Pertemuan 7 (Sistem Bus) Prosessor, memori utama dan perangkat I/O dapat diinterkoneksikan dengan menggunakan bus bersama yang fungsi utamanya adalah menyediakan jalur komunikasi untuk transfer data. Bus tersebut menyertakan jalur yang diperlukan untuk mendukung interrupt dan arbitration. Group 4 PTIK 09

Beberapa sistem bus yang terdapat pada komputer, yaitu: A. Synchronous Bus B. Asynchronous Bus C. Sirkuit Antar Muka (Port) D. Antar Muka Input Output Standar 1.Bus Peripheral Component Interconnect (PCI) 2.Bus SCSI (Small Computer System Interface) 3.Universal Serial Bus (USB) Group 4 PTIK 09

Synchronous Bus Dalam synchronous bus, semua perangkat mendapatkan informasi timing dari jalur clock bersama. Pulsa yang berjarak setara pada jalur ini mendefinisikan waktu yang setara. Dalam bentuk yang paling sederhana suatu synchronous bus, tiap interval ini merupakan suatu bus cycle dimana satu transfer data. Group 4 PTIK 09

Skema semacam itu diilustrasikan pada gambar , jalur alamat dan data dalam gambar ini dan gambar selanjutnya ditampilkan sebagai high dan low pada waktu yang sama. Group 4 PTIK 09

Synchronous Bus Transfer Multiple-Cycle Skema yang di deskripsikan di atas menghasilkan desain sederhana untuk antar muka perangkat. Akan tetapi, skema tersebut memiliki beberapa keterbatasan Untuk megatasi keterbatasan ini, kebanyakan bus menggabungkan sinyal kontrol yang menyatakan respon dari perangkat tersebut. Sinyal ini memberitahu master bahwa slave telah mengenali alamatnya dan telah siap untuk berpartisipasi dalam operasi data transfer. Bus tersebut juga memungkinkan untuk mengatur durasi periode data transfer untuk menyesuaikan dengan kebutuhan perangkat yang berpartisipasi. Untuk menyederhanakan proses ini, sinyal clock frekuensi tinggi digunakan sedemikan sehingga siklus transfer data lengkap akan mencapai beberapa clock cycle. Kemudian, jumlah clock cycle yang terlibat dapat bervariasi dari satu perangkat dengan perangkat yang lain. Group 4 PTIK 09

ASYNCHRONOUS BUS Skema alternatif untuk mengontrol transfer data pada bus berdasarkan pada penggunaan handshake antara master dan slave. Konsep handshake adalah generealisasi dari ide sinyal Slave-ready Secara prinsip, transfer data yang dikontrol oleh protokol handshake adalah sebagai berikut. Master meletakkan informasi alamat dan perintah pada bus. Kemudian mengindikasikan ke semua perangkat bahwa master telah menyelesaikan tugasnya dengan mengaktifkan jalur master-ready. Hal ini menyebabkan semua perangkat pada bus men-decode alamat tersebut. Slave yang dipilih melakukan operasi yang diminta dan memberitahu prosesor bahwa tugasnya telah selesai dengan mengaktifkan jalur slave-ready. Master menunggu slave-ready dinyatakan sebelum menghilangkan sinyalnya dari bus. Dalam hal operasi baca, master juga men-strobe data ke dalam input buffer-nya. Group 4 PTIK 09

Pilihan pada suatu desain tertentu melibatkan pertukaran antara berbagai faktor seperti: - Kesederhanaan antar muka perangkat. - Kemampuan untuk mengakomodasi antar muka perangkat yang menyatakan jumlah jeda yang berbeda. - Waktu total yang diperlukan untuk transfer bus. - Kemampuan untuk mendeteksi error yang dihasilkan dari pengalamatan perangkat yang tidak ada atau dari kegagalan antar muka. Group 4 PTIK 09

Sirkuit Antar Muka (Port) Suatu antar muka I/O terdiri dari sirkuit yang diperlukan untuk menghubungkan perangkat I/O ke bus computer, pada satu sisi antar muka kita memiliki sinyal bus untuk alamat, data, dan kontrol. Pada sisi yang lain kita memiliki jalur data dengan kontrol yang sesuai untuk mentransfer data antar muka dan perangkat I/O. Sisi ini disebut port, yang diklasifikasikan sebagai port paralel dan serial. Dalam hal port paralel, koneksi antar perangkat dan komputer menggunakan konektor multiple-pin dan kabel dengan banyak kawat, biasanya diatur dalam konfigurasi datar. Sirkuit pada kedua ujung relative sederhana, karena tidak ada kebutuhan untuk mengkovensi antara format serial dan paralel. Pengaturan ini cocok untuk perangkat yang secara fisik dekat dengan computer. Untuk jarak jauh, persoalan timing skew yang disebutkan sebelumnya membatasi kecepatan penggunaan data. Format serial lebih mudah dan cost-effective dengan memerlukan kabel yang lebih panjang. Group 4 PTIK 09

Menurut pembahasan suatu antar muka I/O melakukan hal berikut: 1.Menyediakan buffer penyimpanan untuk setidaknya satu word data (atau satu byte, dalam hal perangkat yang byte-oriented). 2.Berisi flag status yang dapat diakses oleh prosesor untuk menentukan apakah buffer penuh (untuk input) atau kosong (untuk out put). 3.Berisi sirkuit address- decoding untuk menentukan kapan antar muka tersebut dialamati oleh prosesor. 4.Menghasilkan sinyal timing yang sesuai yang diperlukan oleh skema kontrol bus. 5.Melakukan konversi format yang mungkin diperlukan untuk mentransfer data antar bus dan perangkat I/O, seperti konversi paralel-serial dalam port serial. Group 4 PTIK 09

1. Port Paralel Kita mendeskripsikan sirkuit untuk port input 8-bit dan port output 8-bit. Kemudian kita menggabungkan dua sirkuit tersebut untuk menunjukkan bagaimana desain antar muka general-purpose 8-bit parallel port. Kita mengasumsikan bahwa sirkuit antar muka dihubungkan dengan prosesor 32-bit yang menggunkan memory-mapped I/O dan protokol bus asyncroous. Group 4 PTIK 09

2. Port Serial Port serial digunakan untuk menghubungkan prosesor ke perangkat I/O yang memerlukan transmisi data satu bit tiap satu waktu. Fitur utama sirkuit antar muka untuk port serial adalah bahwa port tersebut mampu berkomunikasi dalam mode bit-serial pada sisi perangkat dan dalam mode bit-parallel pada sisi bus. Group 4 PTIK 09

Antar Muka Input Output Standar 1. Bus Peripheral Component Interconnect (PCI) Bus PCI adalah contoh yang baik dari sistem bus yang muncul dari kebutuhan standarisasi. Bus tersebut mendukung fungsi yang terdapat dalam bus prosesor tetapi dalam format tersetandarisasi yang lepas dari prosesor tertentu. Perangkat yang terkoneksi ke Bus PCI tampak bagi prosesor seakan dihubungkan secara langsung ke BUS prosesor. Perangkat tersebut diberi alamat dalam ruang alamat memori pada prosesor. Fitur penting yang dirintis oleh PCI adalah kemampuan Plug-and-Play untuk menghubungkan perangkat I/O. untuk menghubungkan perangkat baru, user cukup menghubungkan board antar muka perangkat ke bus tersebut. Software menangani bagian selanjutnya. Group 4 PTIK 09

Antar Muka Input Output Standar Transfer Data Bus mendukung tiga ruang alamat mandiri:memory, I/O, dan konfigurasi. Dua yang pertama adalah self explanatory. Ruang alamat I/O dimaksudkan untuk penggunaan dengan prosesor, seperti pentium, yang memiliki ruang alamat I/O terpisah. Group 4 PTIK 09

Antar Muka Input Output Standar Konfigurasi Perangkat Pada saat perangkat I/O dihubungkan dengan suatu computer, beberapa aksi diperlukan untuk mengkonfogurasi perangkat dan software yang berkomunikasi dengannya. Perangkat tersebut diberi alamat selama proses inisialisasi. Hal ini berarti selama operasi konfigurasi bus, perangkat tidak dapat diakses berdasarkan alamatnya, seakan perangkat tersebut belum memiliki alamat. Karenanya, ruang alamat konfigurasi menggunakan mekanisme yang berbeda. Group 4 PTIK 09

Antar Muka Input Output Standar Karakteristik Elektrik Bus PCI telah didefinisikan untuk beroperasi dengan suplai daya 5 atau 3.3 V. Motherboard mungkin didesain untuk beroperasi dengan kedua system signaling tersebut. Konektor pada board ekspansi didesain untuk memastikan bahwa konektor tersebut dapat dicolokkan hanya pada motherboard yang kompatibel. Group 4 PTIK 09

Antar Muka Input Output Standar 2.Bus SCSI (Small Computer System Interface) Standar bus SCSI telah mengalami banyak revisi, dan kemampuan transfer data telah meningkat sangat besar, hampir dua kali setiap tahun. SCSI-2 dan SCSI-3 telah didefinisikan dan masing-masing memiliki beberapa opsi. Bus SCSI memiliki 8 jalur data yang disebut narrow bus dan mentransfer data 1 byte pada satu waktu. Sebagai alternatif, bus wide SCSI memiliki 16 jalur data dan mentransfer data 16 bit pada satu waktu. Group 4 PTIK 09

Antar Muka Input Output Standar Sinyal Bus Sekarang kita mendeskripsikan operasi bus SCSI dari sudut pandang hardware. Sinyal bus diringkas pada Tabel 2 (ada pada copyan makalah). Arbitration Bus bebas pada saat sinyal BSY berada pada keadaan inactive (highvoltage). Kontroler apapun dapat merequest penggunaan bus tersebut pada saat bus tersebut berada dalam keadaan ini karena dua atau lebih kontroler dapat menghasilkan riquest pada saat yang sama, maka harus diterapkan skema arbitration. Kontroler me-request bus tersebut dengan menyatakan sinyal-BSY dan dengan menyatakan jalur data yang berhubungan dengannya untuk mengidentifikasi dirinya. Group 4 PTIK 09

Antar Muka Input Output Standar Selection Kontroler target yang dipilih merespon dengan menyatakan –BSY. Hal ini menunjukkan pada initiator bahwa koneksi yang di-request telah terbentuk, sehingga initiator dapat menghapus alamat dari jalur data. Proses selection telah selesai dan kontroler target (kontroler 5) menyatakan –BSY. Dari titik ini, kontroler 5 memiliki bus control, sebagaimana diperlukan untuk fase transfer informasi. Transfer Informasi Informasi yang ditranfer antara dua kontroler dapat berisi perintah dari initiator ke target, respon status dari target ke initiator, atau data yang sedang ditransfer kea tau dari perangkat I/O. Group 4 PTIK 09

Reselection Pada saat koneksi logika ditangguhkan dan taget siap untuk memulihkannya, maka target harus terlebih dahulu memperoleh control bus. Target memulia siklus arbitration, dan setelah memenangkan arbitration, target memilih kontroler initiator dengan cara yang tepat sama dengan yang dideskripsikan diatas. Tetapi dengan peranan target dan initiator dibalik, initiator sekarang menyatakan –BSY. Sebelum transfer data dapat dimulai, initiator harus menyerahkan control ke target. Group 4 PTIK 09

Antar Muka Input Output Standar 3. Universal Serial Bus (USB) Universal Serial Bus (USB) adalah standar bus serial untuk perangkat penghubung, biasanya kepada computer namun juga digunakan di peralatan lainnya seperti kontrol permainan, ponsel dan PDA. Sinergi antara komputer dan komunikasi adalah jantung revolusi teknologi informasi saat ini. Sistem komputer modern tampaknya melibatkan berbagai variasi perangkat seperti keyboard, mikrofon, kamera, speaker dan perangkat display. Group 4 PTIK 09

USB didesain untuk memenuhi beberapa tujuan utama: - Menyediakan sistem interkoneksi yang sederhana, low-cost, dan mudah digunakan yang dapat megatasi kesulitan karena terbatasnya jumlah port I/O pada suatu komputer. - Mengakomodasi karakteristik transfer data skala luas untuk perangkat I/O, termasuk koneksi telepon dan internet. - Meningkatkan kenyamanan user melalui mode operasi plug-and-play. Group 4 PTIK 09

Batasan Port Port paralel dan serial menyediakan titik koneksi general-purpose yang dapat digunakan untuk menghubungkan berbagai perangkat dari low- hingga medium-speed ke komputer. Karakteristik Perangkat Jenis perangkat yang dapat dihubungkan ke komputer meliputi fungionalitas dalam skala luas. Batasan kecepatan, volume, dan timing berhubungan dengan transfer data ke dan dari perangkat semacam itu sangat bervariasi. Group 4 PTIK 09

Plug-and-Play Dengan komputer menjadi bagian dari kehidupan sehari-hari, keberadaannya menjadi semakin transparan. Fitur plug-and-play berarti bahwa perangkat baru, seperti speaker tambahan dapat dihubungkan kapanpun pada saat system beroperasi. Sistem mendeteksi keberadaan perangkat baru ini secara otomatis, mengindentifikasi device-driver software yan tepat dari perangkat baru dan fasilitas lain yang diperlukan untuk melayani perangkat tersebut, dan membentuk alamat dan koneksi logika untuk meng-enable komunikasinya. Group 4 PTIK 09

Arsitektur USB Pembahasan di atas menunjuk pada kebutuhan akan sistem interkoneksi yang menggabungkan biaya renda, fleksibilitas, dan bandwidth data-transfer yang tinggi. Juga, perangkat I/O dapat diletakkan pada jarak tertentu dari komputer yang terhubung dengannya. Struktut pohon Universal Serial Bus Group 4 PTIK 09

Pengalamatan Pada pembahasan operasi input dan output sebelumnya, kita menjelaskan bahwa perangkat I/O biasanya diidentifikasi dengan menetapkan alamat memori yang unik untuknya. Sebenarnya, suatu perangkat biasanya memiliki beberapa lokasi addressable untuk meng-enable software mengirim dan menerima informasi kontrol dan status dan untuk mentransfer data. Protokol USB Semua informasi yan ditransfer melalui USB diatur di dalam paket, dimana suatu paket terdiri dari satu atau lebih byte informasi. Terdapat banyak tipe paket yang melakukan berbagai fungsi kontrol. Group 4 PTIK 09

Isochronous Traffic pada USB Salah satu tujuan utama USB adalah mendukung transfer data isochronous, seperti sampled voice, dalam cara sederhana. Perangkat yang menghasilkan atau menerima data isochronous memerlukan referensi waktu untuk mengontrol proses sampling. Untuk menyediakan referensi ini, transmisi melalui USB dibagi dalam frame dengan panjang yang setara. Karakteristik Elektrik Karakteristik elektrik yang digunakan untuk koneksi USB terdiri dari empat kawat. Dua digunakan untuk membawa daya, +5V dan Ground. Sehingga, hub atau perangkat I/O dapat langsung mendapat daya dari bus atau memiliki koneksi daya eksternal sendiri. Group 4 PTIK 09