Upload
others
View
17
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
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