Sunday, December 25, 2016

UNIT INPUT / OUTPUT

              Unit I/O adalah sebuah komponen dalam sistem komputer yang bertanggung jawab atas pengontrolan sebuah perangkat luar atau lebih dan bertanggung jawab juga terhadap pertukaran data antara perangkat luar tersebut dengan memori utama ataupun register-register dalam CPU. Dalam mewujudkan fungsi tersebut, diperlukan antarmuka internal dengan komputer (CPU dan memori utama) dan antarmuka dengan perangkat eksternalnya untuk menjalankan fungsi-fungsi pengontrolan.
Dua fungsi utama Modul I/O ialah :
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 dalam menjalankan tugas, modul I/O dapat dibagi menjadi beberapa kategori, yaitu:
a.      Kontrol dan pewaktuan
b.      Komunikasi CPU
c.       Komunikasi dengan perangkat eksternal
d.      Pem-buffer-an data
e.      Deteksi kesalahan

A.      Kontrol dan pewaktuan
               Fungsi kontrol dan pewaktuan (control & timming) 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 data yang beragam, baik dengan perangkat internal seperti register-register, memori utama, memori sekunder, perangkat periperhal.  Proses tersebut bisa berjalan apabila ada fungsi kontrol dan pewaktuan yang mengatur sistem secara keseluruhan.  Contoh kontrol pemindahan data dari periperhal ke CPU melalui sebuah modul I/O meliputi langkah-langkah sebagai berikut:
1.      Permintaan dan pemeriksaan status perangkat dari CPU ke modul I/O.
2.      Modul I/O memberikan jawaban atas permintaan CPU tersebut.
3.      Apabila perangkat eksternal telah siap untuk transfer data, maka CPU akan mengirimkan perintah ke modul I/O
4.      Modul I/O akan menenrima paket data dengan panjang tertentu dari periperhal.
5.      Selanjutnya data dikirim ke CPU setelah diadakan seinkronisasi panjang data dan kecepatan transfer oleh modul I/O sehingga paket-paket data dapat diterima CPU dengan baik.
              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. Ada fungsi komunikasi antara CPU dan modul I/O meliputi proses-proses berikut ini :
1.      Command Decoding, yaitu modul I/O menerima perintah-perintah dari CPU yang dikirimkan sebagai sinyal bus kontrol. Misalnya, sebuah modul I/O untuk disk dapat menerima perintah : Read sector, Scan Record ID, Format disk.
2.      Data, pertukaran data antara CPU dan modul I/O melalui bus data.
3.      Status Reporting, yaitu pelaporan kodisi status modul I/O maupun perangkat periperhal, umumnya berupa status kondisi busy atau ready. Juga status bermacam-macam kodisi kesalahan (error).
4.      Address recognition, bahwa peralatan atau komponen penyusun komputer dapat dihubungi atau dipanggil maka harus memiliki alamat yang unik, begitu pula pada perangkat periperhal, sehingga setiap modul I/O harus mengetahui alamat periperhal yang dikontrolnya
              Pada sisi modul I/O ke perangkat periperhal juga terdapat komunikasi yang meliputi komunikasi data, kontrol maupun status.
B.      Pem-buffer-an data
               Fungsi selanjutnya adalah buffering. Tujuan utama buffering adalah mendapatkan penyesuaian data sehubungan perbedaan laju transfer data dari perangkat periperhal dengan kecepatan pengolahan pada CPU . Umumnya laju transfer data pada dari perangkat periperhal lebih lambat dari kecepatan CPU maupun media penyimpanan.
C.      Deteksi kesalahan
             Fungsi terakhir adalah deteksi kesalahan. Apabila pada perangkat periperhal terdapat masalah sehingga proses tidak dapat dijalankan, maka modul I/O akan melaporkan kesalahan tersebut. Misalnya informasi pada periperhal printer seperti: kertas tergulung, kertas habis, tinta habis, dan lain-lain. Teknik yang umum untuk deteksi kesalahan adalah penggunaan bit paritas.

Struktur Modul Input/Output
         Terdapat berbagai macam modul I/O seiring perkembangan komputer itu sendiri, contoh yang sederhana dan fleksibel adalah intel  8255A yang sering disebut PPI (Programmable Periperhal Interface). Bagaimanapun komplesitas suatu modul I/O terdapat kemiripan struktur.
Antarmuka modul I/O ke CPU melalui bus sistem komputer terdapat tiga saluran, yaitu saluran data, saluran alamat dan saluran kontrol. Bagian terpenting adalah blok logika I/O yang berhubungan dengan semua peralatan antarmuka periperhal, terdapat fungsi pengaturan dan switching pada blok ini.

SISTEM BUS
          Bus adalah jalur fisik yang menghubungkan antara unit-unit fungsional di dalam komputer, dan antara komputer dengan dunia luar. Sistem bus menyediakan fasilitas jalur lintasan untuk perintah, alamat, dan data dari unit kontrol ke seluruh unit dalam komputer. Perancangan bus mempunyai efek yang sangat penting pada unjuk kerja komputer. Karakteristik bus seperti kecepatan, jumlah bit, dan aturan transmisi informasi memerankan peranan yang kritis dalam perancangan setiap sistem komputer.

          Sistem bus cukup sederhana, terdiri atas himpunan jalur yang dilewati informasi dari satu register ke register yang lain. Unit kontrol akan mengkoordinasikan seluruh proses tansfer dan membangkitkan semua isyarat pewaktuan dan kontrol yang diperlukan. Terdapat beberapa masalah penting dengan sistem bus sederhana ini. Pertama, sistem ini dapat menjadi tidak efisien untuk beberapa oeprasi. Misalnya untuk operasi menulis ke memori. Untuk mengeksekusi operasi penulisan ke memori, unit kontrol harus 1. Mentransfer alamat memori ke MAR (Memory Address Register). 2. Mentransfer data dari register lain ke MDR. 3. Meminta satu operasi penulisan memori. Operasi ini akan memanggil dua runtun operasi dengan pewaktuan seperti yang diperlihatkan pada Gambar 5.3.Dalam perancangan suatu sistem komputer dengan kecepatan tinggi, operasi di ataas tidak akan dapat diterima. Masalah kedua dengan sistem bus sederhana ini adalah bahwa seluruh isyarat kontrol dan pewaktuan hares datang dari unit kontrol. Hal ini mungkin tidak terlihat sebagai suatu masalah, tetapi akan menimbulkan masalah jika terdapat unit lain seperti piranti I/O yang juga memerlukan inisialisasi transfer.
STANDAR INPUT/OUTPUT INTERFACE
         Interface atau antarmuka adalah Penghubung antara dua sistem ataualat media penghubung antara satu subsistem dengan subsistem lainnya. Melalui penghubung ini memungkinkan sumber daya mengalir dari satu subsistem ke subsistem yang lainnya. Keluaran (output) dari suatu subsistem akan menjadi masukan (input) untuk subsistem lainnya dengan melalui penghubung.

PENGAKSESAN PERALATAN INPUT/OUTPUT
              Untuk melaksanakan perintah-perintah I/O, CPU akan mengeluarkan sebuah alamat bagi modul I/O dan perangkat periperhalnya sehingga terspesifikasi secara khusus dan sebuah perintah I/O yang akan dilakukan. Terdapat empat klasifikasi perintah input/output, yaitu:
  1. Perintah Control yaitu perintah yang digunakan untuk mengaktivasi perangkat periperhal dan memberitahukan tugas yang diperintahkan kepadanya.
  2. Perintah Test, yaitu perintah yang digunakan CPU untuk menguji berbagai kondisi status modul I/O dan periperhalnya. CPU perlu mngetahui perangkat periperhalnya dalam keadaan aktif dan siap digunakan, juga untuk megetahui operasi-operasi I/O yang dijalankan serta mendeteksi kesalahannya.
  3. Perintah Read, yaitu perintah pada modul I/O untuk mengambil suatu paket data kemudian menaruhnya di dalam buffer internal. Proses selanjutnya paket data dikirim melalui bus data setelah terjadi sinkronisasi data maupun kecepatan transfernya.
  4. Perintah Write, Perintah ini kebalikan dari read. CPU memerintahkan modul I/O untuk mengambil data dari bus data untuk diberikan pada perangkat periperhal tujuan data tersebut.

              Dalam teknik I/O terprogram, terdapat dua macam implementasi perintah I/O yang tertuang dalam instruksi I/O, yaitu memory mapped I/O dan isolated I/O.
Dalam memory mapped I/O, terdapat ruang tunggal untuk lokasi memori dan perangkat I/O. CPU memperlakukan register status dan register data pada modul I/O sebagai lokasi memori dan menggunakan instruksi mesin yang sama untuk mengakses baik memori maupun perangkat I/O. Konsekuensinya adalah diperlukan saluran tunggal untuk pembacaan dan saluran tunggal untuk penulisan. Keuntungan memory mapped ini adalah efisien dalam pemrograman namun memakan banyak ruang memory alamat.

Dalam teknik isolated I/O, dilakukan pemisahan ruang pengalamatan bagi memori dan ruang pengalamatan bagi I/O. Dengan teknik ini diperlukan bus yang dilengkapi dengan pembacaan dan penulisan memori ditambah dengan saluran perintah output. Kesuntungan isolated I/O adalah sedikitnya instruksi I/O.

REFERENSI

No comments:

Post a Comment