SISTEM OPERASI Pertemuan 7 : Manajemen Perangkat Input/Output

Presentasi berjudul: "SISTEM OPERASI Pertemuan 7 : Manajemen Perangkat Input/Output"— Transcript presentasi:

1 SISTEM OPERASI Pertemuan 7 : Manajemen Perangkat Input/Output
Pengenalan tentang konsep I/O dan mekanisme pengelolaan I/O Disusun oleh : Silvester Dian Handy Permana, S.T., M.T.I. Fakultas Telematika, Universitas Trilogi

2 OUTLINE Manajemen Perangkat I/O Organisasi Sistem I/O
Perangkat Keras I/O Perangkat Lunak I/O

3 Manajemen Device Overview Tugas sistem operasi:
Mengontrol operasi-operasi piranti I/O pada sistem komputer dalam pengambilan data masukan (Contoh: keyboard) mengontrol operasi piranti I/O dengan mengirimkan instruksi ataupun memeriksa status piranti I/O bersangkutan (Contoh: printer) menyediakan antarmuka yang mudah dan seragam untuk operasi-operasi I/O serta menyembunyikan detail perbedaan operasi antar piranti I/Omengelola perangkat keras dan juga perangkat lunak dari sistem I/O

4 Organisasi Sistem I/O Secara fisik, organisasi sistem I/O pada sistem komputer: Piranti I/O (Device) Terdapat beragam jenis piranti I/O yang tersambung ke sistem komputerkomponen mekanik & elektris Contoh: monitor, keyboard, mouse, printer, scanner Device controller (adapter) berfungsi sebagai antarmuka antara piranti I/O dengan sistem internal komputer Bus I/O Bus I/O ( bus data, alamat dan kontrol) berfungsi menghubungkan device controller dengan elemen internal komputer seperti prosesor dan memori bus I/O lanjutan atau ekspansi (bus parallel, serial , PS2) untuk berkomunikasi dengan piranti I/O yang bersifat mudah dipindah-pindahkan (movable)

5

6 Organisasi Sistem I/O-2
Sistem perangkat lunak I/O dirancang dalam struktur berlapis: Lapisan intterupt handler menangani terjadinya interupsi dan pengalihan eksekusi ke rutin penanganan interupsi, interrupt handler, yang bersesuaian Lapisan device driver mengimplementasi secara khusus rincian operasi dari masing-masing jenis pengendali piranti I/O atau device controller. Lapisan device driver merupakan abstraksi terhadap operasi piranti I/O yang sangat beragam dan menyediakan antarmuka yang seragam untuk piranti I/O yang sejenis Lapisan subsistem I/O atau Kernel I/O menyediakan antarmuka atau fungsi I/O yang generik bagi komponen lain sistem operasi maupun aplikasi Lapisan Pustaka I/O aplikasi mengimplementasi pustaka pengaksesan I/O atau API (Application Programming Interface) bagi aplikasi untuk melakukan operasi I/O

7 Perangkat Keras I/O Piranti I/O
Piranti I/O dapat dikelompokkan berdasarkan karakteristik: Modus transfer data Modus transfer per karakter atau per blok Contoh: Keyboard (per karakter), disk magnetik (per blok) Metode akses Metode akses sekuensial atau acak Contoh: modem (sekuensial), CD ROM& disk (acak) Jadwal transfer Piranti I/O sinkron atau asinkron Contoh: tape disk (sinkron), keyboard (asinkron)

8 Perangkat Keras I/O - 2 Piranti I/O
Piranti I/O dapat dikelompokkan berdasarkan karakteristik (2): Sharing Piranti I/O terdedikasi (dedicated) atau dapat digunakan bersama (shared) Contoh: tape disk (dedicated), keyboard (shared) Kecepatan akses Latency: waktu tunggu di antrian, waktu untuk menunggu kesiapan piranti I/O seek time: yaitu waktu untuk mencari lokasi data transfer rate: yaitu kecepatan transmisi data dari/ke memori, serta waktu tunda antara operasi yang satu dengan operasi berikutnya Modus operasi I/O Piranti I/O read-only, write-only, read-write Contoh: CDROM (read only), graphic controller (write only), disk/piranti penyimpan (read-write)

9 Perangkat Keras I/O - 3 Piranti I/O
Penggolongan piranti I/O berdasarkan karakteristiknya

10 Perangkat Keras I/O - 4 Piranti I/O
Variasi kecepatan berbagai piranti I/O

11 Perangkat Keras I/O - 5 Piranti I/O
Piranti I/O dapat dibedakan berdasarkan fungsionalitas: Piranti antar muka pengguna piranti yang menjembatani interaksi langsung antara pengguna, umumnya manusia, dengan sistem komputer  piranti input (keyboard, mouse, scanner) dan output (monitor, printer) Piranti transmisi piranti yang berfungsi untuk mentransmisikan data secara internal maupun eksternal ke perangkat komputasi lainnya Contoh: NIC (Network Interface Card) dan Modem Piranti penyimpanan data piranti yang berfungsi untuk penyimpanan data Contoh: piringan magnetis (harddisk), flash memory, CDROM, DVDROM serta floppy disk

12 Perangkat Keras I/O - 6 Device Controller
merupakan bagian dari organisasi fisik sistem I/O yang berfungsi sebagai pengendali digital terhadap piranti I/O dan juga bertanggung jawab atas komunikasi data antara piranti I/O dengan sistem internal komputer Device controller disisi perangkat keras dan device driver disisi perangkat lunak Device controller dapat berupa suatu kartu rangkaian digital ataupun chipset yang ditempatkan pada rangkaian induk sistem komputer, mainboard, ataupun di piranti I/O Port controller merupakan device controller khusus yang mengatur pengiriman data antara bus I/O internal, misalnya PCI bus, dengan bus I/O eksternal, seperti bus paralel, bus serial dan bus USB contoh device controller seperti graphics controller, IDE disk controller, SCSI controller, serial port controller serta paralel port controller

13 Perangkat Keras I/O – 7 Bus I/O
Bus I/O terdiri atas bus data, alamat dan kontrol dan berfungsi menghubungkan device controller dengan elemen internal komputer seperti prosesor dan memori Bus ekspansi untuk menghubungkan sistem internal komputer dengan piranti I/O. Contoh bus ekspansi adalah bus IDE, SCSI, bus serial, paralel dan usb. Komunikasi data lewat bus khusus ini masing-masing diatur oleh sebuah port controller. Secara fisik bus ekspansi diatas umumnya berbentuk kabel, sedangkan port controller berupa kepingan chipset pada mainboard.

14 Perangkat Keras I/O – 8 Pengalamatan Piranti I/O
Dua macam metoda untuk memberi alamat pada piranti I/O: Direct-mapped I/O addressing, piranti I/O memiliki ruang alamat yang terpisah dari alamat memori. Jadi sistem komputernya akan memiliki ruang alamat memori dan ruang alamat piranti I/O yang berdiri sendiri-sendiri. Memory-mapped I/O addressing, piranti I/O memiliki alamat yang merupakan bagian dari ruang alamat memori secara global. Dalam model ini, bagian tertentu dari ruang alamat memori yang dialokasi khusus sebagai alamat dari piranti-piranti I/O.

15 Perangkat Keras I/O – 9 Pengalamatan Piranti I/O
Contoh pemberian alamat pada piranti I/O dengan memakai direct-mapped I/O

16 Perangkat Keras I/O – 10 Metode Transfer Data
Metode untuk menangani transfer data: Programmed I/O atau Pooling Prosesor bertanggung jawab atas: pemeriksaan atas selesainya operasi transfer data yang dilakukan oleh device controller pemindahan data dari atau ke memori utama Prosesor memberikan instruksi transfer data ke device controller dan harus memeriksa terus menerus status device controller untuk mengetahui kesiapan transfer data ke memori utama Pemindahan data ke memori perlu dikendalikan oleh prosesor karena device controller tidak punya kendali dan hak akses langsung terhadap jalur ke memori utama. Teknik ini sangat tidak efisien untuk transfer blok data yang besar.

17

18 Perangkat Keras I/O – 11 Metode Transfer Data
Interrupt –Driven I/O Prosesor hanya bertanggung jawab atas pemindahan data ke atau dari memori utama Prosesor tidak perlu memeriksa ketersediaan data ke device controller, justru device controller yang akan mengeluarkan sinyal interupsi ke prosesor jika data sudah tersedia untuk disalinkan ke memori utama Begitu menerima sinyal interupsi dari device controller, prosesor akan menunda eksekusi proses yang sedang berlangsung dan mengalihkan eksekusi ke rutin penanganan interupsi yang selanjutnya akan memindahkan data ke memori utama

19

20 Perangkat Keras I/O – 12 Metode Transfer Data
DMA (Direct Memori Access) Metode transfer ini membebaskan prosesor sepenuhnya dari pengontrolan transfer data I/O DMA controller yang memiliki kendali atas bus internal dan jalur ke memori utama. Jika data sudah ditransfer ke memori utama, DMA controller akan menginterupsi prosesor sebagai informasi bahwa data I/O yang diminta oleh proses sebelumnya telah tersedia di memori utama.

21

22 Perangkat Keras I/O – 13 Metode Transfer Data

23 Perangkat Lunak I/O Tujuan perancangan perangkat lunak I/O:
Device independece Tujuan ini dicapai dengan membangun lapisan bawah perangkat lunak sistem I/O, yaitu interupt handler dan device driver , sedemikian rupa sehingga lapisan perangkat lunak I/O diatasnya tidak membutuhkan pengetahuan tentang rincian operasi piranti I/O yang sangat beragam. Uniform Naming Tujuan yang hendak dicapai adalah penamaan yang seragam untuk berkas yang disimpan diberbagai jenis media penyimpan yang berbeda. Error Handling Tujuan lain yang ingin dicapai adalah bagaimana menangani kesalahan, terutama kesalahan baca, yang ditemui dalam operasi I/O. Kesalahan ditangani pada semua lapisan perangkat lunak sistem I/O.

24 Perangkat Lunak I/O - 2 Transfer Sinkron vs Asinkron
Pada transfer data asinkron, prosesor memulai transfer data dan menjalankan proses lainnya sampai mendapat sinyal bahwa operasi transfer data sudah selesai. Begitu sinyal diterima, prosesor baru memproses atau menyelesaikan penanganan transfer data tersebut. Kebanyakan piranti I/O menggunakan transfer data asinkron. Pada transfer sinkron, prosesor akan berhenti sampai data yang diperlukan tersedia di buffer memori.

25 Perangkat Lunak I/O - 3 Shareable vs dedicated device
Suatu piranti I/O dikatakan shareable jika dapat digunakan oleh beberapa pengguna pada saat bersamaan. Contohnya adalah pembacaan berkas-berkas yang terdapat pada suatu disk oleh sejumlah pengguna komputer secara bersamaan. piranti I/O yang dedicated, hanya satu pengguna yang dapat menggunakan piranti I/O pada suatu waktu sampai tugasnya selesai. Contohnya adalah piranti printer.

26 Perangkat Lunak I/O - 4 Komponen perangkat lunak sistem I/O pada sistem komputer: Lapisan intterupt handler untuk mencapai operasi I/O yang asinkron menangani terjadinya interupsi dan pengalihan eksekusi ke rutin penanganan interupsi, interrupt handler, yang bersesuaian Fasilitas interupsi memungkinkan transfer data piranti I/O dilakukan secara asinkron, sehingga prosesor tidak harus idle selama terjadi operasi I/O. Proses yang melakukan transfer data I/O akan beralih ke status blocked selama transfer data I/O berlangsung dan prosesor dapat dialokasikan ke proses lain

27 Perangkat Lunak I/O - 5 Lapisan device driver
membantu perangkat lunak sistem I/O untuk mencapai ketidak tergantungan dengan keberagaman piranti I/O Lapisan device driver mengimplementasi secara khusus rincian operasi dari masing-masing jenis pengendali piranti I/O atau device controller setiap device controller akan ditangani oleh suatu device driver yang khusus. Lapisan device driver merupakan abstraksi terhadap operasi piranti I/O yang sangat beragam dan menyediakan antarmuka yang seragam untuk piranti I/O yang sejenis.

28 Perangkat Lunak I/O - 6 Lapisan subsistem I/O atau Kernel I/O
Lapisan kernel I/O mengimplementasi fungsi-fungsi manajemen sistem I/O yang bersifat umum dan tidak tergantung pada spesifikasi dan arsitektur dari sistem komputernya. Lapisan ini menyediakan antarmuka atau fungsi I/O yang generik bagi komponen lain sistem operasi maupun aplikasi. Fungsi-fungsi yang diimplementasi oleh lapisan subsistem I/O antara lain fungsi penamaan piranti I/O, proteksi, pelaporan kesalahan.

29 Perangkat Lunak I/O - 7 Lapisan Pustaka I/O aplikasi
Lapisan ini mengimplementasi pustaka pengaksesan I/O atau API (Application Programming Interface) bagi aplikasi untuk melakukan operasi I/O. Lapisan ini memudahkan pemrogram aplikasi, karena pengaksesan ke berbagai macam piranti yang berbeda menggunakan operasi (primitive) yang sama contohnya pustaka WIN32 sub system yang menyediakan API untuk operasi I/O dan juga operasi grafis pada sistem operasi keluarga Windows.

30 Mind Mapping Session

31 QA