Struktur System Komputer Teknik Kom

  • View
    18

  • Download
    1

Embed Size (px)

DESCRIPTION

Struktur System Komputer-Teknik Kom

Text of Struktur System Komputer Teknik Kom

  • Teknik Komunikasi I/OTerdapat tiga teknik untuk operasi I/OProgrammed I/O (I/O Terprogram)Interrupt-driven I/ODirect Memory Access (DMA)

  • Programmed I/O (I/O Terprogram)CPU mengontrol I/O secara langsungMemeriksa statusPerintah Read/writeTransfer dataCPU menunggu modul I/O menyelesaikan operasiMemboroskan waktu CPU

  • I/O Terprogram Lanj..CPU meminta operasi I/OModul I/O melakukan operasiModul I/O mengeset status bitsCPU memeriksa status secara berkalaModul I/O tidak langsung memberi tahu CPUModul I/O tidak menginterupsi CPUCPU menunggu atau mengulang lagi

  • Model Umum Modul I/O

  • Perintah I/OCPU mengirimkan alamatIdentifikasi modul (& device jika lebih dari 1 per modul)CPU mengirimkan perintahControl - memberi tahu modul apa yang harus dikerjakancontoh: memutar diskTest - memeriksa statuscontoh: power? Error?Read/WriteModul mengirim data melalui buffer dari/ke device

  • Interrupt-driven I/O(I/O Terkendali Interupsi)CPU tidak perlu menungguCPU tidak perlu memeriksa peranti berulang ulangModul I/O menginterupsi jika sudah siap

  • Operasi Dasar I/O Terkendali InterupsiCPU mengirimkan perintah membacaModul I/O mengambil data dari periferal sementara CPU melakukan pekerjaan lainModul I/O menginterupsi CPUCPU meminta dataModul I/O mengirim data

  • Sudut pandang CPUMengirimkan perintah membacaMelakukan pekerjaan lainMemeriksa apakah ada interupsi pada setiap akhir siklus instruksiJika ada interupsi:Menyimpan isi registerMemproses interupsi

  • Direct Memory Access (DMA) Interrupt driven dan programmed I/O membutuhkan peran aktif CPUTransfer rate (tingkat) terbatasCPU terikatDMA jawabannyaDMA : Modul tambahan pada busKontrol DMA mengambil alih peran CPU untuk I/O

  • DMACPU memerintah kontrol DMA :Baca/TulisAlamat pirantiAlamat awal blok memoriJumlah data yang dikirimkanCPU melanjutkan pekerjaan lainDMA melakukan pengiriman dataSetelah selesai DMA mengirimkan interupsi

    Informasi yang dikirimkan processor ke DMA module: - informasi Read/Write - Alamat I/O yang dilibatkan - Lokasi awal memory untuk ditulis atau dibaca - Jumlah word yang harus dibaca atau ditulis

  • Mengeluarkan perintah read ke Modul I/O

    Periksa status

    Selesai?

    Status read dari modul I/O

    Read word dari module I/O

    Write word ke dalam memori

    Mengeluarkan perintah read ke Modul I/O

    Periksa status

    Selesai?

    Status read dari modul I/O

    Read word dari module I/O

    Write word ke dalam memori

    CPU I/O

    CPU I/O

    I/O CPU

    Kondisi error

    Tidak siap

    CPU memori

    Tidak

    Ya

    Intruksi selanjutnya

    I/O CPU

    I/O CPU

    Kondisi error

    Siap

    CPU memori

    Tidak

    Ya

    Intruksi selanjutnya

    I/O CPU

    Mengeluarkan perintah read ke Modul I/O

    Status read dari modul DMA

    CPU I/O

    DMA CPU

    Melakukan Hal lain

    Interrupt

    Melakukan Hal lain

    Interrupt

    (B) Interrupt-Driven I/O

    (A) I/O Terprogram

    (c) Direct memory Access

    Intruksi selanjutnya

  • Hierarki MemoryHierarki ini berdasarkan :Kecepatan aksesKapasitas Harga per bit ?

    Register

    Cache

    Main Memory

    Magnetic Disk

    Magnetic Tape

    Optical Disk

  • Cache Memory Proses transfer data dari/ke main memory ke/dari register CPU dilakukan per karakter, padahal kecepatan register dengan memory berbeda jauhAgar CPU tidak menganggur (diminimalkan), digunakan cache sebagai perantara CPU dengan main memory

  • Beberapa terminologi pada cache memory (1)Cache size/Ukuran CacheKecepatanSemakin besar ukuran cache semakin cepat (sampai ukuran tertentu)Apabila ukuran cache semakin besar, proses pengecekan cache lebih lama.HargaSemakin besar cache, semakin mahalBlock sizeBiasanya cache menyimpan sejumlah blok pada suatu saat, namun jumlah ini jauh lebih sedikit dibanding dengan jumlah blok yang ada di memori.Hit ratioUkuran perbandingan memori dengan cache (kapasitas cache harus lebih kecil dibanding memori)

  • Beberapa terminologi pada cache memory (2)Mapping function Hubungan antara blok-blok yang ada pada cache dengan blok-blok yang ada pada memori utama dispesifikasikan dengan menggunakan fungsi pemetaaan.Replacement algorithm/LRU (Least Recently Used) adalah kumpulan aturan pembuat keputusan penggantian blok di cacheJika cache telah penuh sedangkan instruksi atau data yang dibutuhkan tidak tersedia di cache, maka kontrol cache harus memutuskan bahwa ada blok yang harus dibuang pada cache dan diganti dengan blok baru yang dibutuhkan. Write policyKebijakan penulisan dan pembacaan (read-write) cache

  • Operasi Cache :CPU meminta isi suatu lokasi memoriMemeriksa apakah data terdapat di cacheJika ada di cache, ambil data dari cache (cepat)Jika tidak ada di cache, copy isi memori ke cache dan kirimkan data yang diminta ke CPU (lambat). -> Pengiriman data dari/ke cache ke/dari register dilakukan per word sedangkan pengiriman data dari/ke cache ke/dari main memory per block

  • Locality of ReferencePada saat eksekusi program, procesor cenderung membaca suatu cluster di memori.Contoh : Loop

  • Contoh Associative mapped-cacheDari 2n word di main memory dibagi menjadi M blok. M=2n/KPada cache terdapat C slot (tag+block). C
  • Preparation

    Receive Address (RA) from CPU

    Start

    Fetch RA Word and Deliver to CPU

    Done

    Is Block Containing RAin Cache

    Access MainMemory for Block Containing RA

    Allocate Cache Slot for Main Memory Block

    Deliver RA Word to CPU

    Load Main Memory Block into Cache Slot

    No

    YEs

    *RA = Read Address

  • Ada 2 jenis cacheSofware cache (caching disk controller) cache dengan mendayagunakan RAM sebagai cache memory Akan mempercepat akses data pada disk dengan menyimpan data yang baru saja digunakan dalam memoriHardware cache (on-the-board cache) menambahkan cache memory khusus pada boardAkan mempercepat akses memori itu sendiri dengan menyimpan data yang baru saja digunakan dalam memori yang lebih cepat lagi

  • Clock (Timer)Clock HardwareTerdiri dari : - oscilator kristal - counter - holding registerJika ada tekanan pada kristal akan menyebabkan adanya sinyal periodik yang menyebabkan counter berkurang terus menerus. Jika nilai counter nol maka akan menyebabkan CPU InterruptClock Software Semua clock hardware akan membangkitkan interrupt dalam interval waktu tertentu. Sedangkan waktu yang diberikan ditentukan oleh software (Clock driver)

  • Mode ClockOne-shot mode Pada saat clock dimulai nilai holding register akan dicopy ke counter, kemudian menurunkan nilai counter untuk setiap terjadi pulsa pada kristal. Jika counter bernilai nol, akan menyebabkan interrupt dan berhenti hingga diaktifkan kembali menggunakan clock softwareSquare-wave mode Setelah counter bernilai nol dan menyebabkan interrupt, holding register secara otomatis dicopy-kan ke counter, dan proses diulang lagi sampai tak terbatas. Interrupt secara periodik ini disebut detak clock

  • Proteksi Sistem operasiOperasi Dual Mode User mode dan monitor mode (supervisor mode)Proteksi I/O intruksi I/O dibuat dalam monitor modeProteksi CPU menggunakan timer mencegah over loop dengan memberikan interrupt setelah waktu tertentuProteksi Memory Menggunakan base register dan limit registerProteksi dilakukan agar tidak terjadi bentrokan pemakaian sumber daya

  • PertanyaanJelaskan mengenai unit masukan/keluaran (I/O) dalam sistem komputer !Apa yang dimaksud dengan modul I/O?Jelaskan fungsi dari modul I/O!Jelaskan prinsip dan teknik unit masukan/keluaran atau sering disebut teknik komunikasi I/O) !