tugas sk tentang UNIT MASUKAN DAN KELUARAN

MATERI UNIT MASUKAN DAN KELUARAN

sistem komputer ada tiga komponen yaitu cpu, memori (primer dan sekunder) dan peralatan masukan/keluaran (i/o devices) seperti printer keyboard mouse dan modem.

modul i/o merupakan peralatan antarmuka (interface) bagi sistem bus atau swith sentral dan mengontrol satu atau lebih perangkat peripheral. modul i/o tidak hanya sekedar modul perhitungan tetapi sebuah piranti yang berisi logika dalam melakukan fungsi komunikasi antara peripheral dan bus komputer.

ada beberapa alasan kenapa piranti-piranti tidak langsung dihubungkan dengan bus sistem komputer, yaitu :

* bervariasinya metode operasi piranti periperal, sehingga tidak praktis apabila sistem komputer harus menangani berbagai macam sistem operasi piranti peripheral tersebut.

* kecepatan transfer data piranti peripheral umumnya lebih lambat dari lambat pada laju transfer data pada cpu ,maupun memori

* format data dan panjang data pada piranti peripheral seringkali berbeda dengan cpu sehingga perlu modul untuk menselaraskannya

beberapa alasan modul i/o , antaranya :

1. sebagai piranti antarmuka ke cpu dan memori
2. sebagai piranti antarmuka dengan peralatan peripheral lainnya dengan menggunakan link data tertentu.

bagaimana modul i/o dapat menjalankan tugasnya, yaitu menjembatani cpu dan memori dengan dunia luar merupakan hal terpenting untuk kita ketahui. iinti mempelajari sistem i/o suatu komputer adalah mengetahui fungsi dan struktur modul i/o. perhatikan gambar yang menyajikan generik modul i/o .

  

fungsi modul i/o 

Modul I/O adalah suatu komponen dalam sistem komputer yang bertanggung jawab atas pengontrolan sebuah perangkat luar atau lebih dan bertanggung jawab pula dalam pertukaran data antara perangkat luar tersebut dengan memori utama ataupun dengan register – register CPU. Dalam mewujudkan hal ini, diperlukan antarmuka internal dengan komputer (CPU dan memori utama) dan antarmuka dengan perangkat eksternalnya untuk menjalankan fungsi – fungsi pengontrolan.

Fungsi dalam menjalankan tugas bagi modul I/O dapat dibagi menjadi beberapa katagori, yaitu:

• Kontrol dan pewaktuan.

• Komunikasi CPU.

• Komunikasi perangkat eksternal.

• Pem-buffer-an data.

• Deteksi kesalahan.

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. Contoh kontrol pemindahan data dari peripheral ke CPU melalui sebuah modul I/O dapat meliputi langkah – langkah berikut ini :

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. 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.

Adapun fungsi komunikasi antara CPU dan modul I/O meliputi proses – proses berikut :

• 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.

Pada sisi modul I/O ke perangkat peripheral juga terdapat komunikasi yang meliputi komunikasi data, kontrol maupun status. 

Fungsi selanjutnya adalah 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. Fungsi terakhir adalah deteksi kesalahan. 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, pinta habis, kertas habis, dan lain – lain. Teknik yang umum untuk deteksi kesalahan adalah penggunaan bit paritas.

I/O STRUKTUR MODUL I/O

Terdapat berbagai macam modul I/O seiring perkembangan komputer itu sendiri, contoh yang sederhana dan fleksibel adalah Intel 8255A yang sering disebut PPI (Programmable Peripheral Interface). Bagaimanapun kompleksitas suatu modul I/O, terdapat kemiripan struktur, seperti terlihat pada gambar 6.3.

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 peripheral, terdapat fungsi pengaturan dan switching pada blok ini. 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 peripheral, terdapat fungsi pengaturan dan switching pada blok ini.

- Teknik Masukan/Keluaran

Terdapat tiga buah teknik dalam operasi I/O, yaitu: I/O terprogram, interrupt – driven I/O, dan DMA (Direct Memory Access). Ketiganya memiliki keunggulan maupun kelemahan, yang penggunaannya disesuaikan sesuai unjuk kerja masing – masing teknik.

- I/O Terprogram

Pada I/O terprogram, data saling dipertukarkan antara CPU dan modul I/O. CPU mengeksekusi program yang memberikan operasi I/O kepada CPU secara langsung, seperti pemindahan data, pengiriman perintah baca maupun tulis, dan monitoring perangkat. Kelemahan teknik ini adalah CPU akan menunggu sampai operasi I/O selesai dilakukan modul I/O sehingga akan membuang waktu, apalagi CPU lebih cepat proses operasinya. Dalam teknik ini, modul I/O tidak dapat melakukan interupsi kepada CPU terhadap proses – proses yang diinteruksikan padanya. Seluruh proses merupakan tanggung jawab CPU sampai operasi lengkap dilaksanakan.

Untuk melaksanakan perintah – perintah I/O, CPU akan mengeluarkan sebuah alamat bagi modul I/O dan perangkat peripheralnya sehingga terspesifikasi secara khusus dan sebuah perintah I/O yang akan dilakukan. Terdapat empat klasifikasi perintah I/O, yaitu:

1. Perintah control.

Perintah ini digunkan untuk mengaktivasi perangkat peripheral dan memberitahukan tugas yang diperintahkan padanya.

2. Perintah test.

Perintah ini digunakan CPU untuk menguji berbagai kondisi status modul I/O dan peripheralnya. CPU perlu mengetahui perangkat peripheralnya dalam keadaan aktif dan siap digunakan, juga untuk mengetahui operasi – operasi I/O yang dijalankan serta mendeteksi kesalahannya.

3. Perintah read.

Perintah pada modul I/O untuk mengambil suatu paket data kemudian menaruh 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 peripheral tujuan data tersebut.

- Interrupt – Driven I/O

Teknik interrupt – driven I/O memungkinkan proses tidak membuang – buang waktu.

Prosesnya adalah CPU mengeluarkan perintah I/O pada modul I/O, bersamaan perintah I/O dijalankan modul I/O maka CPU akan melakukan eksekusi perintah – perintah lainnya. Apabila modul I/O telah selesai menjalankan instruksi yang diberikan padanya akan melakukan interupsi pada CPU bahwa tugasnya telah selesai.

Dalam teknik ini kendali perintah masih menjadi tanggung jawab CPU, baik pengambilan perintah dari memori maupun pelaksanaan isi perintah tersebut. Terdapat selangkah kemajuan dari teknik sebelumnya, yaitu CPU melakukan multitasking beberapa perintah sekaligus sehingga tidak ada waktu tunggu bagi CPU.

Cara kerja teknik interupsi di sisi modul I/O adalah modul I/O menerima perintah, misal read. Kemudian modul I/O melaksanakan perintah pembacaan dari peripheral dan meletakkan paket data ke register data modul I/O, selanjutnya modul mengeluarkan sinyal interupsi ke CPU melalui saluran kontrol. Kemudian modul menunggu datanya diminta CPU. Saat permintaan terjadi, modul meletakkan data pada bus data dan modul siap menerima perintah selanjutnya. Pengolahan interupsi saat perangkat I/O telah menyelesaikan sebuah operasi I/O adalah sebagai

berikut :

1. Perangkat I/O akan mengirimkan sinyal interupsi ke CPU.

2. CPU menyelesaikan operasi yang sedang dijalankannya kemudian merespon interupsi.

3.CPU memeriksa interupsi tersebut, kalau valid maka CPU akan mengirimkan sinyal acknowledgment ke perangkat I/O untuk menghentikan interupsinya.

Adanya interrupt memicu sejumlah kejadian, baik pada hardware prosesor maupun pada software. Pada saat perangkat I/O telah menyelesaikan sebuah operasi I/O, maka urutan kejadian hardware dibawah ini akan terjadi :
1. Perangkat akan mengeluarkan signal interrupt ke CPU.
2. Prosesor menyelesaikan eksekusi instruksi yang sedang dilakukan sebelum memberikan responsnya terhadap interrupt.
3. Prosesor memeriksa interrupt, apakah ada atau tidak.
4. Sekarang prosesor perlu mempersiapkan pengontrolan transfer ke routine interrupt. Prosesor perlu menyimpan informasi. Informasi minimum yang diperlukan adalah (a) status prosesor, yang berisi register yang dipanggil program status word (PSW), dan (b) lokasi instruksi berikutnya yang akan dieksekusi, yang terdapat pada penghitung program. Informasi-informasi ini dapat ditaruh ke dalam stack pengontrol system.
5. Setelah itu prosesor dapat memuat penghitung program dengan lokasi entri dan program penanganan interrupt yang akan memberikan respon ke interrupt ini.
6. Penghitung program dan PSW yang berkaitan dengan program yang di interrupsi telah disimpan didalam stack system.
7. Setelah itu interrupt handler dapat menjalankan proses interrupt.
8. Apabila pengolahan interrupt telah selesai, nilai-nilai register yang tersimpan diambil kembali dari stack dan selanjutnya disimpan ke register.
9. Menyimpan kembali PSW dan nilai penghitung program dari stack.

Direct Memory Access 

  Akses memori langsung (DMA) adalah fitur dari sistem komputer yang memungkinkan subsistem hardware tertentu untuk mengakses memori sistem utama (RAM) secara independen dari central processing unit (CPU).Tanpa DMA, ketika CPU menggunakan diprogram input / output, itu biasanya terisi untuk seluruh durasi membaca atau menulis operasi, dan dengan demikian tidak tersedia untuk melakukan pekerjaan lain. Dengan DMA, CPU pertama memulai transfer, maka tidak operasi lainnya sementara transfer yang sedang berlangsung, dan akhirnya menerima interupsi dari DMA controller ketika operasi dilakukan. Fitur ini berguna setiap saat bahwa CPU tidak dapat bersaing dengan laju transfer data, atau ketika CPU perlu melakukan pekerjaan yang berguna sambil menunggu I / O transfer data relatif lambat. Banyak sistem hardware menggunakan DMA, termasuk pengendali disk drive, kartu grafis, kartu jaringan dan kartu suara. DMA juga digunakan untuk transfer data intra-chip di prosesor multi-core. Komputer yang memiliki saluran DMA dapat mentransfer data ke dan dari perangkat dengan jauh lebih sedikit CPU overhead dari komputer tanpa saluran DMA. Demikian pula, elemen pengolahan di dalam prosesor multi-core dapat mentransfer data ke dan dari memori lokal tanpa menempati prosesor waktu, yang memungkinkan perhitungan dan transfer data untuk melanjutkan secara paralel.DMA juga dapat digunakan untuk "memori ke memori" menyalin atau memindahkan data dalam memori. DMA dapat offload operasi memori mahal, seperti salinan besar atau pencar-mengumpulkan operasi, dari CPU ke mesin khusus DMA. Contoh implementasi adalah I / O Percepatan Teknologi.

PERANGKAT EKSTERNAL 

Mesin komputer akan memiliki nilai apabila bisa berinteraksi dengan dunia luar. Lebih dari itu, komputer tidak akan berfungsi apabila tidak dapat berinteraksi dengan dunia luar. Ambil contoh saja, bagaimana kita bisa menginstruksikan CPU untuk melakukan suatu operasi apabila tidak ada keyboard. Bagaimana kita melihat hasil kerja sistem komputer bila tidak adamonitor.Keyboard dan monitor tergolong dalam perangkat eksternal komputer.Perangkat eksternal yang dihubungkan modul I/O seringkali disebut perangkat peripheral, atau untuk mudahnya disebut peripheral.Sistem komputer tidak akan berguna tanpa adanya peralatan input dan output. Operasi-operasi I/O diperoleh melalui sejumlah perangkat eksternal yang menyediakan alat untuk pertukaran data di antara lingkungan luar dengan komputer. Perangkat eksternal dihubungkan dengan komputer oleh suatu link dengan modul I/OLink digunakan untuk pertukaran kontrol, status, dan data antara modul I/O sering kali disebut sebagai perangkat peripheral, atau untuk mudahnya disebut peripheral.

Tweet

Sign up here with your email address to receive updates from this blog in your inbox.

KLIK

DONASI VIA PAYPAL

KLIK

DONASI VIA E-wallet Bantu berikan donasi jika dirasa blog ini bermanfaat. Donasi akan digunakan untuk perkembangan blog saya. Saya rencana membeli domain untuk situs ini. Terima kasih :)