Struktur Komputer KOMPUTER. Central Processing Unit System Interconnection. Main Memory I/O

Transkripsi

1 BUS SISTEM

2 Struktur Komputer KOMPUTER Central Processing Unit System Interconnection Main Memory I/O 2

3 Struktur Interkoneksi Adalah kumpulan lintasan yang menghubungkan komponen/ modul dasar komputer (CPU, memori, I/O) Harus mendukung jenis perpindahan : Memori ke CPU à read CPU ke memori à write I/O ke CPU à read dari I/O melalui modul I/O CPU ke I/O à kirim data ke perangkat I/O I/O ke/dari memori dengan direct memory access (DMA) 3

4 Interkoneksi Bus Bus yang menghubungkan komponen utama à bus sistem Struktur interkoneksi biasanya didasarkan pada penggunaan satu bus sistem atau lebih Bus terdiri dari sejumlah lintasan komunikasi / saluran yang dapat mentransmisikan signal dalam bentuk biner Beberapa saluran dapat mentransmisikan digit biner secara bersamaan - Contoh 8-bit data ditransmisikan melalui bus 8 saluran Namun bila 2 buah perangkat melakukan transmisi dalam waktu bersamaan, maka signal akan tumpang tindih & jadi rusak 4

5 Struktur Bus Sistem bus dapat terdiri dari saluran yang ditandai dengan arti & fungsi khusus POLA INTERKONEKSI BUS 5

6 Struktur Bus Prinsipnya, fungsi tersebut dapat dikelompokkan jadi 3 : Saluran data/bus data - Untuk perpindahan data antara 2 modul sistem - Biasanya terdiri dari 8, 16, 32 saluran yang dikaitkan dengan lebar bus Saluran alamat - Untuk menandakan sumber/tujuan data pada bus data - Bila CPU baca data dari memori, CPU menaruh alamat word pada saluran alamat - Digunakan juga untuk memberi alamat port-port I/O Saluran kontrol - Untuk mengontrol akses ke saluran alamat - Mengontrol penggunaan saluran data & alamat (karena saluran digunakan secara bersama oleh tiap komponen) 6

7 Kontrol pada sistem bus Untuk melakukan kontrol pada sistem bus digunakan : Signal kontrol - Untuk transmisi perintah/info pewaktuan di antara modul sistem Signal pewaktuan - Menunjukkan validitas data dan informasi alamat Signal perintah - Untuk menspesifikasi operasi yang akan dibentuk 7

8 Saluran Kontrol Meliputi : memory write : menyebabkan data pada bus akan dituliskan ke dalam lokasi alamat memory read : menyebabkan data dari lokasi alamat ditempatkan pada bus I/O write : menyebabkan data pada bus di-outputkan ke port I/O yang beralamat Transfer ACK : menunjukkan bahwa data telah diterima dari bus atau telah ditempatkan di bus Bus request : menunjukkan bahwa modul memerlukan kontrol bus 8

9 Saluran Kontrol Meliputi : Bus grant : menunjukkan bahwa modul yang melakukan request telah diberi hak mengontrol bus Interrupt request : menandakan bahwa sebuah interrupt ditangguhkan Interrupt ACK : memberitahukan bahwa interrupt yang ditangguhkan telah diketahui Clock : digunakan untuk mensinkronkan operasioperasi Reset : menginisialisasi seluruh modul 9

10 Operasi Bus Ada 2 operasi : Kirim data ke modul lain - Memperoleh penggunaan jalur bus - Memindahkan data melalui bus Meminta data ke modul lain - Memperoleh penggunaan bus - Memindahkan request ke modul lain melalui saluran kontrol dan alamat yang sesuai - Modul menunggu modul kedua kirim data 10

11 Arsitektur Bus Permasalahan sistem bus : Semakin banyak perangkat terhubung ke bus, maka : - Semakin besar delay propagasi Kinerja menurun Masalah kelajuan data 11

12 Permasalahan sistem bus Delay propagasi Delay ini menentukan waktu yang diperlukan perangkat untuk mengkoordinasi penggunaan bus. Pada saat kontrol bus sering melintasi satu perangkat ke perangkat lainnya, delay propagasi ini akan sangat mempengaruhi kinerja Bus akan menjadi penyumbat dengan semakin besarnya perpindahan data yang hampir mendekati kapasitas bus Sampai tingkat tertentu dapat diatasi dengan memperlebar jalur bus (misal dari 32-bit ke 64 bit) Namun karena kelajuan data disebabkan oleh perangkatperangkat yang terhubung (misalnya, pengontrol grafis dan video, interface jaringan) berkembang dengan cepat, maka dalam perlombaan ini besar kemungkinan bus tunggal akan menderita kekalahan 12

13 Arsitektur Bus Tradisional Terdapat bus lokal untuk menghubungkan prosesor cache Struktur cache melindungi prosesor dari keharusan seringnya mengakses memori utama à memori utama dpt dipisah di lain bus Transfer I/O tidak mengganggu aktifitas prosesor Bekerja cukup efisien KELEMAHAN : Kinerja menurun dengan semakin meningkatnya kinerja perangkat I/O SOLUSI : dibuat bridge antara prosesor dg high-speed bus à arsitektur mezzanine 13

14 Arsitektur Berkinerja Tinggi Terdapat cache yang terintegrasi dengan bridge Mendukung LAN berkecepatan tinggi Dirancang khusus mendukung perangkat I/O berkapasitas tinggi Perangkat kecepatan rendah diakomodasi di expansion bus 14

15 Arsitektur Berkinerja Tinggi KEUNTUNGAN : perangkat berkapasitas besar menjadi lebih terintegrasi dengan prosesor & tidak tergantung dengan prosesor perbedaan definisi pada prosesor dan bus berkecepatan tinggi dan saluran signal dapat ditolerir perubahan arsitektur pada prosesor tidak mempengaruhi bus berkecepatan tinggi 15

16 Modul-modul Komputer 16

17 17

18 Elemen Dasar Rancangan Bus Elemen Dasar dapat ditinjau dari : Jenis Metode Arbitrasi Timing Lebar Bus Jenis Transfer Data 18

19 Elemen Dasar Rancangan Bus - Jenis Ada 2 jenis bus : Dedicated - Penggunaan saluran diberi sebuah fungsi yang permanen Multiplexed - Penggunaan saluran yang sama untuk berbagai keperluan fungsi 19

20 Elemen Rancangan Bus Metode Arbitrasi Ada 2 metode arbitrasi : Tersentralisasi - Terdapat pengontrol bus atau arbitrer untuk alokasi waktu pada bus Terdistribusi - Tidak terdapat pengontrol, setiap modul terdiri dari access control logic dan modul bekerja sama untuk memakai bus bersama-sama 20

21 Elemen Rancangan Bus Timing Ada 2 jenis timing : Synchronous - Terjadinya event pada bus ditentukan oleh sebuah pewaktu (clock). Asynchronous - Terjadinya sebuah event pada bus mengikuti dan tergantung pada event sebelumnya. 21

22 Elemen Rancangan Bus Lebar Bus Dipengaruhi 2 jalur bus Address - Lebar bus alamat berpengaruh ke kapasitas sistem. - Semakin besar bus alamat, semakin besar range lokasi yang dapat direferensikan Data - Lebar bus data berpengaruh ke kinerja sistem. - Semakin besar bus data, semakin besar bit yang dapat ditransferkan pada suatu saat. 22

23 Elemen Rancangan Bus Jenis Transfer Data Ada 5 jenis : Read - Slave menaruh data pada bus begitu slave mengetahui alamatnya dan telah mengambil data Write - Slave menaruh data pada bus data begitu alamat telah stabil, dan slave telah mempunyai kesempatan untuk mengetahui alamatnya Read-Modify-Read - Sebuah operasi baca yang diikuti oleh operasi tulis ke alamat yang sama 23

24 Elemen Rancangan Bus Jenis Transfer Data Ada 5 jenis (cont) : Read-After-Read - Operasi yang tidak dapat dibagi-bagi yang berisi operasi tulis yang diikuti oleh operasi baca dari alamat yang sama. - Operasi baca dibentuk untuk tujuan pemeriksaan Block - Sebuah siklus alamat diikuti oleh n siklus data yang disebut dengan block data 24

25 Contoh Bus : PCI Peripheral Component Interconnect (PCI) Bus yang tidak tergantung prosesor dan berfungsi sebagai bus mezzanine atau bus peripheral PCI memiliki kinerja tinggi untuk sistem I/O berkecepatan tinggi seperti : video adaptor, NIC, disk controller, sound card, dan lain-lain. Standard PCI adalah 64 saluran data pada kecepatan 33 MHz, laju transfer data 264 MB per detik atau 2,112 Gbps. Keunggulan PCI tidak hanya pada kecepatannya saja tetapi murah dengan keping yang sedikit Intel mulai menerapkan PCI pada tahun 1990 untuk sistem pentiumnya. Untuk mempercepat penggunaan PCI, Intel mempatenkan PCI bagi domain publik sehingga vendor dapat mengeluarkan produk dengan PCI tanpa royalti 25

26 Konfigurasi Bus PCI 26

27 Expansion slots Slot untuk menerima kartu perluasan (expansion) ISA : Industry Standard Achitecture, a relatively low speed interface primarily used for sound cards and modems; runs at approx. 8MHz. EISA : Extended ISA PCI: Peripheral Component Interconnect, a high speed interface for video cards, sound cards, network interface cards, and modems; runs at 33MHz. AGP: Accelerated Graphics Port, - a high speed interface for video cards; runs at 1X (66MHz), 2X (133MHz), or 4X (266MHz).

28 PC Card PCMCIA: Personal Computer Memory Card International Association, San Jose, CA, Sebuah lembaga standarisasi atau asosiasi dagang yang mengeluarkan standard untuk menghubungkan peripherals ke portable computer. Jenis: Type I : memory Type II : network adapter Type III : storage Peralatan PC dapat menggunakan card ini dengan PC Card.

29 Ports

30 Ports Ports: standard penghubung antara komputer (mainboard) dengan peralatan tambahan (peripheral) pada masa tahun Tahun berikutnya, alat-alat tersebut menggunakan USB dan jarang menggunakan port lagi. Serial port: pertukaran data (communication) secara serial. contoh: COM1, COM2 digunakan untuk: modem, mouse Parallel port : pertukaran cara paralel. LPT1, LPT2 (Line Printer Terminal) digunakan untuk: printer Ada arti lain untuk istilah PORT yang tidak ada hubungannya, misalnya: 1. port (lobang) untuk konektor kabel, dan 2. software/aplikasi yang cocok untuk platform tertentu.

31 Specialized ports Universal Serial Bus (USB port) FireWire (IEEE 1394 ) SCSI : Small Computer System Interface MIDI : Musical instrument Digital Interface Game port

32 USB a

33 FireWire A high-speed serial bus that allows for the connection of up to 63 devices. It is widely used for downloading video from digital camcorders to the computer. Also known as the IEEE 1394 standard, 400 Mbits/sec transfer rates distance of 4.5 meters between devices.