PENG. ORGANISASI & ARSITEKTUR KOMPUTER FARHAT, ST., MMSI., MSC UNIVERSITAS GUNADARMA
SISTEM INPUT OUTPUT
Fungsi : Memindahkan informasi antara CPU atau memori utama dengan dunia luar I/O terdiri : - Piranti l/o (peripheral) - Pengendali I/O (device controller) - Perangkat lunak Proses transfer informasi antara CPU dengan sebuah peripheral : Memilih I/O dan mengujinya. Menginisialisasi transfer dan mengkoordinasikan pengaturan waktu operasi I/O. Mentransfer informasi. Menghentikan proses transfer.
PERANGKAT EKSTERNAL Operasi-operasi I/O diperoleh melalui sejumlah perangkat ekternal dengan menggunakan link Perangkat Eksternal dikategorikan menjadi 3 : Pembacaan di sisi Manusia (Human readable) Pembacaan disisi mesin (Machine readable) Komunikasi (memungkinkan komputer untuk saling bertukar data dengan perangkat jarak jauh)
PENGKLASIFIKASIAN PERANGKAT EKSTERNAL Pengklasifikasian juga bisa berdasarkan arah datanya. Yaitu: 1. perangkat output 2. perangkat input dan kombinasi output-input. Contoh perangkat output: monitor, proyektor dan printer. Perangkat input: keyboard, mouse, joystick, scanner, mark reader, bar code reader.
MODUL I/O Merupakan Interface bagi CPU dan Memory atau Interface untuk 1/lebih perangkat peripheral modul I/O memiliki dua buah fungsi utama, yaitu : 1. Sebagai piranti antarmuka ke CPU dan memori melalui bus sistem. 2. Sebagai piranti antarmuka dengan peralatan peripheral lainnya dengan menggunakan link data tertentu.
FUNGSI MODUL I/O Control & timing Komunikasi CPU Komunikasi perangkat Data Buffering Deteksi error
CONTROL & TIMING (FUNGSI KONTROL & PEWAKTUAN) Komponen Komponen Komponen SINGKRON Contoh Kontrol Pemindahan Data Melalui Modul I/O : 1. Permintaan dan pemeriksaan status perangkat dari CPU ke modul I/O. 2. Modul I/O memberi jawaban atas permintaan CPU. 3. Apabila perangkat eksternal telah siap untuk transfer data, maka CPU akan mengirimkan perintah ke modul I/O. 4. Modul I/O akan menerima paket data dengan panjang tertentu dari peripheral. 5. Selanjutnya data dikirim ke CPU setelah diadakan sinkronisasi panjang data dan kecepatan transfer oleh modul I/O sehingga paket - paket data dapat diterima CPU dengan baik.
KOMUNIKASI CPU PROSES PROSES KOMUNIKASI ANTARA CPU DAN MODUL I/O : Command Decoding Pertukaran Data Address Recognition Status Reporting 1. Perintah 2. Informasi Status 3. Data
DATA BUFFERING Tujuan utama buffering adalah mendapatkan penyesuaian data sehubungan perbedaan laju transfer data dari perangkat peripheral dengan kecepatan pengolahan pada CPU. Umumnya laju transfer data dari perangkat peripheral lebih lambat dari kecepatan CPU maupun media penyimpan. Deteksi Error Apabila pada 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, tinta habis, kertas habis, dan lain - lain. Teknik yang umum untuk deteksi kesalahan adalah penggunaan bit paritas.
BLOK DIAGRAM STRUKTUR MODUL I/O I/O Module Diagram Systems Bus Interface Data Lines Data Register Status/Control Register External Device Interface External Device Interface Logic Data Status Control Address Lines kontrol Lines Input Output Logic External Device Interface Logic Data Status Control Terdapat 3 saluran : 1. Saluran Data 2. Saluran Alamat 3. Saluran Kontrol Blok Logika Adalah Bagian Terpenting!!!
TEKNIK TEKNIK I/O (METODE OPERASI SISTEM I/O) Berikut Merupakan 3 Buah Teknik Dalam Operasi I/O : 1. I/O Terprogram 2. I/O Interupsi (Interrupt Driven I/O) 3. Direct Memory Access (DMA)
I/O TERPROGRAM CPU langsung mengendalikan operasi I/O secara keseluruhan dengan menjalankan serangkaian instruksi I/O dengan program tertentu Karakteristik : 1. Terdapat program untuk memulai-mengarahkan- menghentikan operasi I/O 2. Membutuhkan perangkat keras register : Register status, register buffer register point buffer dan register counter data 3. perlu waktu proses yang menyita waktu pemanfaatan CPU
PERINTAH-PERINTAH I/O Untuk mengeksekusi instruksi yg berkaitan dengan I/O, CPU menerbitkan addres : Identifikasi modul Perintahnya : Control untuk mengaktivasi peripheral dan membertitahu tugas yang harus dilakukan Test mengecek status Read/Write
METODE PENGAKSESAN SISTEM I/O 1. Memory mapped I/O Terdapat ruang alamat tunggal untuk lokasi memori dan perangkat I/O CPU memperlakukan regiter status dan register data modul I/O sebagai lokai memori read/write Tidak ada perintah khusus untuk I/O 2. Memory Isolated I/O Terpisah ruang alamat Port-port I/O hanya dapat diakses dengan perintah I/O khusus Perintah khusus untuk I/O
2. I/O INTERUPSI (INTERRUPT DRIVEN I/O) CPU akan bereaksi ketika suatu piranti mengeluarkan permintaan untuk pelayanan Karakteristik : 1. Lebih efesian dalam pemanfaatan CPU 2. Menunggu interupsi dari piranti I/O 3. Ada 2 metode pemilihan prioritas layanan : polling dan vector interrupt
OPERASI DASAR INTERRUPT DRIVEN I/O CPU mengeluarkan perintah read Modul I/O mendapatkan data dari peripheral saat CPU mengerjakan perintah lain Modul I/O akan menginterupsi CPU CPU meminta data Modul I/O akan mentransfer data
Ada 2 jenis interupsi: 1. lnterupsi maskable Interupsi yang dapat didisable (dimatikan) untuk sementara dengan sebuah instruksi disable interupsi khusus. 2. Interupsi nonmaskable Interupsi yang tidak dapat didisable dengan instruksi perangkat lunak
SISTEM INPUT-OUTPUT Sistem komputer memiliki tiga komponen utama, yaitu : CPU, memori (primer dan sekunder), dan peratan masukan/keluaran (I/O devices), seperti printer, monitor, keyboard, mouse dan modem. Terdapat tiga buah teknik dalam operasi I/O, yaitu: I/O terprogram, interrupt driven I/O dan DMA. Ketiganya memiliki keunggulan mapun kelemahan, yang penggunaanya disesuaikan sesuai untuk kerja masing-masing teknik.
DIRECT MEMORY ACCESS Direct memory access (DMA) adalah suatu alat pengendali khusus disediakan untuk memungkinkan transfes blok data langsung antar perangkat eksternal dan memori utama, tanpa intervensi terus menerus dari prosesor (CPU). Kapan DMA bekerja? Saat prosesor sedang tidak menggunakan bus Saat prosesor dipaksa berhenti sesaat (suspend), siklus "dicuri oleh DMA" adalah cycle stealing
CARA KERJA DMA CPU mengirimkan data data berikut ini ke DMA controller: Perintah read/write Alamat device yang akan diakses Alamat awal blok memori yang akan dibaca/ditulis Jumlah blok data yang akan ditransfer CPU mengeksekusi program lain DMA controller mengirimkan seluruh blok data (per satu word) langsung ke memori(tanpa melibatkan CPU) DMA controller mengirim interrupt ke CPU jika telah selesai.
PRINSIP KERJA DMA Diperlukan DMA untuk programmed I/O dan interrupt driver I/O, DMA menjadi solusi Masih memerlukan keterlibatan CPU, CPU menjadi sibuk. Transfer rate data terbatas. Digunakan modul khusus(hardware) yang terhubung ke sistem bus fungsi modul DMA: Dapat menirukan sebagian fungsi processor Dapat mengambil alih fungsi prosesor yang berhubungan dengan transfer data.
CYCLE STEALING DMA Cycle Stealing pada DMA transfer DMA controller mengambil alih bus sebanyak satu siklus DMA mentransfer satu word data Pengambil alihan bus oleh DMA bukan interrupt --> CPU tidak perlu menyimpan context CPU hanya tertunda (suspend) sesaat sebelum mengakses bis, yaitu sebelum operand atau data diambil atau data ditulis Pengaruh terhadap CPU yaitu memperlambat CPU, tetapi masih lebih baik dari pada CPU terlibat langsung pada transfer data
KONFIGURASI DMA
KONFIGURASI DMA Konfigurasi I 1.Hanya menggunakan single bus 2.DMA dan modul I/O terpisah 3.Setiap transfer harus mengakses bus 2 kali Konfigurasi II 1.Hanya menggunakan single bus 2.DMA controller dan modul I/O terintegrasi 3.satu DMA controller dapat mengangani lebih dari 1 modu I/O 4.Setiap transfer hanya perlu mengakses bus satu kali saja
KONFIGURASI DMA Konfigurasi III 1.digunakan bus I/O secara terpisah 2.semua modul I/O cukup dilayani dengan sebuah DMA 3.Setiap transfer hanya perlu mengakses bus satu kali saja
SALURAN I/O DAN PEMROSES Definisi dan Tugas Kontrol I/O Sebuah sistem kontrol I/O bertujuan untuk memberikan bantuan kepada user untuk memungkinkan mereka mengakses berkas, tanpa memperhatikan detail dari karakteristik dan waktu penyimpanan. Kontrol I/O menyangkut manajemen berkas dan peralatan manajemen yang merupakan bagian dari sistem operasi. Tugas dari Sistem Kontrol I/O adalah : 1.Memelihara directori dari berkas dan lokasi informasi 2.Menentukan jalan bagi aliran data antara main memory dan alat penyimpanan sekunder 3.Mengkoordinasi komunimasi antara CPU dan alat penyimpanan sekunder 4.Menyiapkan berkas penggunaan input atau output telah selesai
TUJUAN SALURAN I/O Tujuan dari saluran I/O adalah sebagai perantara antara CPUmain memory dengan unit pengontrol penyimpan. CPU berkomunikasi dengan saluran melalui beberapa perintah yang sederhana. Beberapa saluran akan memberi perintah : Test I/O, untuk menentukan apakah jalur (pathway) yang menuju peralatan sedang sibuk. Start I/O, pada peralatan tertentu. Halt I/O, pada peralatan tertentu
INPUT DEVICE Peralatan masukkan (input device) Peralatan masukan adalah peralatan yang digunakan untuk menginput data dalam bentuk gambar, suara,maupun hanya sekedar mengetikannya melalui keyboard, fungsinya untuk memasukan data kedalam komputer untuk diolah atau hanya sekedar disimpan. Contoh peralatan masukan (input device) 1.Keyboard 2.Mouse 3.Scanner 4.Camera (webcam) 5.Mic (microphone) 6.Joystick
OUTPUT DEVICE Peralatan keluaran ( output device ) Peralatan keluaran adalah peralatan yang digunakan untuk mengeluarkan hasil dari data yang telah diolah, bisa berupa gambar, suara, kertas, ataupun hanya tampilan pada monitor Contoh dari peraltan keluaran (output device) Printer dan plotter Monitor Infocus Speaker, headset (alat-alat audio)
MEDIA ANTARMUKA (PORT) Port I/O adalah suatu saluran input dan output. Bagian ini digunakan untuk menerima ataupun mengirim data ke luar sistem. Peralatan input dan output di atas terhubung melalui port ini. Terdapat 3 jenis port yaitu Serial,Pararel dan USB.
PORT SERIAL Port serial adalah sebuah port pada personal computer yang berfungsi untuk mentransmisikan satu bit informasi pada satu satuan waktu. Dalam serial port, pengiriman informasi tidak memungkinkan untuk melakukan secara banyak sekaligus. Penggunaan port serial telah tergantikan dengan port USB dan Firewire. Sedangkan untuk jaringan (networking) fungsinya sudah tergantikan dengan port Ethernet
PORT PARAREL Port yang digunakan untuk menghubungkan CPU dengan printer dan modem eksternal serta periferal lainnya yang memiliki kabel untuk port parallel. Port paralel bekerja dengan mengirim dan menerima beberapa bit pada satu saat melalui satu set kabel. Termasuk dalam port paralel adalah port penghubung printer, modem, dan port penghubung disk drive.
PORT USB Merupakan port multi fungsi yang dapat digunakan pada beberapa perangkat atau peripheral lainnya seperti mouse, keyboard, modem, card wireless, dan lain sebagainya. Port USB merupakan pengembangan dari port serial. Saat ini, port usb paling populer digunakan, misalnya untuk flash disk, harddisk eksternal, mouse, keyboard.