.    Komunikasi perangkat eksternal.

·         Modul I/O berfungsi sebagai media komunikasi dari device eksternal menuju CPU

·         Meneruskan perintah/command dari CPU ke device

·         Meneruskan status dari device ke CPU

·         Meneruskan data dari device ke CPU

4.    Buffering

·         Tujuan utama adalah mendapatkan penyesuaian data sehubungan perbedaan laju transfer data dari perangkat peripheral dengan kecepatan pengolahan pada CPU.

·         Laju transfer data dari perangkat peripheral lebih lambat dari kecepatan CPU maupun media penyimpan

·         sebagai penampung data sementara baik dari CPU/memori maupun dari peripheral

5.    Deteksi Kesalahan

·         Bila perangkat peripheral terdapat masalah sehingga proses tidak dapat dijalankan, maka modul I/O akan melaporkan kesalahan tersebut.

·         Misal informasi kesalahan pada peripheral printer seperti: kertas tergulung, pinta habis, kertas habis.

·         Teknik yang umum untuk deteksi kesalahan adalah penggunaan bit paritas

Teknik Penanganan Input/Output

1.                      Programmed I/O

·         I/O terjadi pada saat program yang di dalamnya terdapat perintah I/O dieksekusi

·         Eksekusi I/O terus menerus melibatkan prosesor

CPU:

·         Mengirim perintah ke I/O

·         Menunggu hingga aktifitas I/O selesai

·         CPU memeriksa bit bit  status secara periodik

Modul I/O:

·         Melaksanakan permintaan CPU

·         Men-set bit-bit status

·         Tidak berinisiatif memberi laporan status

·         Tidak meng-interrupt CPU

2.            Interrupt driven I/O

·         I/O terjadi pada saat perintah I/O dieksekusi

·         Sesudah perintah I/O dieksekusi CPU melanjutkan eksekusi perintah lainnya tidak terlibat terus menerus

·         CPU berperan lagi jika sudah ada interrupt dari device (modul I/O)

3.            Direct Memory Access (DMA)

·         Transfer data ditangani oleh sebuah prosesor I/O khusus Programmed I/O

·         CPU terlibat langsung dalam mengendalikan I/O:

§  Membaca status

§  Menerima/mengirim perintah

§  Transfer data

§  Selama menunggu operasi I/O selesai CPU tidak melakukan apa-apa , Waktu CPU terbuang percuma

§  CPU harus selalu memeriksa status modul I/O

§  Performansi system menurun

Jenis pengalamatan I/O:

(a) Memory mapped I/O

·         Ruang alamat digunakan oleh memori dan I/O bersama-sama

·         Jumlah alamat untuk memori berkurang

·         CPU memperlakukan I/O seperti memori biasa

·         Tidak ada perintah khusus bagi I/O (perintah yang digunakan mirip dengan perintah untuk memori)

(b) Isolated I/O

·         Memori dan I/O menggunakan ruang alamat yang sama secara bergantian

·         Jumlah alamat untuk I/O sama banyak dengan alamat untuk memori

·         Diperlukan select line untuk membedakan antara memori dengan I/O

·         Diperlukan perintah khusus untuk I/O

Interfacing
Adalah peralatan yang digunakan untuk menghubungkan suatu piranti dengan CPU melalui bus.

Keterangan:

·         Register kendali (CR) digunakan untuk mencatat berbagai perintah dan informasi lainnya dalam peripheral.

·         Register status (SR) digunakan untuk menyimpan status piranti dan memberitahukan pesan-pesan kesalahan

·         Register data input (IDR) dan register data output (ODR) masing-masing berfungsi sebagai bufer data untuk operasi input dan output.

Urutan operasi interface:

·         Unit logika handshaking memasok unit kendali dengan empat sinyal.

·         Dua sinyal, register kendali penulisan (WCR atau write control register) dan register status pembacaan (RSR atau read status register), masing-masing berhubungan dengan CR dan SR.

·         Sedangkan dua sinyal lainnya adalah register pembacaan data input (RIDR atau read input data register) dan register penulisan data output (WODR atau write output data register ), masing-masing mengendalikan IDP dan ODR.
Transfer data

Format transfer:

·         Paralel : semua bit pada karakter (word dengan panjang tertentu) dikirim secara bersamaan dalam batas waktu yang diberikan.

·         Serial : Data dikirim secara berurutan dalam satu saluran.
Transfer data secara paralel lebih cepat daripada secara serial karena saluran transmisinya banyak, kelemahannya kalau terlalu panjang akan terjadi interferensi antar saluran.

Mode transfer data:

1. Synchronous mode
Baris kendali digunakan untuk mengsinkronkan waktu pada semua kejadian yang terjadi selama periode waktu tertentu.

Kelemahan:

Tiap piranti I/O berbeda-beda kecepatan operasinya, sehingga harus diturunkan pada kecepatan yang paling rendah.

 











Gambar 2. Sinyal Pengaturan waktu mode sinkron

1.                      Asynchronous mode

Menggunakan teknik jabat tangan (hand shaking) untuk menyakinkan transfer data antara pengirim dan penerima tidak ada kesalahan (data valid)

gambar Sinyal Pengaturan waktu mode asinkron

Kelemahan :

·         memerlukan lebih banyak kendali

·         kecepatan transfer lebih rendah dari yang sebenarnya.

Kelebihan :

·         memungkinkan penggunaan piranti I/O yang memiliki berbagai varasi kecepatan dalama system yang sama.
Sistem Prosesor I/O

Sistem Processor I/O

Merupakan komputer umum yang berkomunikasi dengan memori utama melalui fasilitas DMA system bus dan dengan piranti I/O atas satu atau lebih bus I/O.

Ada 2 mode yaitu :

1.     Single Shared bus

Setiap IOP mengendalikan sejumlah piranti I/O tertentu yang tetap.

                      Gambar Model Single Shared bus

2.    Switching matriks bus
Setiap IOP mengendalikan satu piranti I/O

 Gambar Model Switching matriks bus

Konfigurasi Multiprosesor:

Di dalam satu komputer seakan-akan terdapat beberapa mikroprosesor, meskipun sebenarnya mikroprosesor utamanya hanya satu, sedangkan yang Iainnya berupa prosesor I/O (lOP). Hubungan yang paling sederhana menggunakan common bus.

 Gambar Model common bus pada multiprosesor

REFERENSI :

1.     http://www.scribd.com/doc/57594452/2/Sistem-komputer

2.    http://materiperkuliahan.com/?p=133

3.    http://agungyuliantonugroho.com/?cat=11