PENG. ORGANISASI ARSITEKTUR KOMPUTERfarhana.salim.staff.gunadarma.ac.id/Downloads/files...untuk...

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.

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.

MODUL I/O

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

Status

Reporting Address

Recognition

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

Data Register

Status/Control Register

External

Device

Interface

Logic

External

Device

Interface

Logic

Input

Output

Logic

Data

Lines

Address

Lines

kontrol

Lines

Data

Status

Control

Data

Status

Control

Systems Bus Interface External Device Interface

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 CPU-

main 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.