Post on 15-Nov-2020
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.