PERTEMUAN INTERFACE INTERNAL (BUS EKSPANSI) Struktur dari Bus meliputi :

Transkripsi

1 PERTEMUAN INTERFACE INTERNAL (BUS EKSPANSI) Bus merupakan lintasan komunikasi yang menghubungkan dua atau lebih piranti. Karakteristik penting sebuah bus adalah bahwa bus merupakan media transmisi yang dapat digunakan bersama. Sejumlah perangkat yang terhubung ke bus dan suatu signal yang ditransmisikan oleh salah satu perangkat ini dapat diterima oleh salah satu perangkat yang terhubung ke bus. Bila dua buah perangkat melakukan transmisi dalam waktu yang bersamaan, maka sinyalnya akan bertumpang tindih dan menjadi rusak. Dengan demikian hanya sebuah perangkat saja yang akan berhasil melakukan transmisi pada suatu saat tertentu. Struktur dari Bus meliputi : 1. Bus Data (Saluran Data umumnya diawali dengan Dxx) Memberikan lintasan bagi perpindahan data antara dua modul sistim. Lebar bus data merupakan faktor penting dalam menentukan kinerja sistim secara keseluruhan. Memiliki dua arah (Bidirectional). 2. Bus Alamat (Saluran Alamat umumnya diawali dengan Axx) Menandakan sumber atau tujuan data pada bus data. Lebar bus alamat menentukan kapasitas memori maksimum sistim (Kapasitas maksimum memori = 2 Lebar Bus Alamat). Biasanya Bus Alamat berorde tinggi dipakai untuk memilih lokasi memori atau port I/O. Memiliki satu arah (menuju memori atau I/O). 3. Bus Kontrol (Saluran Kontrol) Mengontrol akses pada saluran alamat dan penggunaan data. Karena data dan saluran alamat dipakai bersama oleh seluruh komponen, maka harus ada alat untuk mengontrol penggunaannya. Yang perlu diperhatikan dalam sistim bus adalah : Seringkali jalur Data dan Alamat dijadikan satu (Multiplexed; ditandai dengan ADxx) yang berarti dalam siklus tertentu Mikroprosesor mengirimkan alamat, kemudian siklus selanjutnya Mikroprosesor mengirimkan data (bergantian). Dalam sistim komputer dikenal dua sistim Bus Ekspansi yaitu A. SYSTEM BUS Adalah komponen fungsional independen dari komputer yang memiliki rangkaian kontrol yg disebut bus controller & bus arbiter.contoh dari sistim bus adalah : S Berbandwidth rendah (Kecepatan 2 Mhz/ sesuai dengan clock komputer saat itu) 2.Memiliki : 16 Bit Bus Data (Terdiri atas 2 kelompok Unidirectional Data masing masing 8 Bit untuk Input dan Output dua arah) 20 Bit Bus Alamat 8 Interrupt dan 39 Bit Bus Kontrol 1.Dipakai pada mikroprosesor Intel 8080, Zilog Z-80 dan Motorola 6500 dan Pengembangan selanjutnya distandarisasikan oleh IEEE dengan beberapa penambahan. Saat ini S-100 jarang/ tidak digunakan. Gambar 4.1. S-100 Bus pada sistim komputer 1

2 Altair Bus System Berbandwidth rendah dengan clock sesuai dgn mikroprosessor Motorola 6800 Memiliki :8 Bit Bus Data dan 16 Bit Bus Alamat dan 9 Bit Bus Pengendali Dipakai dalam Komputer Altair Saat ini Altair-6808 Bus System jarang/ tidak digunakan. Digital PDP-11 Unibus 1. Memiliki 16 Bit Bus Data dan 16 Bit Bus alamat 2. Dipakai pada komputer DEC PDP. Saat ini Unibus jarang/ tidak digunakan. Apple NuBus 1. Berstandar IEEE Memiliki 32 Bit Bus Data dan Alamat dimultiplex 3. Dipakai dalam Apple Macintosh model lama dan NeXT computer. Saat ini NuBus jarang/ tidak digunakan. Industry Standart Architechture (ISA) & Extended Industry Standart Archi-techture (EISA) Bus 1. Berbandwidth rendah (Kecepatan sampai dengan 16 Mhz) 2. Memiliki : 8 Bit Bus Data dan 20 Bit Bus Alamat (untuk ISA) 16 Bit Bus Data dan 24 Bit Bus Alamat (untuk EISA). Untuk menerapkan EISA bus ke sistim, Intel membuat Bus Controller, Integrated System Peripheral dan Bus Master Interface Controller. 3. Dipakai dalam IBM PC XT dan AT Compatible (s/d Pentium III). Saat ini ISA & EISA mulai ditinggalkan penggunaannya. ISA EISA Gambar 4.2. ISA dan EISA Bus Berikut ini penjelasan dari setiap pin pada ISA Bus : 1. Bus Alamat (Address Bus) A0 sampai A19 Merupakan 20 pin yang menyediakan alamat bagi memori dan I/O. A0 merupakan bit dengan posisi terendah/ Least Significant Bit (LSB). A19 merupakan bit dengan posisi tertinggi / Most Significant Bit (MSB). Jalur ini dikendalikan oleh Mikroprosesor dan DMA Controller. Posisi Bus alamat ini akan ambang (latch) bila ALE diaktifkan. 2.Bus Data (Data Bus) D0 sampai D7 Merupakan 8 pin jalur dua arah (Bidirectional). D0 adalah LSB dan D7 adalah MSB. Selama inisialisasi siklus penulisan mikroprosesor, Mikroprosesor menyediakan data pada data bus sebelum sisi naik IOW atau MEMW. Selama inisialisasi siklus pembacaan mikroprosesor, I/O atau memory harus menempatkan datanya pada data bus sebelum sisi naik IOR atau MEMR. 2

3 3.Bus Pengendali (Control Bus) MEMR (MEMORI READ), MEMW (MEMORY WRITE), IOR (I/O READ) dan IOW (I/O WRITE) Sinyal pengendali aktif low yang mengendalikan proses baca dan tulis pada Memory dan I/O. Proses baca diartikan mengambil data dari I/O atau Memory ke Mikroprosesor dan proses tulis diartikan memberikan data dari Mikroprosesor ke Memory atau I/O. ALE (ADDRESS LATCH ENABLE) Pada PC Bus sistim, ALE menunjukkan awal dari inisialisasi siklus bus pada mikroprosesor. Bus alamat akan ambang pada sisi naik pada sinyal ini, sehingga alamat menjadi valid pada sistim di akhir siklus bus. Sinyal ini dipaksa HIGH saat siklus DMA berlangsung. AEN (ADDRESS ENABLE) Sinyal ini dikendalikan oleh DMA controller untuk menunjukkan bahwa siklus DMA sedang berlangsung. Secara normal dipakai untuk menonaktifkan (disable) I/O port address decoder selama siklus DMA sehingga alamat Memory DMA dapat dipakai seefektif alamat I/O dengan menggunakan IOR dan IOW. OSC (OSCILLATOR) Sistim pewaktu dasar sebesar 14,31818 MHz dengan 50% Duty Cycle. Tetapi untuk Sistim modern yang masih menggunakan ISA sebagai Bus-nya menggunakan 14,318 MHz CLK (CLOCK) Merupakan sepertiga dari frekuensi Oscillator (4,77 MHz) dengan 33% Duty Cycle. Sistim modern yang masih menggunakan ISA sebagai Bus-nya menggunakan Clock bervariasi dari 4,77 sampai 8 MHz. Tetapi ada beberapa sistim yang memungkinkan penggunaan sampai 12 MHz. IRQ2 sampai IRQ7 (INTERRUPT REQUEST) I/O menggunakan 6 IRQ untuk membangkitkan permintaan interupsi pada mikroprosesor. IRQ2 memiliki prioritas tertinggi sedang IRQ7 memiliki prioritas terendah. IRQ hanya digunakan pada Komputer IBM PC AT keatas. Interupsi dihasilkan dengan membangkitkan pin IRQ dan menahannya (logika 1) sampai dikenali oleh mikroprosesor (INTA/ INTerrupt Acknowledge). I/O CH RDY (I/O CHANNEL READY) Digunakan untuk membangkitkan keadaan tunggu (wait states), dimana mikroprosesor menunggu pekerjaan siklus baca dan tulis dari memory dan I/O yang cukup lambat. (Typical 15 microsecond) I/O CH CK (I/O CHANNEL CHECK) Adalah sinyal aktif low yang membangkitkan NMI (Non Maskable Interrupt). Hal ini disebabkan oleh terdapatnya kesalahan paritas dari memory ataupun I/O. RESET DRV Sinyal ini akan menuju rendah (0) ketika komputer dinyalakan. Digunakan untuk me-reset atau inisialisasi sistim logika apabila terdapat kegagalan tegangan catu daya diluar dari yang ditetapkan. Sinyal ini disinkronisasikan dengan sisi jatuh (menuju 0) dari OSC. DRQ1 sampai DRQ3 (DMA REQUEST) Sinyal Asinkron ini digunakan oleh peralatan I/O untuk meminta pelayanan DMA. Sebuah DRQ harus ditahan HIGH (1) sampai ditanggapi oleh DMA Acknowledge (DACK) yang dikeluarkan oleh DMA Controller pada transisi menuju 0. DRQ1 sampai DRQ3 digunakan untuk transfer data 8 bit, sedangkan DRQ5 sampai DRQ7 digunakan untuk transfer data 16 bit (EISA). DRQ0 digunakan untuk merefresh Memory Dinamik sedangkan DRQ4 digunakan internal dalam sistim board. Berikut ini urutan prioritas dari yang tertinggi sampai terendah : 0,1,2,3,4,5,6 dan 7. DACK0 sampai DACK3 (DMA ACKNOWLEDGE) Adalah sinyal aktif low yang digunakan untuk mengetahui permintaan pelayanan DMA dari DRQ. T/C (TERMINAL COUNT) Digunakan oleh CPU apabila operasi transfer data terakhir telah dicapai. T/C akan membangkitkan pulsa untuk semua pelayanan DMA yang telah tercapai. 3

4 B. LOCAL BUS Sama seperti system bus, tetapi bersifat lokal, dalam artian bahwa clock CPU dan rangkaian pewaktu (circuit timing) mengaturnya, sehingga merupakan processor-specific. Bus Lokal memiliki operasional yang fleksibel dan memberikan program tambahan (platform) untuk ekspansi sistim selanjutnya. IBM Micro Channel Architecture (MCA) 1. MCA Bus memiliki fungsi dan sinyal sama dengan EISA Bus, tetapi memiliki perbedaan yaitu memiliki jenis konektor yang berbeda dan lebih kecil. 2. Berbandwidth rendah (Kecepatan sesuai dengan clock prosesor yang dipakai) 3. Memiliki : 8, 16 dan 32 Bit Bus Data dan 24 Bit Bus Alamat a. Untuk Card 8 bit, hanya 46 pin yang dipakai b. Untuk Card 16 bit, terdapat 12 pin tambahan, dimana terdapat pula 20 pin Video extension connector. c. Untuk Card 32 bit, terdapat 44 pin tambahan 4. Dipakai dalam IBM PS/2 Model 80. Saat ini MCA jarang/ tidak lagi digunakan. Video Electronics Standards Association Local Bus (VL Bus) 1. Berbandwidth sedang (Kecepatan sampai dengan 66 Mhz untuk on-board device/ sesuai dengan clock komputer) 2. Memiliki : 16, 32 dan 64 Bit Bus Data dan 32 Bit Bus Alamat 3. Dipakai dalam IBM PC AT ( ). Saat ini VL-Bus mulai ditinggalkan penggunaannya dan digantikan oleh AGP. Peripheral Component Interconnect (PCI) VL- Bus Gambar 4.3. VL Bus yang merupakan Gabungan dari ISA-EISA Bus 1. Bus yang tidak tergantung pada prosessor 2. Berbandwidth tinggi (Kecepatan 33 Mhz dan 66 Mhz bagi kelajuan transfer data 264 MBps) 3. Memiliki : 32 dan 64 Bit Bus Data dan 64 Bit Bus Alamat 4. Berfungsi sebagai bus mezzanine/ peripheral 5. Dapat dikonfigurasikan sebagai Bus (Data) 32 bit atau 64 bit. 6. Dipakai dalam IBM PC AT mulai dari Processor 486 s/d sekarang (P-IV) 7. Saat ini dikembangkan PCI-Express (Serial PCI) yang sanggup mentransfer data 2,5 Gbps. Accelerated Graphic Port (AGP) 1. Bus yang berfungsi membebaskan bus PCI dari seluruh lalu lintas data dan menyediakan jalur cepat untuk akselerator Grafis Tiga Dimensi (3-D) 2. Memiliki fungsi/ spesifikasi dasar yang sama dengan PCI 3. Berbandwidth tinggi (Kecepatan clock dasar 66 Mhz) AGP 1x: 66MHz clock, Bandwidth: 266 MBps AGP 2x: 133MHz clock, Bandwidth: 533 MBps AGP 4x: 266MHz clock, Bandwidth: 1066 MBps AGP 8x: 533MHz clock, Bandwidth: 2.1GBps 4. Dapat dikonfigurasikan sebagai Bus (Data) 8,16,24,32 atau 64 bit. 5. Dipakai dalam IBM PC mulai dari Pentium I sampai sekarang Bus bus yang lain : IDE (Integrated Drive Electronics) Dikembangkan oleh Compaq dan Western Digital Gambar 4.4. Slot IDE (Posisi Konektor pada controller & peripherals) 40 PIN IDC MALE (Posisi Konektor pada kabel ) 40 PIN IDC FEMALE 4

5 ATA (Advanced Technology Attachment Bus) Sekarang dikenal sebagai ATA (Advanced Technology Attachment Bus) Dikembangkan oleh Western Digital, Conner & Seagate (Jenis dan Posisi konektor sama, tetapi ditambah fasilitas DMA, Spindle Sync/Cable Select dan Diagnostic) Jenis Nama Lain Lebar Data Kec Transfer Pin/Cable Alat ATA-1 IDE 8/16 bit 8,3 MBps 40 pin Max 2 ATA-2 EIDE/ Fast ATA 8/16 bit 16,6 MBps 40 pin Max 4 ATA-3-16 bit 16 MBps 40 pin Max 4 ATAPI - 16 bit 16 MBps 40 pin CD-ROM ATA-4 Ultra-ATA/33 16 bit 33 MBps 40 pin Max 4 ATA-5 Ultra-ATA/66 16 bit 66 MBps 40/80 pin Max 4 ATA-6 Ultra-ATA/ bit 100 MBps 40/80 pin Max 4 Tabel 4.1. Perbandingan setiap versi ATA Pengembangan versi serial dari ATA adalah SATA SATA (Serial ATA) 1. Bus serial yang memakai standar (EIA/TIA-644) dengan teknologi LVDS (Low Voltage Differential Signaling) 2. LVDS menggunakan tegangan yang cukup rendah sebesar 330 mv (250 mv untuk tegangan minimum dan 400 mv untuk tegangan maksimum) 3. Berbandwidth tinggi (Kelajuan transfer data standar 150 MBps memakai encoding 8/ 10 bit. Perkembangan selanjutnya 300 MBps/3 Gbps dan saat ini 600 MBps/6 Gbps) 4. Memakai 4 buah sinyal dengan 2 pasangan yang berbeda (TX/RX) 5. Kemungkinan dikembangkan sistim Hot Plug (Sistim dapat dipasang dan dilepas saat sistim masih bekerja) InfiniBand Infiniband (IB) menggunakan sistim titik ke titik (Point to Point) pasangan yang berbeda satu mengirim dan satu menerima menggunakan teknologi LVDS dengan clock 2,5 GHz. Kecepatan Transmisi data dicapai sebesar 2,5 Gbps Full Duplex untuk kelompok 4 atau 12 pasang kabel yang saling terhubung. Kabel yang digunakan pada Infiniband yaitu Tembaga atau Fiber Optik Terdapat 3 antarmuka lebar bus pada IB 1. 1X menunjukkan antarmuka dengan 2 pasang bus yang berbeda (1 Kirim, 1 Terima). Hal ini berlaku untuk Fiber Optik 2. 4X menunjukkan antarmuka dengan 8 pasang bus yang berbeda (4 per-arah, 4 Kirim, 4 Terima). Hal ini berlaku untuk Fiber Optik 3. 12X menunjukkan antarmuka dengan 24 pasang bus yang berbeda (12 per-arah, 12 Kirim, 12 Terima). Hal ini berlaku untuk Fiber Optik HyperTransport HyperTransport menggunakan sistim titik ke titik (Point to Point) dengan sekurang-kurangnya dua sambungan Unidirectional, yang dikenal sebagai Lightning Data Transport (LDT) sebagai saingan dengan PCI-X and Infinaband. Menggunakan 2, 4, 8, 16 atau 32 bit (untuk tiap arahnya), memungkinkan transimisi data maksimal 800 Mbps dengan clock 400 MHz. Hypertransport merupakan pendamping dari PCI Express, dan kemungkinan nantinya bisa sebagai pengganti PCI Express pada komputer komputer sekelas server. 5

6 FutureBus+ FutureBus+ adalah standar bus asinkron berkinerja tinggi yang dibuat oleh IEEE. Versi awal dikenal sebagai Futurebus tahun 1987 dengan data bus sebesar 32 bit yang tidak tergantung pada teknologi. Saat ini dikembangkan teknologi terbaru dari FutureBus yang berkaitan dengan spesifikasinya, sehingga untuk membedakan dengan versi awalnya ditambahkan tanda Plus (+). Terdapat 8 persyaratan yang menjadi dasar rancangan : 1. Tidak tergantung pada Arsitektur, Prosesor dan teknologi tertentu. 2. Memiliki protokol transfer asinkron dasar 3. Mengizinkan protokol tersinkronisasi pada sumber untuk kebutuhan optional 4. Tidak berdasar pada teknologi tercanggih 5. Terdiri dari protokol protokol pararel terdistibusi penuh dan arbitrasi yang mendukung baik protokol Circuit-Switched maupun protokol Split-Transaction. 6. Menyediakan dukungan bagi sistim sistim yang fault-tolerant dan yang memiliki reliabilitas tinggi 7. Menawarkan dukungan langsung terhadap memori berbasis cache yang dapat digunakan bersama. 8. Memberikan definisi transportasi pesan yang kompatibel. Karakteristik dari FutureBus+ adalah : 1. Berbandwidth sedang (Kecepatan sampai dengan 100 Mhz) dengan kecepatan transfer data mencapai 3200 MBps pada bus 256 bit 2. Memiliki : 32, 64, 128 dan 256 Bit Bus Data dan 64 Bit Bus Alamat (64 Bit Data dan Alamat termultiplexed) Ukuran Card 300mm x 300 mm dengan konektor jenis 2 mm 3. Perbedaan PCI dengan FutureBus+ adalah : PCI ditujukan bagi implementasi yang murah sedangkan FutureBus+ dimaksudkan untuk memberikan fleksibilitas yang tinggi dan fungsionalitas yang luas untuk memenuhi kebutuhan berbagai sistim yang berkinerja tinggi terutama sistim sistim yang mahal. 6