Pertemuan 14

UNIT MASUKAN

DAN KELUARAN (I/O)

I. Pendahuluan

Piranti-piranti tidak langsung dihubungkan dengan bus

sistem komputer, dengan alasan:

1. Bervariasinya metode operasi piranti peripheral,

sehingga tidak praktis apabila sistem komputer harus

menangani berbagai macam sisem operasi piranti

peripheral tersebut.

2. Kecepatan transfer data piranti peripheral lebih lambat

dari pada laju transfer data pada CPU maupun memori.

3. Format data dan panjang data pada piranti peripheral

seringkali berbeda dengan CPU, sehingga perlu modul

untuk menselaraskannya.

II. Sistem I/O Komputer

Modul I/O merupakan peralatan antarmuka (interface) bagi

sistem bus atau switch sentral dan mengontrol satu atau

lebih perangkat peripheral.

Modul I/O juga sebuah piranti yang berisi logika dalam

melakukan fungsi komunikasi antara peripheral dan bus

komputer.

Fungsi utama modul I/O:

1. Sebagai piranti antarmuka ke CPU dan memori melalui

bus sistem.

2. Sebagai piranti antarmuka dengan peralatan peripheral

lainnya dengan menggunakan link data tertentu.

III. Fungsi Modul I/O

Modul I/O adalah suatu komponen dalam sistem

komputer yang bertanggung jawab atas pengontrolan

perangkat luar

Modul I/O juga bertanggung jawab dalam pertukaran data

antara perangkat luar tersebut dengan memori utama

ataupun dengan register-register CPU.

Fungsi dalam menjalankan tugas bagi modul I/O adalah:

a. Kontrol dan pewaktuan.

b. Komunikasi CPU.

c. Komunikasi perangkat eksternal.

d. Pem-buffer-an data (Buffering)

e. Deteksi kesalahan.

Gambar Model Generik Modul I/O

III.1. Kontrol dan Pewaktuan (control & timing)

• CPU berkomunikasi dengan satu atau lebih perangkat

dengan pola tidak menentu dan kecepatan transfer

komunikasi data yang beragam, 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.

Kontrol dan Pewaktuan (control & timing) lanjutan

Langkah-langkah kontrol pemindahan data dari peripheral ke CPU

melalui sebuah modul I/O sebagai berikut:

1. Permintaan dan pemeriksaan status perangkat dari CPU ke

modul I/O.

2. Modul I/O memberi jawaban atas permintaan CPU.

3 . Jika 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. Modul I/O melakukan sinkronisasi panjang data dan kecepatan

transfer sehingga paket-paket data dapat diterima CPU dengan

baik.

6. Data dikirim ke CPU

III.2. Komunikasi CPU

Komunikasi CPU meliputi proses-proses berikut:

Command Decoding, yaitu modul I/O menerima

perintah dari CPU yang dikirimkan sebagai sinyal bagi

bus kontrol.

Misalnya, 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 dan error.

Address Recognition, agar komputer dapat dihubungi

atau dipanggil maka harus memiliki alamat yang unik.

III.3. Komunikasi Perangkat Eksternal

Modul I/O mampu mengkomunikasikan CPU dengan

perangkat peripheral, seperti mengkomuikasikan perintah,

data, informasi status, dll.

III.4. Buffering

• Tujuan buffering adalah mendapatkan penyesuaian data

sehubungan perbedaan laju transfer data dari perangkat

peripheral dengan kecepatan pengolahan pada CPU.

• Buffer digunakan untuk menyimpan data sementara.

• Laju transfer data dari perangkat peripheral lebih lambat

dari kecepatan CPU maupun media penyimpan.

III.5. Deteksi Kesalahan

• Apabila pada perangkat peripheral terdapat masalah

sehingga proses tidak dapat dijalankan, maka modul I/O

akan melaporkan kesalahan tersebut.

• Misal: kertas tergulung, pita/kertas habis.

• Teknik untuk deteksi kesalahan adalah penggunaan bit

paritas.

IV. Struktur Modul I/O

Struktur Modul I/O lanjutan

Antarmuka modul I/O ke CPU melalui bus sistem komputer

terdapat tiga saluran, yaitu:

Saluran data

Saluran alamat

Saluran kontrol.

Bagian terpenting adalah blok logika I/O yang berhubungan

dengan semua peralatan antarmuka peripheral, terdapat

fungsi pengaturan dan switching pada blok ini.

Fungsi antarmuka modul I/O:

Menginterpretasikan alamat dan isyarat memori I/O

Menentukan operasi I/O dan menerima keluaran data

dari bus

Memasukkan dan mengeluarkan data dari piranti I/O dan

mengubah format data paralel ke format yang diterima

Mengirim isyarat “ready” jika data diterima atau

diletakkan pada bus

Mengirim permintaan interupsi

Menerima isyarat reset dan melakukan inisialisasi ulang

V. Teknik I/O

V.1. 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/tulis, dan monitoring perangkat.

Kelemahan teknik ini adalah CPU akan menunggu sampai operasi I/O selesai dilakukan modul I/O sehingga akan membuang waktu.

Dalam teknik ini, modul I/O tidak dapat melakukan interupsi kepada CPU.

Seluruh proses merupakan tanggung jawab CPU sampai operasi lengkap dilaksanakan.

I/O Terprogram lanjutan

Klasifikasi perintah I/O, yaitu:

1. Perintah control.

Perintah yang digunakan untuk mengaktivasi perangkat peripheral

dan memberitahukan tugas yang diperintahkan padanya.

2. Perintah test.

Perintah yang digunakan CPU untuk menguji berbagai kondisi

status modul I/O dan peripheralnya.

3. Perintah read.

Perintah pada modul I/O untuk mengambil suatu paket data

kemudian menaruh dalam buffer internal untuk selanjutnya paket

data dikirim melalui bus data.

4. Perintah write.

Perintah pada modul I/O untuk mengambil data dari bus data untuk

diberikan pada perangkat peripheral tujuan data tsb.

I/O Terprogram lanjutan

Dalam teknik I/O terprogram, terdapat dua macam

implementasi perintah I/O yang tertuang dalam instruksi I/O

yaitu:

Memory-Mapped I/O

• Terdapat ruang tunggal untuk lokasi memori dan

perangkat I/O. CPU memperlakukan register status

dan register data modul I/O sebagai lokasi memori dan

menggunakan instruksi mesin yang sama untuk

mengakses baik memori maupun perangkat I/O.

• Konskuensinya adalah diperlukan saluran tunggal

untuk pembacaan dan penulisan.

• Keuntungan: efisien dalam pemrograman.

I/O Terprogram lanjutan

Isolated I/O

• Dilakukan pemisahan ruang pengalamatan bagi

memori dan ruang pengalamatan bagi I/O. Dengan

teknik ini diperlukan bus yang dilengkapi dengan

saluran pembacaan dan penulisan memori ditambah

saluran perintah output.

• Keuntungan: instruksi I/O sedikit.

V.2. Interupsi

Interupsi atau interrupt adalah suatu permintaan khusus

pada mikroprocessor untuk melakukan sesuatu, jika terjadi

interupsi maka komputer akan menghentikan dahulu apa

yang sedang dikerjakan dan melakukan apa yang diminta

oleh yang menginterupsi, setelah selesai maka aliran

program akan kembali ke pernyataan program sebelum

terjadinya interupsi.

Interupsi merupakan sub rutin yang sudah tersedia dalam

memori komputer.

Interupsi lanjutan

Proses interupsi adalah:

CPU mengeluarkan perintah I/O pada modul I/O

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.

Pengolahan interupsi saat perangkat I/O telah

menyelesaikan sebuah operasi I/O sebagai berikut:

1. Perangkat I/O 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.

Interupsi lanjutan

4. CPU mempersiapkan pengontrolan transfer ke routine

interupsi dan menyimpan informasi yang diperlukan berupa:

a. Status prosesor, berisi register yang dipanggil PSW

(program status word).

b. Lokasi intruksi berikutnya yang akan dieksekusi. Informasi

tersebut kemudian disimpan dalam stack pengontrol

sistem.

5. CPU akan menyimpan Counter (PC) eksekusi sebelum

interupsi ke stack pengontrol bersama informasi PSW.

Selanjutnya mempersiapkan PC untuk penanganan interupsi.

6. Selanjutnya CPU memproses interupsi sempai selesai.

7. Apabila pengolahan interupsi selasai, CPU akan memanggil

kembali informasi yang telah disimpan pada stack pengontrol

untuk meneruskan operasi sebelum interupsi.

V.3. Direct Memory Access (DMA)

DMA adalah suatu alat pengendali khusus disediakan untuk

memungkinkan transfer blok data langsung antar perangkat

eksternal dan memori utama, tanpa intervensi dari prosesor.

Sehingga kerja prosesor menjadi lebih ringan.

Tiga langkah dalam transfer DMA:

1. Prosesor menyiapkan DMA transfer dengan menyediakan

data-data dari perangkat, operasi yang akan ditampilkan,

alamat memori yang menjadi sumber dan tujuan data, dan

banyaknya byte yang ditransfer.

2. Pengendali DMA memulai operasi (menyiapkan bus,

menyediakan alamat, menulis dan membaca data), sampai

seluruh blok sudah di transfer.

3. Pengendali DMA meng-interupsi prosesor, dimana

selanjutnya akan ditentukan tindakan berikutnya.

VI. Perangkat Eksternal

Mesin komputer akan memiliki nilai apabila bisa

berinteraksi dengan dunia luar dan lebih berfungsi apabila

dapat berinteraksi dengan dunia luar.

Contoh: CPU dengan keyboard, CPU dengan monitor.

Keyboard dan monitor tergolong dalam perangkat eksternal

komputer.

Klasifikasi perangkat eksternal berdasarkan arah datanya:

Perangkat output: monitor, proyektor dan printer.

Perangkat input: keyboard, mouse, joystick, scanner,

mark reader, bar code reader.

Kombinasi output-input.

Gambar Perangkat Output

Gambar Perangkat Input

Perangkat Eksternal lanjutan

Secara umum perangkat eksternal diklasifikasikan menjadi

3 kategori:

Human Readable, yaitu perangkat yang berhubungan

dengan manusia sebagai pengguna komputer.

Contohnya: monitor, keyboard, mouse, printer, joystick,

disk drive.

Machine readable, yaitu perangkat yang berhubungan

dengan peralatan. Biasanya berupa modul sensor dan

tranduser untuk monitoring dan kontrol suatu peralatan

atau sistem.

Communication, yaitu perangkat yang berhubungan

dengan komunikasi jarak jauh, seperti: NIC dan modem

LATIHAN

Soal Latihan Pertemuan 14

1. Yang tidak termasuk fungsi dalam menjalankan tugas

bagi modul I/O adalah:

a. Kontrol dan pewaktuan

b. Komunikasi data

c. Komunikasi perangkat eksternal

d. Pem-buffer-an data

e. Deteksi kesalahan

2. Proses komunikasi CPU yang melakukan pertukaran

data antara CPU dan modul I/O melalui bus data,

adalah:

a. Command Decoding d. Address Recognition

b. Status Recognition e. Data

c. Status Reporting

Soal Latihan Pertemuan 142. Proses komunikasi CPU yang melakukan pertukaran

data antara CPU dan modul I/O melalui bus data,

adalah:

a. Command Decoding d. Address Recognition

b. Status Recognition e. Data

c. Status Reporting

3. Untuk mendapatkan penyesuaian data sehubungan

perbedaan laju transfer data dari perangkat peripheral

dengan kecepatan pengolahan pada CPU, adalah

tujuan dari…..

a. Transfering d. Detecting

b. Buffering e. Addressing

c. Filtering

Soal Latihan Pertemuan 14

3. Untuk mendapatkan penyesuaian data sehubungan

perbedaan laju transfer data dari perangkat peripheral

dengan kecepatan pengolahan pada CPU, adalah

tujuan dari…..

a. Transfering d. Detecting

b. Buffering e. Addressing

c. Filtering

4. Teknik untuk mendeteksi kesalahan pada perangkat I/O

dengan menggunakan:

a. bit paritas d. Kode biner

b. Kode ASCII e. Error detection

c. Status kesalahan

Soal Latihan Pertemuan 144. Teknik untuk mendeteksi kesalahan pada perangkat I/O

dengan menggunakan:

a. bit paritas d. Kode biner

b. Kode ASCII e. Error detection

c. Status kesalahan

5. Yang merupakan perangkat outout adalah:

a. keyboard d. mouse

b. scanner e. bar code reader

c. plotter