SISTEM INPUT / OUTPUT

Skema Komputer

Model mesin pada sistem komputer

Struktur I/O

Skema Komputer 1. Central processing unit (CPU), yang mengendalikan semua unit sistem komputer yang lain dan mengubah input menjadi output. a. Primary storage (penyimpanan primer), berisi data yang sedang diolah dan program. b. Control unit (unit pengendali), membuat semua unit bekerja sama sebagai suatu sistem c. Arithmatika and logical Unit , tempat berlangsungkan operasi perhitungan matematika dan logika. 2. Unit Input, memasukkan data ke dalam primary storage. 3. Secondary storage (penyimpanan sekunder), menyedikan tempat untuk menyimpan program dan data saat tiak digunakan. 4. Unit Output, mencatat hasil pengolahan.

Perangkat Keras I/O Terdapat beberapa jenis perangkat I/O, seperti perangkat penyimpanan (disk, tape), perangkat transmisi (network card, modem), dan perangkat antarmuka dengan pengguna (screen, keyboard, mouse). Perangkat tersebut dikendalikan oleh instruksi I/O. Alamat-alamat yang dimiliki oleh perangkat akan digunakan oleh direct I/O instruction dan memory-mapped I/O.

Perangkat Keras I/O Beberapa konsep yang umum digunakan ialah port, bus (daisy chain/shared direct access), dan pengendali (host adapter). Port ialah koneksi yang digunakan oleh perangkat untuk berkomunikasi dengan mesin. Bus ialah koneksi yang menghubungkan beberapa perangkat menggunakan kabel-kabel. Pengendali ialah alat-alat elektronik yang berfungsi untuk mengoperasikan port, bus, dan perangkat.

Perangkat I/O Perangkat I/O dapat dibagi secara umum menjadi dua kategori, yaitu: perangkat blok (block devices), dan perangkat karakter (character devices). Perangkat blok menyimpan informasi dalam sebuah blok yang ukurannya tertentu, dan memiliki alamat masing-masing. Umumnya blok berukuran antara 512 bytes sampai 32.768 bytes. Keuntungan dari perangkat blok ini ialah mampu membaca atau menulis setiap blok secara independen. Disk merupakan contoh perangkat blok yang paling banyak digunakan.

Perangkat I/O Tipe lain perangkat I/O ialah perangkat karakter. Perangkat karakter mengirim atau menerima sebarisan karakter, tanpa menghiraukan struktur blok. Tipe ini tidak memiliki alamat, dan tidak memiliki kemampuan mencari (seek). Printer dan antarmuka jaringan merupakan contoh perangkat jenis ini. Beberapa perangkat tidak memenuhi kriteria tersebut. Contohnya: clock yang tidak memiliki alamat dan juga tidak mengirim dan menerima barisan karakter. Yang ia lakukan hanya menimbulkan interupsi dalam jangka waktu tertentu.

Pengendali Perangkat Unit I/O mengandung komponen mekanis dan elektronis. Komponen elektronis ini disebut pengendali perangkat (device controllers) atau adapter. Pada PC, komponen ini biasanya berupa kartu sirkuit yang dapat dimasukkan ke dalam slot pada motherboard komputer. Perangkat mekanis berupa perangkat itu sendiri. Kartu pengendali biasanya memiliki sebuah penghubung. Beberapa pengendali dapat menangani dua, empat, atau bahkan delapan perangkat yang sejenis. Sistem operasi hampir selalu berhubungan dengan pengendali, bukan dengan perangkat secara langsung. Sebagian besar komputer yang berukuran kecil menggunakan model bus tunggal untuk berkomunikasi antara CPU dan pengendali. Sedangkan mainframe yang berukuran besar umumnya menggunakan model yang berbeda, dengan bus yang banyak dan I/O channels.

Peralatan Input Alat input dibagi ke dalam dua golongan yaitu alat input langsung dan tidak langsung. Bila terminal dihubungkan dengan pusat komputer yang letaknya jauh dari terminal melalui alat komunikasi, maka disebut dengan nama Remote Job Entry (RJE) terminal atau Remote Batch terminal. Alat input langsung terdiri dari beberapa golongan yaitu: keyboard, pointing device, scanner, voice recognizer. Alat input tidak langsung terdiri dari: key-to-card, key-to-tape, key-to-disk.

Input Hardware Input hardware digunakan untuk mentranmisikan data ke processing dan storage hardware. Peralatan yang paling popular untuk memasukkan data yaitu kombinasi antara keyboard dan layar monitor juga input harware lainnya yaitu mouse, scanner, voice recognition, handwriting device, machine data input (misalnya : modem),light pen, dan bar code reader) Voice recognition device dipakai untuk memasukkan suara manusia ke dalam signal interpreter. Hardwriting recognition device digunakan untuk memasukkan data dengan cara menulis pada elektronis yang sensitive. Modem merupakan salah satu jenis alat input data untuk menghubungkan komputer dengan computer lain melalui jaringan telepon.

Peralatan Input Keyboard dihubungkan ke computer dengan sebuah kabel yang terdapat pada keyboard. Mouse Scanner

Output Device a. Output yang dihasilkan dari pemroses dapat digolongkan menjadi empat bentuk,yaitu tulisan (huruf,angka,symbol khusus),image (dalam bentuk grafik atau gambar),suara ,dan bentuk lain yang dapat dibaca oleh mesin (machine-readable form) b. Peralatan output dapat berupa: 1. Hard-copy device,yaitu alat yang digunakan untuk mencetak tulisan dan image pada media keras seperti kertas atau film. 2. Soft-copy device,yaitu alat yang digunakan untuk menampilkan tulisan dan image pada media lunak yang berupa sinyal elektronik.

Output Device Printer 2. Graph Plotter, Graph plotter digunakan untuk tujuan ilmiah dan rekayasa.Salah satu aplikasi khususnya adalah CAD dimana desain mesin atau arsitektural diciptakan oleh computer dan dikeluarkan (outputnya pada graph plotter) 3. Monitor

Bus Struktur logik komputer pribadi memiliki sebuah bus tunggal yang digunakan untuk menghubungkan CPU, memori, dan piranti-piranti I/O. Sebagian besar sistem memiliki 2 bus atau lebih (bus kecepatan tinggi, untuk papan-papan I/O modern) dan bus kecepatan rendah (untuk papan-papan I/O yang lebih lama) Masing-masing piranti I/O terdiri atas 2 bagian: 1. Bagian yang memuat sebagian besar elektronik yang disebut pengontrol 2. Bagian yang memuat piranti I/O misal disk drive

Pengontrol Memiliki tugas : mengontrol piranti I/O dan menangani akses bus untuk piranti I/O tersebut. Memilah aliran-aliran bit menjadi satuan2 dan menuliskan setiap satuan ke dalam memori. Sebuah satuan adalah satu word atau lebih Dapat melakukan akses memori langsung dengan suatu sistem akses yang dilakukan oleh sebuah pengontrol untuk membaca dan menuliskan data pada atau dari memori tanpa intervensi CPU.

Interupt Handler Apabila suatu transfer selesai maka pengontrol biasanya menyebabkan suatu interupt yang memaksa CPU untuk menunda menjalankan programnya dan mulai menjalankan prosedur khusus yang disebut interupt handler. Interupt handler adalah kondisi dimana CPU menunda program yang sedang dijalankan dan berganti menjalankan program khusus pada saat akses memori langsung sedang berlangsung dan minta interupt

Macam bus Bus Arbiter adalah sebuah chip yang menentukan untuk mendapatkan giliran pertama penggunaan bus. Bus ISA (Industry Standard Architecture) adalah suatu rancangan komputer yang tetap mempertahankan bus PC lama. Bus EISA (Extended ISA) adalah suatu rancangan komputer yang menggunakan bus multipel dimana salah satu busnya adalah bus ISA. Bus PCI (Peripheral Component Interconnect) suatu rancangan komputer yang dapat digunakan dalam banyak konfigurasi dan memiliki sebuah penghubung kepada bus ISA.

Modul dan Fungsi Modul I/O 1. Interface dengan CPU dan memori 2. Interface kesatu atau lebih peripheral Fungsi Modul I/O : 1. Control dan Timing 2. Komunikasi CPU 3. Device untuk komunikasi 4. Data Buffering 5. Deteksi Error

Langkah-Langkah Penanganan I/O 1. CPU mengecek status modul I/O Device 2. I/O module mengirimkan statusnya 3. Jika ready, CPU meminta transfer data 4. I/O modul mengambil data dari device 5. I/O modul transfer data ke CPU dalam variasi output yang diinginkan

Metode Operasi Sistem I/O I/O Terprogram I/O Interrupt Driven Direct Memory Access (DMA)

I/O Terprogram Pada I/O terprogram, data saling dipertukarkan antara prosesor dengan modul I/O. Ketika prosesor sedang mengeksekusi program dan menemukan instruksi yang berkaitan dengan I/O, maka prosesor akan mengeksekusi instruksi itu dengan mengeluarkan perintah ke modul I/O yang sesuai. Modul I/O akan membentuk tindakan yang diminta kemudian menetapkan bit-bit yang sesuai dalam register status I/O. Modul I/O tidak akan mengambil tindakan lebih lanjut untuk mengingatkan prosesor. Dalam keadaan tertentu, modul I/O tidak menginterupsi prosesor.

I/O Interrupt Driven Prosesor mengeluarkan perintah I/O, dilanjutkan dengan mengeksekusi instruksi-instruksi yang lain, dan diinterupsi oleh modul I/O ketika instruksi-instruksi tersebut telah selesai dilaksanakan. Pada akhir setiap siklus instruksi, prosesor memeriksa interupsi. Ketika interupsi terjadi dari modul I/O terjadi, prosesor menyimpan konteks program yang sedang berlangsung dan memproses interupt dan melanjutkan eksekusi.

Direct Memory Access (DMA) Pada mode ini, modul I/O dan memori utama saling bertukar data secara langsung tanpa melibatkan prosesor. Keterangan Tidak ada interupsi Penggunaan interupsi Transfer I/O-ke-Memory Melalui prosesor I/O Terprogram I/O interrupt-driven Transfer langsung I/O-ke-Memory - Direct Memory Access

Direct Memory Access (DMA) Digunakan untuk I/O device yang dapat memindahkan data dengan kecepatan tinggi (mendekati frekuensi bus memori). Device controller memindahkan data dalam blok-blok dari buffer langsung ke memory utama atau sebaliknya tanpa campur tangan prosesor. Interrupt hanya terjadi tiap blok bukan tiap word atau byte data. Seluruh proses DMA dikendalikan oleh sebuah controller bernama DMA Controller (DMAC) . DMA Controller mengirimkan atau menerima signal dari memori dan I/O device. Prosesor hanya mengirimkan alamat awal data, tujuan data, panjang data ke DMA Controller Interrupt pada prosesor hanya terjadi saat proses transfer selesai. Hak terhadap penggunaan bus memory yang diperlukan DMA controller didapatkan dengan bantuan bus arbiter yang dalam PC sekarang berupa chipset Northbridge .

Interfacing I/O Suatu alat yang digunakan untuk menghubungkan suatu piranti dengan CPU melalui BUS Fungsi Umum: Mensinkronkan data transfer antara CPU dan piranti I/O

Interfacing I/O FungsiDetail : Penyedia status piranti I/O bagi CPU Memiliki kemampuan interupsi/ DMA Mampu mentransfer instruksi CPU kepiranti Mampu berfungsi sebagai buffer storage data transfer Mampu melakukan pengujian kesamaan data Mampu mendecode dan mengencode data Memiliki fasilitas khusus: Konversi data paralel ke serial, Encoding karakter F1,F2 BACKSPACE, DELETE dan lain-lain Menyediakan sinyal status operasi

Interfacing I/O 1. Komponen Utama : a. Device Dependent b. Device Independet 2. Struktur Interface : a. Register b. BUS

Sistem Prosesor I/O General Purpose komputer yang berisi sejumlah saluran DMA, CPU tersendiri dan menjalankannya secara paralel Fungsi: Sebagai piranti front end yang menangani setiap aspek I/O dan menyediakan pengendali I/O khusus yang disebut I/O Channel