DATA I/O
Sistem Input / output
Di samping CPU dan sejumlah modul memori, elemen penting ketiga sistem komputer adalah sejumlah modul I/O. Modul tersebut merupakan interface bagi bus sistem atau switch sentral dan mengontrol satu atau lebih perangkat peripheral. Modul I/O bukan hanya merupakan konektor mekanis sederhana yang menghubungkan suatu perangkat dengan bus sistem. Akan tetapi modul I/O berisi sesuatu yang “cerdas”, yaitu berisi logik untuk melakukan fungsi komunikasi antara peripheral dengan bus.
Beberapa alasan tidak dihubungkannya peripheral dengan bus sistem secara langsung adalah :
• Terdapat beraneka ragam peripheral yang memiliki bermacam-macam metode operasi. Maka akan tidak sangat praktis untuk menggabungkan logik tertentu ke dalam CPU dengan maksud untuk mengontrol sejumlah perangkat
• Laju transfer data peripheral sering kali jauh lebih lambat dibandingkan dengan laju transfer data memori atau CPU. Jadi, tidaklah praktis menggunakan bus sistem berkecepatan tinggi untuk melakukan komunikasi langsung dengan peripheral
• Peripheral sering kali menggunakan format data dan panjang word yang berlainan dibandingkan dengan komputer yang disambungkan dengannya
Di samping CPU dan sejumlah modul memori, elemen penting ketiga sistem komputer adalah sejumlah modul I/O. Modul tersebut merupakan interface bagi bus sistem atau switch sentral dan mengontrol satu atau lebih perangkat peripheral. Modul I/O bukan hanya merupakan konektor mekanis sederhana yang menghubungkan suatu perangkat dengan bus sistem. Akan tetapi modul I/O berisi sesuatu yang “cerdas”, yaitu berisi logik untuk melakukan fungsi komunikasi antara peripheral dengan bus.
Beberapa alasan tidak dihubungkannya peripheral dengan bus sistem secara langsung adalah :
• Terdapat beraneka ragam peripheral yang memiliki bermacam-macam metode operasi. Maka akan tidak sangat praktis untuk menggabungkan logik tertentu ke dalam CPU dengan maksud untuk mengontrol sejumlah perangkat
• Laju transfer data peripheral sering kali jauh lebih lambat dibandingkan dengan laju transfer data memori atau CPU. Jadi, tidaklah praktis menggunakan bus sistem berkecepatan tinggi untuk melakukan komunikasi langsung dengan peripheral
• Peripheral sering kali menggunakan format data dan panjang word yang berlainan dibandingkan dengan komputer yang disambungkan dengannya
Jadi, diperluakan modul I/O. Modul ini memiliki dua buah fungsi utama :
• Sebagai interface ke CPU dan memori via bus sistem atau switch sentral
• Sebagai interface ke sebuah perangkat peripheral atau lebih dengan menggunakan link data tertentu
• Sebagai interface ke CPU dan memori via bus sistem atau switch sentral
• Sebagai interface ke sebuah perangkat peripheral atau lebih dengan menggunakan link data tertentu
CPU mem-fetch intruksi dan data dari memori utama, memprosesnya dan menyimpan hasilnya kembali ke memori utama. Namun jika hasil tersebut akan digunakan computer harus memiliki alat kemampuan untuk berkomunikasi dengan lingkungannya (pemakai). Hal ini dilakukan melalui unit utama computer lainnya, sistem input/output (I/0), yang berfungsi untuk mentransfer informasiantara CPU atau memori utama dan dunia luar.
Sistem I/O terdiri dari piranti I/O, (biasadisebut peripheral), pengendali piranti (device controller)yang dilalui piranti I/O untuk berkomunikasi dengan CPU atau memori utama dalam suatu aturan yang baku (protocol). Dan perangkat lunak untuk operasi I/O dan pelayanannya
Dalam berhubungan dengan system I/O penting untuk menyadari ketiga point ini.
1. CPU dan Piranti I/O biasanya tidak dapat di sinkroniskan ,maka dari itu Operasi I/O harus di kordinasikan kordinasikan.
2. Secara umum, piranti I/O lebih lambat dari CPU. Karna itu piranti berkomunikasi secara asyncrounus dengan CPU
3. CPU menangani bahasa mesinsedangkan piranti I/O biasannya membawa informasi yang berorientasi kepada pemakai (manusia). Karma itu data harus di encode dan di decode (diformat)
1. CPU dan Piranti I/O biasanya tidak dapat di sinkroniskan ,maka dari itu Operasi I/O harus di kordinasikan kordinasikan.
2. Secara umum, piranti I/O lebih lambat dari CPU. Karna itu piranti berkomunikasi secara asyncrounus dengan CPU
3. CPU menangani bahasa mesinsedangkan piranti I/O biasannya membawa informasi yang berorientasi kepada pemakai (manusia). Karma itu data harus di encode dan di decode (diformat)
Keseluruhan kendali pada operasi I/O biasannya dikerjakan oleh CPU dengan tingkatan yang lebih rendah atau lebih besar .
Proses transfer informasi antara CPU dan sebuah piranti terdiri dari empat langkah . :
1. Memilih sebuah I/O dan menguji apakah ia siap atau mempunyai reaksi.
2. Menginisialisasikan transfer tersebut dan mengkordinasikan pengaturan waktu operasi I/O tersebut.
3. Mentrasnfer informasi tersebut
4. Memberhentikan proses transfer tersebut.
1. Memilih sebuah I/O dan menguji apakah ia siap atau mempunyai reaksi.
2. Menginisialisasikan transfer tersebut dan mengkordinasikan pengaturan waktu operasi I/O tersebut.
3. Mentrasnfer informasi tersebut
4. Memberhentikan proses transfer tersebut.
Dari titik pandang perangkat keras dan perangkat lunak, I/O merupakan masalah yang paling sukar dalam perancangan dan penggunaan system computer. Kebanyakan masalah tersebut berasal dari kenyataan bahwa I/O memerlukan komunikasi antarpiranti yang karakteristiknya sangat berbeda. Kita dapat mengklasifikasikan piranti I/O atas tiga kelompok.
1. Piranti yang memasukan informasi ke computer, (keyboard, Scaner, TouchPanel, Voice Input )
2. Piranti yang menampilkan (mengeluarkan) informasi dari computer (Video Display, Printer, Speaker)
3. Piranti yang melayani input dan output seperti disket, kaset , Disk
2. Piranti yang menampilkan (mengeluarkan) informasi dari computer (Video Display, Printer, Speaker)
3. Piranti yang melayani input dan output seperti disket, kaset , Disk
A. PERANGKAT EKSTERNAL
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/O.
Link digunakan untuk pertukaran kontrol, status, dan data antara modul I/O sering kali disebut sebagai perangkat peripheral, atau untuk mudahnya disebut peripheral.
Secara luas perangkat eksternal dibagi menjadi tiga tingkatan :
Human-Readable :ü Digunakan untuk berkomunikasi dengan pengguna komputer
Machine-Readable : Digunakan untuk berkomunikasi dengan peralatan / machineü
Communication : Digunakan untuk berkomunikasi dengan perangkat jarak jauhü
Secara luas perangkat eksternal dibagi menjadi tiga tingkatan :
Human-Readable :ü Digunakan untuk berkomunikasi dengan pengguna komputer
Machine-Readable : Digunakan untuk berkomunikasi dengan peralatan / machineü
Communication : Digunakan untuk berkomunikasi dengan perangkat jarak jauhü
Contoh perngkat human-readable adalah video display terminal (VDT) dan printer. Contoh perangkat machine-readable adalah sistem disk dan pita magnetik, sensor , dan aktuatur seperti yang dipakai pada aplikasi robotik.
Perangkat-perangkat komunikasi memungkinkan komputer untuk saling bertukar data dengan perangkat jarak jauh, yang mungkin berupa perangkat human-readable, serperti terminal, perangkat mesin readable, atau bahkan komputer lainnya.
Interface ke modul I/O adalah dalam bentuk signal-signal kontrol, status, dan data. Data berbentuk sekumpulan bit untuk dikirimkan ke modul I/O atau diterima dari modukl I/O. Control Signal menentukan fungsi-fungsi yang akan dilakukan perangkat, seperti mengirimkan data ke modul I/O ( INPUT atau READ ), menerima data dari modul I/O ( OUTPUT / WRITE ), report status, atau membentuk fungsi kontrol tertentu ke perangkat ( misalnya, posisi head disk ). Signal status menandai status perangkat. Misalnya READY / NOT READY untuk menunjukkan kesiapan perangkat untuk mengirimkan data.
Control logic berkaitan dengan perangkat yang mengontrol operasi perangkat dalam memberikan respons yang berasal dari modul I/O. Transducer mengubah data dari energi listrik menjadi energi lain selama berlangsungnya output dan dari bentuk energi tertentu menjadi energi listrik selamat berlangsungnya input. Umumnya, suatu buffer dikaitkan dengan transducer untuk menampung sementara data yang ditransfer di antara modul I/O dan dunia luar. Ukuran bufer yang umum adalah 8 hingga 16 bit.
MODUL – MODUL I / O
Modul I / O merupakan suatu entiti di dalam komputer yang bertanggung jawab atas pengontrol sebuah perangkat eksternal atau lebih dan untuk pertukaran data antara perangkat-perangkat tersebut dengan memori utama dan atau register-register CPU. Jadi, modul I / O harus memiliki interface internal dengan komputer ( CPU dan main memori ) dan interface eksternal dengan komputer ( perangkat eksternal ).
Fungsi atau persyaratan utama bagi modul I / O dapat dibagi menjadi beberapa kategori seperti di bawah ini :
Modul I / O merupakan suatu entiti di dalam komputer yang bertanggung jawab atas pengontrol sebuah perangkat eksternal atau lebih dan untuk pertukaran data antara perangkat-perangkat tersebut dengan memori utama dan atau register-register CPU. Jadi, modul I / O harus memiliki interface internal dengan komputer ( CPU dan main memori ) dan interface eksternal dengan komputer ( perangkat eksternal ).
Fungsi atau persyaratan utama bagi modul I / O dapat dibagi menjadi beberapa kategori seperti di bawah ini :
Kontrol dan timingü
Komunikasi CPUü
Komunikasi perangkatü
Data bufferingü
Deteksi Errorü
Komunikasi CPUü
Komunikasi perangkatü
Data bufferingü
Deteksi Errorü
Dalam periode waktu tertentu, CPU dapat berkomunikasi dengan satu buah atau
Lebih perangkat dengan pola yang tidak menentu, tergantung pada kebutuhan program I / O. Sumber daya internal, seperti memori utama, dan sistem bus, harus dipakai bersama-sama oleh sejumlah aktifitas termasuk di antaranya I / O data. Dengan demikian, untuk mengkoordinasikan arus lalu lintas antara sumber daya internal dan perangkat eksternal, fungsi I / O meliputi persyaratan kontrol dan timing.
Misalnya, kontrol pemindahan data dari sebuah perangkat eksternal ke CPU dapat meliputi langkah-langkah berikut ini :
1. CPU meminta modul I / O untuk memeriksa status perangkat yang terhubung.
2. Modul I / O memberikan jawabannya tentang status perangkat
3. Bila perangkat sedang beroperasi dan berada dalam keadaan siap untuk mengirimkan, maka CPU meminta pemindahan data, dengan menggunakan perintah tertentu ke modul I / O.
4. Modul I / O akan memperoleh unit data ( misalnya, 8 atau 16 bit ) dari perangkat eksternal.
5. Data akan dipindahkan dari modul I / O ke CPU.
Lebih perangkat dengan pola yang tidak menentu, tergantung pada kebutuhan program I / O. Sumber daya internal, seperti memori utama, dan sistem bus, harus dipakai bersama-sama oleh sejumlah aktifitas termasuk di antaranya I / O data. Dengan demikian, untuk mengkoordinasikan arus lalu lintas antara sumber daya internal dan perangkat eksternal, fungsi I / O meliputi persyaratan kontrol dan timing.
Misalnya, kontrol pemindahan data dari sebuah perangkat eksternal ke CPU dapat meliputi langkah-langkah berikut ini :
1. CPU meminta modul I / O untuk memeriksa status perangkat yang terhubung.
2. Modul I / O memberikan jawabannya tentang status perangkat
3. Bila perangkat sedang beroperasi dan berada dalam keadaan siap untuk mengirimkan, maka CPU meminta pemindahan data, dengan menggunakan perintah tertentu ke modul I / O.
4. Modul I / O akan memperoleh unit data ( misalnya, 8 atau 16 bit ) dari perangkat eksternal.
5. Data akan dipindahkan dari modul I / O ke CPU.
Apabila sistem menggunakan bus, maka setiap interaksi antara CPU dengan modul I / O akan melibatkan sebuah atau lebih arbitrasi bus. Skenario yang telah disederhanakan seperti tersebut di atas menjelaskan juga, bahwa modul I / O harus memiliki kemampuan untuk melaksanakan komunikasi dengan CPU dan perangkat eksternal. Komunikasi CPU meliputi :
ü Command Decoding : Modul I / O menerima perintah-perintah dari CPU. Umumnya perintah-perintah ini dikirimkan sebagai sinyal bagi bus kontrol. Misalnya, sebuah moduil I / O untuk disk dapat menerima perintah-perintah berikut : read sector, write sector, seek nomor track ,dan scan record id. Kedua perintah terakhir meliputi parameter yang dikirimkan pada bus data.
Data : data di pertukarkan antara CPU dengan modul I / O melalui bus dataü
ü Status reporting : karena peripheral sangat lambat, maka status modul I / O perlu diketahui. Misalnya, bila sebuah modul I / O diminta untuk mengirimkan data ke CPU ( read ), maka mungkin modul tersebut berada dalam keadaan belum siap karena sedang melaksanakan perintah I / O lain. Kenyataan seperti ini perlu dilaporkan dengan menggunakan signal status. Signal status yang umum adalah busy dan ready terdapat pula signal-signal status untuk melaporkan bermacam-macam kondiris error.
ü Address recognition : seperti halnya word memori memiliki alamat, demikian pula dengan perangkat I / O. Dengan demikian, modul I / O harus mengetahui address unik seluruh peripheral yang dikontrolnya.
ü Command Decoding : Modul I / O menerima perintah-perintah dari CPU. Umumnya perintah-perintah ini dikirimkan sebagai sinyal bagi bus kontrol. Misalnya, sebuah moduil I / O untuk disk dapat menerima perintah-perintah berikut : read sector, write sector, seek nomor track ,dan scan record id. Kedua perintah terakhir meliputi parameter yang dikirimkan pada bus data.
Data : data di pertukarkan antara CPU dengan modul I / O melalui bus dataü
ü Status reporting : karena peripheral sangat lambat, maka status modul I / O perlu diketahui. Misalnya, bila sebuah modul I / O diminta untuk mengirimkan data ke CPU ( read ), maka mungkin modul tersebut berada dalam keadaan belum siap karena sedang melaksanakan perintah I / O lain. Kenyataan seperti ini perlu dilaporkan dengan menggunakan signal status. Signal status yang umum adalah busy dan ready terdapat pula signal-signal status untuk melaporkan bermacam-macam kondiris error.
ü Address recognition : seperti halnya word memori memiliki alamat, demikian pula dengan perangkat I / O. Dengan demikian, modul I / O harus mengetahui address unik seluruh peripheral yang dikontrolnya.
Modul I / O seringkali harus bertanggung jawab atas error detection dan pelaporan tentang terjadinya error terhadap CPU. Sebuah kelas error meliputi kesalah mekanis dan elektris yang dilaporkan oleh perangkat ( misalnya, kertas menggulung, track disk yang buruk ). Kelas error lainnya terdiri dari perubahan pola bit yang tiba-tiba pada saat dikirimkan dari perangkat ke modul I / O. Beberapa kode error detecting sering digunakan untuk mendeteksi error transmisi. Contohnya yang umum adalah penggunaan parity bit karakter data. Misalnya, kode karakter ASCII memakai tujuh bit dari suatu byte. Bit ke delapan disetel sehingga jumlah total “bilangan 1”nya dalam byte selalu genap ( even parity ) atau ganjil ( odd parity ). Ketika bit diterima, maka modul I / O memeriksa parity untuk menentukan apakah suatu error telah terjadi atau tidak.
I / O TERPROGRAM
Terdapat tiga buat teknik yang dapat digunakan dalam operasi I / O. Pada I / O terprogram, data saling dipertukarkan antara CPU dengan modul I / O. CPU mengeksekusi program yang memberikan operasi I / O kepada CPU secara langsung, termasuk status perangkat pengindra, pengiriman perintah pembacaan atau penulisan, dan pemindahan data. Ketika CPU mengeluarkan perintah ke modul I / O, maka CPU harus menunggu sampai operasi I / O selesai. Apabila CPU lebih cepat dibandingkan modul I / O, maka hal ini akan membuang-buang waktu CPU. Dengan menggunakan interupt driven I / O, CPU mengeluarkan perintah I / O, dilanjutkan dengan mengeksekusi intstruksi-instruksi lainnya, dan diinterupsi oleh modul I / O apabila instruksi-instruksi tersebut telah selesai dilaksanakan. Dengan menggunakan I / O terprogram dan I / O interupt, maka CPU bertanggung jawab atas pengeluaran data dan memori utama untuk keperluan output dan penyimpanan data di dalam memori utama untuk keperluan input. Alternatifnya dikenal sebagai Direct Memory Access ( DMA ). Dalam mode ini, modul I / O dan main memory saling bertukar data secara langsung, tanpa melibatkan CPU.
PERINTAH-PERINTAH I/O
Untuk mengeksekusi perintah yang berkaitan dengan I/O. CPU menerbitkan sebuah alamat, yang memspesifikasi mosul I/O dan perangkat eksternal tertentu dan sebuah perintah I/O. Terdapat empat jenis perintah I/O yang akan di terima modul I/O ketika modul tersebut dialamati oleh CPU. Perintah-perintah tersebut dapat diklasifikasikan sebagai control,test, read dan write.
Perintah control digunakan untuk mengaktifasi pheripheral dan memberitahunya tugas yang harus dilaksanakan.
Perintah test digunakan untuk menguji bermacam-macam kondisi status yang berkaitan dengan moduk I/O dan perangkat peripheralnya.
Perintah read mengakibatkan modul I/O akan mendapat sebuah butir data dari peripheral dan menaruhnya ke dalam buffer internal.
Untuk mengeksekusi perintah yang berkaitan dengan I/O. CPU menerbitkan sebuah alamat, yang memspesifikasi mosul I/O dan perangkat eksternal tertentu dan sebuah perintah I/O. Terdapat empat jenis perintah I/O yang akan di terima modul I/O ketika modul tersebut dialamati oleh CPU. Perintah-perintah tersebut dapat diklasifikasikan sebagai control,test, read dan write.
Perintah control digunakan untuk mengaktifasi pheripheral dan memberitahunya tugas yang harus dilaksanakan.
Perintah test digunakan untuk menguji bermacam-macam kondisi status yang berkaitan dengan moduk I/O dan perangkat peripheralnya.
Perintah read mengakibatkan modul I/O akan mendapat sebuah butir data dari peripheral dan menaruhnya ke dalam buffer internal.
INSTRUKSI-INSTRUKSI I/O
Dengan menggunakan I/O terprogram, terdapat hubungan yang erat antara instruksi I/O yang di ambil CPU dari memori dengan perintah I/O yang di keluarkan CPU ke mdul I/O untuk mengeksekusi instruksi. Dengan kata lain instruksi dengan mudah di petakan kedalam perintah-perintah I/O.
Umumnya, akan banyak terdapat perangkat I/O yang terhubung melalui modul I/O ke sistem. Setiap perangkat diberi pengenal atau alamat yang unik. Pada saat CPU mengelurakan perintah I/O, perintah akan berisi alamat perangkat yang diinginkan.
INTERRUPT-DRIVEN I/O
Masalah yang di jumpai pada I/O terprogram adalah bahwa CPU harus menunggu modul I/O yang diinginkan agar siap baik untuk menerima maupun mengirimkan data dalam waktu yang relatif lama. Pada saat menunggu,CPU harus berulang-ulang menanyakan status modul I/O. Akibatnya tingkat kerja keseluruhan sistem mengalami penurunan sistem.
Alternatifnya adalah CPU mengeluarkan perintah I/O ke modul dan kemudian megerjakan pekerjaan yang lain. Kemudian modul I/O akan menginterupsi CPU untuk meminta layanan ketika modul telah siap untuk saling bertukar data dengan CPU.
Alternatifnya adalah CPU mengeluarkan perintah I/O ke modul dan kemudian megerjakan pekerjaan yang lain. Kemudian modul I/O akan menginterupsi CPU untuk meminta layanan ketika modul telah siap untuk saling bertukar data dengan CPU.
REPRESENTASI DATA :
• Daftar, ringkasan, matriks
- Gunakan alat bantu bagan
- Tambahkan detail yang semakin bertambah
- Ketahui lebih lanjut berapa detail yang cukup
- Akankan ditambah ringkasan yang dihubungkan dengan sub-tugas khusus
- Baik untuk tugas yang terurut
- Tidak mendukung dengan baik tugas-tugas yang paralel
- Tidak mendukung dengan baik percabangan
• Naratif:
- Menjelaskan tugas-tugas dalam bentuk kalimat
- Seringkali versi diperluas dari daftar atau ringkasan
- Lebih efektif untuk mengkomunikasikan ide-ide umum dari tugas
- Tidak efektif untuk detail
- Tidak efektif untuk tugas yang bercabang
- Tidak efektif untuk tugas parallel
Tidak ada komentar:
Posting Komentar