Presentasi sedang didownload. Silahkan tunggu

Presentasi sedang didownload. Silahkan tunggu

Unit Masukan dan Keluaran Perangkat MODUL IO. Tujuan z Menjelaskan sistem komputer unit masukkan/keluaran z Menjelaskan prinsip dan teknik unit masukkan/keluaran.

Presentasi serupa


Presentasi berjudul: "Unit Masukan dan Keluaran Perangkat MODUL IO. Tujuan z Menjelaskan sistem komputer unit masukkan/keluaran z Menjelaskan prinsip dan teknik unit masukkan/keluaran."— Transcript presentasi:

1 Unit Masukan dan Keluaran Perangkat MODUL IO

2 Tujuan z Menjelaskan sistem komputer unit masukkan/keluaran z Menjelaskan prinsip dan teknik unit masukkan/keluaran zMenjelaskan peralatan luar (External device)

3 Sistem komputer z Tiga komponen utama : y CPU, y Memori (primer dan sekunder) yPeralatan masukan/keluaran (I/O devices) seperti printer, monitor, keyboard, mouse, dan modem

4 Modul I/O z Merupakan peralatan antarmuka (interface) bagi sistem bus atau switch sentral dan mengontrol satu atau lebih perangkat peripheral. zTidak hanya sekedar modul penghubung, tetapi sebuah piranti yang berisi logika dalam melakukan fungsi komunikasi antara peripheral dan bus komputer

5 Modul I/O Piranti tidak langsung dihubungkan dengan bus sistem komputer, Mengapa ? z Bervariasinya metode operasi piranti peripheral, sehingga tidak praktis apabila sistem komputer harus menangani berbagai macam sistem operasi piranti peripheral tersebut. z Kecepatan transfer data piranti peripheral umumnya lebih lambat dari pada laju transfer data pada CPU maupun memori. zFormat data dan panjang data pada piranti peripheral seringkali berbeda dengan CPU, sehingga perlu modul untuk menselaraskannya.

6 Modul I/O Dua fungsi utama : z Sebagai piranti antarmuka ke CPU dan memori melalui bus sistem. zSebagai piranti antarmuka dengan peralatan peripheral lainnya dengan menggunakan link data tertentu

7 Sistem Masukan & Keluaran Komputer zBagaimana modul I/O dapat menjalankan tugasnya ? z Inti mempelajari sistem I/O suatu komputer ?

8 Sistem Masukan & Keluaran Komputer zMenjembatani CPU dan memori dengan dunia luar merupakan hal yang terpenting untuk kita ketahui zMengetahui fungsi dan struktur modul I/O

9 Model generik dari suatu modul I/O

10 Modul I/O z Modul I/O adalah suatu komponen dalam sistem komputer y Bertanggung jawab atas pengontrolan sebuah perangkat luar atau lebih y Bertanggung jawab pula dalam pertukaran data antara perangkat luar tersebut dengan memori utama ataupun dengan register – register CPU. z Antarmuka internal dengan komputer (CPU dan memori utama) zAntarmuka dengan perangkat eksternalnya untuk menjalankan fungsi – fungsi pengontrolan

11 Fungsi Modul I/O z Kontrol dan pewaktuan. z Komunikasi CPU. z Komunikasi perangkat eksternal. z Pem-buffer-an data. zDeteksi kesalahan

12 1) Kontrol dan Pewaktuan z Fungsi kontrol dan pewaktuan (control & timing) merupakan hal yang penting untuk mensinkronkan kerja masing – masing komponen penyusun komputer. z Dalam sekali waktu CPU berkomunikasi dengan satu atau lebih perangkat dengan pola tidak menentu dan kecepatan transfer komunikasi data yang beragam, baik dengan perangkat internal seperti register – register, memori utama, memori sekunder, perangkat peripheral. zProses tersebut bisa berjalan apabila ada fungsi kontrol dan pewaktuan yang mengatur sistem secara keseluruhan zTransfer data tidak akan lepas dari penggunaan sistem bus, maka interaksi CPU dan modul I/O akan melibatkan kontrol dan pewaktuan sebuah arbitrasi (pengatur) bus atau lebih

13 Langkah-langkah pemindahan data dari peripheral ke CPU melalui sebuah modul I/O z Permintaan dan pemeriksaan status perangkat dari CPU ke modul I/O. z Modul I/O memberi jawaban atas permintaan CPU. z Apabila perangkat eksternal telah siap untuk transfer data, maka CPU akan mengirimkan perintah ke modul I/O. z Modul I/O akan menerima paket data dengan panjang tertentu dari peripheral. zSelanjutnya 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

14 2) Proses fungsi komunikasi antara CPU dan modul I/O z Command Decoding, yaitu modul I/O menerima perintah – perintah dari CPU yang dikirimkan sebagai sinyal bagi bus kontrol. Misalnya, sebuah modul I/O untuk disk dapat menerima perintah: Read sector, Scan record ID, Format disk. z Data, pertukaran data antara CPU dan modul I/O melalui bus data. z Status Reporting, yaitu pelaporan kondisi status modul I/O maupun perangkat peripheral, umumnya berupa status kondisi Busy atau Ready. Juga status bermacam – macam kondisi kesalahan (error). zAddress Recognition, bahwa peralatan atau komponen penyusun komputer dapat dihubungi atau dipanggil maka harus memiliki alamat yang unik, begitu pula pada perangkat peripheral, sehingga setiap modul I/O harus mengetahui alamat peripheral yang dikontrolnya

15 3) Skema suatu perangkat peripheral

16 4) Buffering z Tujuan utama adalah mendapatkan penyesuaian data sehubungan perbedaan laju transfer data dari perangkat peripheral dengan kecepatan pengolahan pada CPU. zLaju transfer data dari perangkat peripheral lebih lambat dari kecepatan CPU maupun media penyimpan

17 5) Deteksi Kesalahan z Bila perangkat peripheral terdapat masalah sehingga proses tidak dapat dijalankan, maka modul I/O akan melaporkan kesalahan tersebut. y Misal informasi kesalahan pada peripheral printer seperti: kertas tergulung, tinta habis, kertas habis. zTeknik yang umum untuk deteksi kesalahan adalah penggunaan bit paritas

18 Struktur Modul I/O z Berbagai macam modul I/O seiring perkembangan komputer. y Intel 8255A yang sering disebut PPI (Programmable Peripheral Interface). zBagaimanapun kompleksitas suatu modul I/O, terdapat kemiripan struktur.

19 Struktur Modul I/O Blok diagram struktur modul I/O

20 Struktur Modul I/O z Antarmuka modul I/O ke CPU melalui bus sistem komputer terdapat tiga saluran y Saluran data y Saluran alamat y Saluran kontrol. zBagian terpenting adalah blok logika I/O yang berhubungan dengan semua peralatan antarmuka peripheral, terdapat fungsi pengaturan dan switching pada blok ini

21 I/O Terprogram z Data saling dipertukarkan antara CPU dan modul I/O. z CPU mengeksekusi program yang memberikan operasi I/O kepada CPU secara langsung y Pemindahan data y Pengiriman perintah baca maupun tulis yMonitoring perangkat

22 I/O Terprogram Kelemahan : z CPU akan menunggu sampai operasi I/O selesai dilakukan modul I/O sehingga akan membuang waktu, CPU lebih cepat proses operasinya. z Dalam teknik ini, modul I/O tidak dapat melakukan interupsi kepada CPU terhadap proses – proses yang diinteruksikan padanya. zSeluruh proses merupakan tanggung jawab CPU sampai operasi lengkap dilaksanakan

23 Klasifikasi perintah I/O 1. Perintah control. Perintah ini digunkan untuk mengaktivasi perangkat peripheral dan memberitahukan tugas yang diperintahkan padanya. 2. Perintah test. Perintah ini digunakan CPU untuk menguji berbagai kondisi status modul I/O dan peripheralnya. CPU perlu mengetahui perangkat peripheralnya dalam keadaan aktif dan siap digunakan, juga untuk mengetahui operasi – operasi I/O yang dijalankan serta mendeteksi kesalahannya. 3. Perintah read. Perintah pada modul I/O untuk mengambil suatu paket data kemudian menaruh dalam buffer internal. Proses selanjutnya paket data dikirim melalui bus data setelah terjadi sinkronisasi data maupun kecepatan transfernya. 4. Perintah write. Perintah ini kebalikan dari read. CPU memerintahkan modul I/O untuk mengambil data dari bus data untuk diberikan pada perangkat peripheral tujuan data tersebut.

24 I/O terprogram Implementasi perintah dalam instruksi I/O : z Memory-mapped I/O zIsolated I/O

25 Memory-mapped I/O z Terdapat ruang tunggal untuk lokasi memori dan perangkat I/O. z 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. z Konskuensinya adalah diperlukan saluran tunggal untuk pembacaan dan saluran tunggal untuk penulisan. zKeuntungan memory-mapped I/O adalah efisien dalam pemrograman, namun memakan banyak ruang memori alamat

26 Isolated I/O z Dilakukan pemisahan ruang pengalamatan bagi memori dan ruang pengalamatan bagi I/O. z Dengan teknik ini diperlukan bus yang dilengkapi dengan saluran pembacaan dan penulisan memori ditambah saluran perintah output. zKeuntungan isolated I/O adalah sedikitnya instruksi I/O

27 Interrupt – Driven I/O zProses tidak membuang – buang waktu z Prosesnya : y CPU mengeluarkan perintah I/O pada modul I/O, bersamaan perintah I/O dijalankan modul I/O maka CPU akan melakukan eksekusi perintah – perintah lainnya. yApabila modul I/O telah selesai menjalankan instruksi yang diberikan padanya akan melakukan interupsi pada CPU bahwa tugasnya telah selesai

28 Interrupt – Driven I/O z Kendali perintah masih menjadi tanggung jawab CPU, baik pengambilan perintah dari memori maupun pelaksanaan isi perintah tersebut. z Terdapat selangkah kemajuan dari teknik sebelumnya y CPU melakukan multitasking beberapa perintah sekaligus yTidak ada waktu tunggu bagi CPU = Proses cepat

29 Interrupt – Driven I/O z Cara kerja teknik interupsi di sisi modul I/O y Modul I/O menerima perintah, misal read. y Modul I/O melaksanakan perintah pembacaan dari peripheral dan meletakkan paket data ke register data modul I/O y Modul mengeluarkan sinyal interupsi ke CPU melalui saluran kontrol. y Modul menunggu datanya diminta CPU. Saat permintaan terjadi y Modul meletakkan data pada bus data yModul siap menerima perintah selanjutnya

30 Interrupt z Pengolahan interupsi saat perangkat I/O telah menyelesaikan sebuah operasi I/O : y Perangkat I/O akan mengirimkan sinyal interupsi ke CPU. y CPU menyelesaikan operasi yang sedang dijalankannya kemudian merespon interupsi. y CPU memeriksa interupsi tersebut, kalau valid maka CPU akan mengirimkan sinyal acknowledgment ke perangkat I/O untuk menghentikan interupsinya. y CPU mempersiapkan pengontrolan transfer ke routine interupsi. Hal yang dilakukan adalah menyimpan informasi yang diperlukan untuk melanjutkan operasi yang tadi dijalankan sebelum adanya interupsi. Informasi yang diperlukan berupa: x Status prosesor, berisi register yang dipanggil PSW (program status word). x Lokasi intruksi berikutnya yang akan dieksekusi. Informasi tersebut kemudian disimpan dalam stack pengontrol sistem.

31 Interrupt z Pengolahan interupsi saat perangkat I/O telah menyelesaikan sebuah operasi I/O : y CPU akan menyimpan PC (program counter) eksekusi sebelum interupsi ke stack pengontrol bersama informasi PSW. y Mempersiapkan PC untuk penanganan interupsi. y CPU memproses interupsi sempai selesai y Bila pengolahan interupsi selasai, CPU akan memanggil kembali informasi yang telah disimpan pada stack pengontrol untuk meneruskan operasi sebelum interupsi.

32 Interrupt zTeknik yang digunakan CPU dalam menangani program interupsi y Multiple Interrupt Lines. y Software poll. y Daisy Chain. yArbitrasi bus

33 Multiple Interrupt Lines zTeknik yang paling sederhana zMenggunakan saluran interupsi berjumlah banyak zTidak praktis untuk menggunakan sejumlah saluran bus atau pin CPU ke seluruh saluran interupsi modul – modul I/O

34 Software poll zCPU mengetahui adanya sebuah interupsi, maka CPU akan menuju ke routine layanan interupsi yang tugasnya melakukan poll seluruh modul I/O untuk menentukan modul yang melakukan interupsi z Kerugian software poll y memerlukan waktu yang lama karena harus mengidentifikasi seluruh modul untuk mengetahui modul I/O yang melakukan interupsi

35 Daisy chain z Teknik yang lebih efisien z Menggunakan hardware poll z Seluruh modul I/O tersambung dalam saluran interupsi CPU secara melingkar (chain) z Apabila ada permintaan interupsi, maka CPU akan menjalankan sinyal acknowledge yang berjalan pada saluran interupsi sampai menjumpai modul I/O yang mengirimkan interupsi

36 Arbitrasi bus zModul I/O memperoleh kontrol bus sebelum modul ini menggunakan saluran permintaan interupsi zHanya akan terdapat sebuah modul I/O yang dapat melakukan interupsi

37 Pengontrol Interrupt Intel 8259A z Intel mengeluarkan chips 8259A z Sebagai interrupt arbiter pada mikroprosesor Intel 8086 z Manajemen interupsi modul - modul I/O z Chips ini dapat diprogram untuk menentukan prioritas modul I/O yang lebih dulu ditangani CPU apabila ada permintaan interupsi yang bersamaan z Mode – mode interupsi ?

38 Mode pada Interrupt Intel 8259A z Fully Nested Permintaan interupsi dengan prioritas mulai 0 (IR0) hingga 7(IR7). z Rotating Bila sebuah modul telah dilayani interupsinya akan menempati prioritas terendah. z Special Mask Prioritas diprogram untuk modul I/O tertentu secara spesial.

39 Pemakaian pengontrol interupsi 8559A pada 8086

40 Programmable Peripheral Interface Intel 8255A zMenggunakan I/O terprogram z Interrupt driven I/O z Dirancang untuk keperluan mikroprosesor 8086

41 Modul I/O PPI 8255

42 z Bagian kanan dari blok diagram Intel 8255A y 24 saluran antarmuka luar x 8 bit port A x 8 bit port B x4 bit port CA dan 4 bit port CB y Saluran tersebut dapat diprogram dari mikroprosesor 8086 dengan menggunakan register kontrol untuk menentukan bermacam – macam mode operasi dan konfigurasinya. z Bagian kiri blok diagram merupakan interface internal dengan mikroprosesor y 8 bus data dua arah (D0 – D7) y bus alamat ybus kontrol yang terdiri atas saluran CHIP SELECT, READ, WRITE, dan RESET

43 Modul I/O PPI 8255 zPengaturan mode operasi pada register kontrol dilakukan oleh mikroprosesor zMode 0, ketiga port berfungsi sebagai tiga port I/O 8 bit zMode lain dapat port A dan port B sebagai port I/O 8 bit, sedangkan port C sebagai pengontrol saluran port A dan B PPI Intel 8255A dapat diprogram untuk mengontrol berbagai peripheral sederhana

44 Interface kayboard dan display dengan Intel 8255A

45 Direct Memory Access (DMA) zKelemahan I/O terprogram dan Interrupt-Driven I/O y Proses yang terjadi pada modul I/O masih melibatkan CPU secara langsung, berimplikasi pada : - Kelajuan transfer I/O yang tergantung kecepatan operasi CPU. - Kerja CPU terganggu karena adanya interupsi secara langsung

46 Prinsip kerja DMA zCPU akan mendelegasikan kerja I/O kepada DMA zCPU hanya akan terlibat pada awal proses untuk memberikan instruksi lengkap pada DMA dan akhir proses saja zCPU dapat menjalankan proses lainnya tanpa banyak terganggu dengan interupsi

47 Blok diagram modul DMA

48 Konfigurasi modul DMA

49 Direct Memory Access (DMA) zMelaksanakan transfer data secara mandiri yDMA memerlukan pengambilalihan kontrol bus dari CPU yDMA akan menggunakan bus bila CPU tidak menggunakannya atau DMA memaksa CPU untuk menghentikan sementara penggunaan bus yTeknik cycle-stealing, modul DMA mengambil alih siklus bus zPenghentian sementara penggunaan bus bukanlah bentuk interupsi, tetapi penghentian proses sesaat yang berimplikasi hanya pada kelambatan eksekusi CPU saja

50 Perangkat Eksternal Komputer z Disebut juga peripheral z Ada perangkat pengendalinya (Modul I/O) zMemiliki nilai apabila bisa berinteraksi dengan dunia luar zTidak akan berfungsi apabila tidak dapat berinteraksi dengan dunia luar y Tidak ada keyboard. y Tidak ada monitor. yKeyboard dan monitor tergolang dalam perangkat eksternal komputer

51 Klasifikasi perangkat eksternal z Human Readable, yaitu perangkat yang berhubungan dengan manusia sebagai pengguna komputer. Contoh: monitor, keyboard, mouse, printer, joystick, disk drive. z Machine readable, yaitu perangkat yang berhubungan dengan peralatan. Biasanya berupa modul sensor dan tranduser untuk monitoring dan kontrol suatu peralatan atau sistem. zCommunication, yatu perangkat yang berhubungan dengan komunikasi jarak jauh. Contoh: NIC dan modem

52 Klasifikasi berdasar arah data z Perangkat output z Perangkat input z Kombinasi output-input. z Contoh perangkat output: monitor, proyektor dan printer. z Contoh perangkat input : keyboard, mouse, joystick, scanner, mark reader, bar code reader.

53 Kesimpulan 1.Modul I/O merupakan peralatan antarmuka (interface) bagi sistem bus atau switch sentral dan mengontrol satu atau lebih perangkat peripheral. 2.Modul I/O adalah suatu komponen dalam sistem komputer yang bertanggung jawab atas pengontrolan sebuah perangkat luar atau lebih dan bertanggung jawab pula dalam pertukaran data antara perangkat luar tersebut dengan memori utama ataupun dengan register – register CPU. 3.Terdapat tiga buah teknik dalam operasi I/O, yaitu: I/O terprogram, interrupt – driven I/O, dan DMA (Direct Memory Access). 4.Perangkat eksternal atau lebih umum disebut peripheral tersambung dalam sistem CPU melalui perangat pengendalinya, yaitu modul I/O. Perangkat eksternal diklasifikasikan Human Readable, Machine readable, Communication

54 Soal-soal 1.Jelaskan sistem komputer unit masukkan/keluaran? 2.Jelaskan prinsip dan teknik unit masukkan/keluaran? 3.Pada vectored interrupts, sebutkan alas an kenapa modul I/O menempatkan vector pada saluran data dan bukannya pada saluran alamat. 4.Dalam semua system secara virtual yang memiliki modul DMA, akses DMA ke memori utama diberi perioritas lebih tinggi dibandingkan dengan akses CPU ke memori utama. Sebutkan alasannya. 5.Secara umum perangkat eksternal diklasifikasikan menjadi 3 katagori sebutkan dan jelaskan

55


Download ppt "Unit Masukan dan Keluaran Perangkat MODUL IO. Tujuan z Menjelaskan sistem komputer unit masukkan/keluaran z Menjelaskan prinsip dan teknik unit masukkan/keluaran."

Presentasi serupa


Iklan oleh Google