organisasi input output.doc

5/28/2018 Organisasi Input Output.doc

1/12

Makalah

Organisasi Input/Output

Oleh:

Agung Dwi Rahmawan 2013103703111!

"RO#RAM $%&DI %'()I( I)*ORMA%I(A

*A(&+%A$ %'()I(

&)I,'R$I%A$ M&-AMMADI.A- MA+A)#

2013201!


2/12

Sistem komputer memiliki tiga komponen utama, yaitu : CPU, memori (primer dan

sekunder), dan peralatan masukan/keluaran (I/O devices) seperti printer, monitor, keyboard,

mouse, dan modem. Beberapa bab sebelumnya telah membahas CPU dan memori.

Modul /! merupakan peralatan antarmuka (interface) bagi sistem bus atau s"it#h sentral

dan mengontrol satu atau lebih perangkat peripheral. Modul /! tidak hanya sekedar modul

penghubung, tetapi sebuah piranti yang berisi logika dalam melakukan $ungsi komunikasi antara

peripheral dan bus komputer.

%da beberapa alasan kenapa piranti & piranti tidak langsung dihubungkan dengan bus

sistem komputer, yaitu :

Ber'ariasinya metode operasi piranti peripheral, sehingga tidak praktis apabila sistem

komputer herus menangani berbagai ma#am sisem operasi piranti peripheral tersebut.

e#epatan trans$er data piranti peripheral umumnya lebih lambat dari pada lau trans$erdata pada CPU maupun memori.

*ormat data dan panang data pada piranti peripheral seringkali berbeda dengan CPU,

sehingga perlu modul untuk menselaraskannya.

+ari beberapa alasan diatas, modul /! memiliki dua buah $ungsi utama, yaitu :

. Sebagai piranti antarmuka ke CPU dan memori melalui bus sistem.

-. Sebagai piranti antarmuka dengan peralatan peripheral lainnya dengan menggunakan

link data tertentu.

$istem Masukan (eluaran (mputer

Bagaimana modul /! dapat menalankan tugasnya, yaitu menembatani CPU dan

memori dengan dunia luar merupakan hal yang terpenting untuk kita ketahui. nti

mempelaari

sistem /! suatu komputer adalah mengetahui $ungsi dan struktur modul /!. Perhatikan gambar

. yang menyaikan model generik modul /!.

Model generik dari suatu modul I/O


3/12

*ungsi Mul I/O

Modul /! adalah suatu komponen dalam sistem komputer yang bertanggung a"ab

atas pengontrolan sebuah perangkat luar atau lebih dan bertanggung a"ab pula dalam

pertukaran data antara perangkat luar tersebut dengan memori utama ataupun dengan

register & register CPU. +alam me"uudkan hal ini, diperlukan antarmuka internal dengan

komputer (CPU dan memori utama) dan antarmuka dengan perangkat eksternalnya untuk

menalankan $ungsi & $ungsi pengontrolan.

*ungsi dalam menalankan tugas bagi modul /! dapat dibagi menadi beberapa

katagori, yaitu:

ontrol dan pe"aktuan.

omunikasi CPU.

omunikasi perangkat eksternal. Pembu$$eran data.

+eteksi kesalahan.

*ungsi kontrol dan pe"aktuan (control & timing) merupakan hal yang penting untuk

mensinkronkan kera masing & masing komponen penyusun komputer. +alam sekali "aktu CPU

berkomunikasi dengan satu atau lebih perangkat dengan pola tidak menentu dan ke#epatan

trans$er komunikasi data yang beragam, baik dengan perangkat internal seperti register &

register, memori utama, memori sekunder, perangkat peripheral. Proses tersebut bisa beralan

apabila ada $ungsi kontrol dan pe"aktuan yang mengatur sistem se#ara keseluruhan. Contoh

kontrol pemindahan data dari peripheral ke CPU melalui sebuah modul /! dapat meliputi

langkahlangkah berikut ini :

. Permintaan dan pemeriksaan status perangkat dari CPU ke modul /!.

-. Modul /! memberi a"aban atas permintaan CPU.

0. %pabila perangkat eksternal telah siap untuk trans$er data, maka CPU akan

mengirimkan perintah ke modul /!.

1. Modul /! akan menerima paket data dengan panang tertentu dari peripheral.

2. Selanutnya data dikirim ke CPU setelah diadakan sinkronisasi panang data dan

ke#epatan trans$er oleh modul /! sehingga paket & paket data dapat diterima CPU

dengan baik.

3rans$er data tidak akan lepas dari penggunaan sistem bus, maka interaksi CPU dan

modul /! akan melibatkan kontrol dan pe"aktuan sebuah arbitrasi bus atau lebih.


4/12

%dapun $ungsi komunikasi antara CPU dan modul /! meliputi proses & proses berikut :

Command Decoding, yaitu modul /! menerima perintah & perintah dari CPU yang

dikirimkan sebagai sinyal bagi bus kontrol. Misalnya, sebuah modul /! untuk disk

dapat menerima perintah: 4ead se#tor, S#an re#ord +, *ormat disk.

Data,pertukaran data antara CPU dan modul /! melalui bus data.

Status Reporting, yaitu pelaporan kondisi status modul /! maupun perangkat

peripheral, umumnya berupa status kondisiBusy atauReady. 5uga status berma#am

ma#am kondisi kesalahan (error).

Address Recognition,bah"a peralatan atau komponen penyusun komputer dapat

dihubungi atau dipanggil maka harus memiliki alamat yang unik, begitu pula pada

perangkat peripheral, sehingga setiap modul /! harus mengetahui alamat peripheral

yang dikontrolnya.Pada sisi modul /! ke perangkat peripheral uga terdapat komunikasi yang

meliputi komunikasi data, kontrol maupun status. Perhatikan gambar berikut :

Skema suatu perangkat peripheral

*ungsi selanutnya adalah buffering. 3uuan utama buffering adalah mendapatkan

penyesuaian data sehubungan perbedaan lau trans$er data dari perangkat peripheral dengan

ke#epatan pengolahan pada CPU. Umumnya lau trans$er data dari perangkat peripheral

lebih lambat dari ke#epatan CPU maupun media penyimpan.

*ungsi terakhir adalah deteksi kesalahan. %pabila pada perangkat peripheral terdapat

masalah sehingga proses tidak dapat dialankan, maka modul /! akan melaporkan

kesalahan tersebut. Misal in$ormasi kesalahan pada peripheral printer seperti: kertas tergulung,

pinta habis, kertas habis, dan lainlain. 3eknik yang umum untuk deteksi kesalahan adalah

penggunaan bit paritas.


5/12

$truktur Mul I/O

3erdapat berbagai ma#am modul /! seiring perkembangan komputer itu sendiri,

#ontoh yang sederhana dan $leksibel adalah ntel 6-22% yang sering disebut PP

(rogrammable erip!eral Interface). Bagaimanapun kompleksitas suatu modul /!,

terdapat kemiripan struktur, seperti terlihat pada gambar :

Blok diagram struktur modul I/O

%ntarmuka modul /! ke CPU melalui bus sistem komputer terdapat tiga saluran, yaitu

saluran data, saluran alamat dan saluran kontrol. Bagian terpenting adalah blok logika /!

yang berhubungan dengan semua peralatan antarmuka peripheral, terdapat $ungsi pengaturan

dan s"it#hing pada blok ini.

%eknik Masukan/(eluaran

3erdapat tiga buah teknik dalam operasi /!, yaitu: /! terprogram, interrupt"driven

/!, dan +M% (Direct #emory Access). etiganya memiliki keunggulan maupun

kelemahan, yang penggunaannya disesuaikan sesuai unuk kera masing & masing teknik.

I/O %erprgram

Pada /! terprogram, data saling dipertukarkan antara CPU dan modul /!. CPU

mengeksekusi program yang memberikan operasi /! kepada CPU se#ara langsung, seperti

pemindahan data, pengiriman perintah ba#a maupun tulis, dan monitoring perangkat.

elemahan teknik ini adalah CPU akan menunggu sampai operasi /! selesai dilakukan

modul /! sehingga akan membuang "aktu, apalagi CPU lebih #epat proses operasinya. +alam

teknik ini, modul /! tidak dapat melakukan interupsi kepada CPU terhadap proses & proses

yang diinteruksikan padanya. Seluruh proses merupakan tanggung a"ab CPU sampai operasi

lengkapdilaksanakan.


6/12

Untuk melaksanakan perintah & perintah /!, CPU akan mengeluarkan sebuah alamat

bagi modul /! dan perangkat peripheralnya sehingga terspesi$ikasi se#ara khusus dan

sebuah perintah /! yang akan dilakukan. 3erdapat empat klasi$ikasi perintah /!, yaitu:

. Perintah control$

Perintah ini digunkan untuk mengakti'asi perangkat peripheral dan memberitahukan tugas

yang diperintahkan padanya.

-. Perintah test$

Perintah ini digunakan CPU untuk mengui berbagai kondisi status modul /! dan

peripheralnya. CPU perlu mengetahui perangkat peripheralnya dalam keadaan akti$ dan

siap digunakan, uga untuk mengetahui operasi & operasi /! yang dialankan serta

mendeteksi kesalahannya.

0. Perintah read$Perintah pada modul /! untuk mengambil suatu paket data kemudian menaruh dalam

bu$$er internal. Proses selanutnya paket data dikirim melalui bus data setelah teradi

sinkronisasi data maupun ke#epatan trans$ernya.

1. Perintah %rite$

Perintah ini kebalikan dari read. CPU memerintahkan modul /! untuk mengambil data

dari bus data untuk diberikan pada perangkat peripheral tuuan data tersebut.

+alam teknik /! terprogram, terdapat dua ma#am inplementasi perintah /! yang

tertuang dalam instruksi /!, yaitu: memory"mapped I/O dan isolated I/O. +alam memory"

mapped I/O, terdapat ruang tunggal untuk lokasi memori dan perangkat /!. CPU

memperlakukan register status dan register data modul /! sebagai lokasi memori dan

menggunakan instruksi mesin yang sama untuk mengakses baik memori maupun perangkat /!.

onskuensinya adalah diperlukan saluran tunggal untuk pemba#aan dan saluran

tunggal untuk penulisan. euntungan memory"mapped I/O adalah e$isien dalam pemrograman,

namun memakan banyak ruang memori alamat. +alam teknik isolated I/O, dilakukan

pemisahan ruang pengalamatan bagi memori dan ruang pengalamatan bagi /!. +engan teknik

ini diperlukan bus yang dilengkapi dengan saluran pemba#aan dan penulisan memori ditambah

saluran perintah output. euntungan isolated I/O adalah sedikitnya instruksi /!.


7/12

Interrupt Dri4en I/O

3eknik interrupt & dri'en /! memungkinkan proses tidak membuang & buang

"aktu.Prosesnya adalah CPU mengeluarkan perintah /! pada modul /!, bersamaan perintah

/! dialankan modul /! maka CPU akan melakukan eksekusi perintah & perintah lainnya.

%pabila modul /! telah selesai menalankan instruksi yang diberikan padanya akan melakukan

interupsi pada CPU bah"a tugasnya telah selesai.

+alam teknik ini kendali perintah masih menadi tanggung a"ab CPU, baik

pengambilanperintah dari memori maupun pelaksanaan isi perintah tersebut. 3erdapat

selangkah kemauan dari teknik sebelumnya, yaitu CPU melakukan multitasingbeberapa

perintah sekaligus sehingga tidak ada "aktu tunggu bagi CPU.

Cara kera teknik interupsi di sisi modul /! adalah modul /! menerima perintah, misal

read. emudian modul /! melaksanakan perintah pemba#aan dari peripheral dan meletakkanpaket data ke register data modul /!, selanutnya modul mengeluarkan sinyal interupsi ke CPU

melalui saluran kontrol. emudian modul menunggu datanya diminta CPU. Saat permintaan

teradi, modul meletakkan data pada bus data dan modul siap menerima perintah selanutnya.

Pengolahan interupsi saat perangkat /! telah menyelesaikan sebuah operasi /! adalah

sebagai berikut :

. Perangkat /! akan mengirimkan sinyal interupsi ke CPU.

-. CPU menyelesaikan operasi yang sedang dialankannya kemudian merespon interupsi.

0. CPU memeriksa interupsi tersebut, kalau 'alid maka CPU akan mengirimkan sinyal

acno%ledgment ke perangkat /! untuk menghentikan interupsinya.

1. CPU mempersiapkan pengontrolan trans$er ke routine interupsi. 7al yang dilakukan

adalah menyimpan in$ormasi yang diperlukan untuk melanutkan operasi yang tadi

dialankan sebelum adanya interupsi. n$ormasi yang diperlukan berupa:

a. Status prosesor, berisi register yang dipanggil PS8 (program status %ord).

b. 9okasi intruksi berikutnya yang akan dieksekusi.

n$ormasi tersebut kemudian disimpan dalam sta#k pengontrol sistem.

2. emudian CPU akan menyimpan PC (program counter) eksekusi sebelum interupsi ke

sta#k pengontrol bersama in$ormasi PS8. Selanutnya mempersiapkan PC untuk

penanganan interupsi.

. Selanutnya CPU memproses interupsi sempai selesai.

. %pabila pengolahan interupsi selasai, CPU akan memanggil kembali in$ormasi yang

telah disimpan pada sta#k pengontrol untuk meneruskan operasi sebelum interupsi.


8/12

3erdapat berma#am teknik yang digunakan CPU dalam menangani program interupsi

ini,diantaranya :

#ultiple Interrupt 'ines.

Soft%are poll.

Daisy C!ain.

Arbitrasi bus.

3eknik yang paling sederhana adalah menggunakan saluran interupsi berumlah banyak

(#ultiple Interrupt 'ines) antara CPU dan modulmodul /!. ;amun tidak praktis untuk

menggunakan seumlah saluran bus atau pin CPU ke seluruh saluran interupsi modulmodul

/!.

%lternati$ lainnya adalah menggunakansoft%are poll. Prosesnya, apabila CPU

mengetahui adanya sebuah interupsi, maka CPU akan menuu ke routine layanan interupsi yangtugasnya melakukan poll seluruh modul /! untuk menentukan modul yang melakukan interupsi.

erugiansoft%are poll adalah memerlukan "aktu yang lama karena harus mengidenti$ikasi

seluruh modul untuk mengetahui modul /! yang melakukan interupsi.

3eknik yang lebih e$isien adalah daisy c!ain, yang menggunakan !ard%are poll. Seluruh

modul /! tersambung dalam saluran interupsi CPU se#ara melingkar (c!ain). %pabila ada

permintaan interupsi, maka CPU akan menalankan sinyal acno%ledge yang beralan pada

saluran interupsi sampai menumpai modul /! yang mengirimkan interupsi.

3eknik berikutnya adalah arbitrasi bus. +alam metode ini, pertama & tama modul

/! memperoleh kontrol bus sebelum modul ini menggunakan saluran permintaan interupsi.

+engan demikian hanya akan terdapat sebuah modul /! yang dapat melakukan

interupsi.

"engntrl Interrupt Intel 526A

ntel mengeluarkan #hips 6-2


9/12

Pemakaian pengontrol interupsi 622


10/12

Bagian kanan dari blok diagram ntel 6-22% adalah -1 saluran antarmuka luar, terdiri

atas 6 bit port %, 6 bit port B, 1 bit port C% dan 1 bit port CB. Saluran tersebut dapat diprogram

dari mikroprosesor 6=6 dengan menggunakan register kontrol untuk menentukan berma#am

ma#am mode operasi dan kon$igurasinya. Bagian kiri blok diagram merupakan inter$a#e internal

dengan mikroprosesor 6=6. Saluran ini terdiri atas 6 bus data dua arah (+= & +), bus alamat,

dan bus kontrol yang terdiri atas saluran C7P S?9?C3, 4?%+, 843?, dan 4?S?3.

Pengaturan mode operasi pada register kontrol dilakukan oleh mikroprosesor., Pada

Mode =, ketiga port ber$ungsi sebagai tiga port /! 6 bit. Pada mode lain dapat port % dan port B

sebagai port /! 6 bit, sedangkan port C sebagai pengontrol saluran port % dan B.

PP ntel 6-22% dapat diprogram untuk mengontrol berbagai peripheral sederhana.

>ambar memperlihatkan #ontoh penggunaan 6-22% untuk modul /! eyboard dan display.

Interface kayboard dan display dengan Intel 8255A

Diret Memr; Aess


11/12

Prinsip kera +M% adalah CPU akan mendelegasikan kera /! kepada +M%, CPU

hanya akan terlibat pada a"al proses untuk memberikan instruksi lengkap pada +M% dan akhir

proses saa. +engan demikian CPU dapat menalankan proses lainnya tanpa banyak

terganggu dengan interupsi. Blok diagram modul +M% terlihat pada gambar berikut :

onfigurasi modul !MA

+alam melaksanakan trans$er data se#ara mandiri, +M% memerlukanpengambilalihan kontrol bus dari CPU. Untuk itu +M% akan menggunakan bus bila CPU tidak

menggunakannya atau +M% memaksa CPU untuk menghentikan sementara penggunaan bus.

3eknik terakhir lebih umum digunakan, sering disebut cycle"stealing, karena modul

+M% mengambil alih siklus bus. Penghentian sementara penggunaan bus bukanlah bentuk

interupsi, melainkan hanyalah penghentian proses sesaat yang berimplikasi hanya pada

kelambatan eksekusi CPU saa. 3erdapat tiga buah kon$igurasi modul +M% seperti yang terlihat

pada gambar .6.

"erangkat 'ksternal

Mesin komputer akan memiliki nilai apabila bisa berinteraksi dengan dunia luar. 9ebih

dari itu, komputer tidak akan ber$ungsi apabila tidak dapat berinteraksi dengan dunia luar. %mbil

#ontoh saa, bagaimana kita bisa menginstruksikan CPU untuk melakukan suatu operasi apabila

tidak ada keyboard. Bagaimana kita melihat hasil kera sistem komputer bila tidak ada monitor.

eyboard dan monitor tergolang dalam perangkat eksternal komputer.

Perangkat eksternal atau lebih umum disebutperip!eral tersambung dalam sistem CPU

melalui perangat pengendalinya, yaitu modul /! seperti telah dielaskan sebelumnya.


12/12

9ihat kembali gambar Se#ara umum perangkat eksternal diklasi$ikasikan menadi 0 katagori:

*uman Readable, yaitu perangkat yang berhubungan dengan manusia sebagai

pengguna komputer. Contohnya: monitor, keyboard, mouse, printer, oysti#k, disk

dri'e.

#ac!ine readable, yaitu perangkat yang berhubungan dengan peralatan. Biasanya

berupa modul sensor dan tranduser untuk monitoring dan kontrol suatu peralatan atau

sistem.

Communication, yatu perangkat yang berhubungan dengan komunikasi arak auh.

Misalnya: ;C dan modem.

Pengklasi$ikasian uga bisa berdasarkan arah datanya, yaitu perangkat output, perangkat

input dan kombinasi outputinput. Contoh perangkat output: monitor, proyektor dan printer.Perangkat input misalnya: keyboard, mouse, oysti#k, s#anner, mark reader, bar #ode reader.

organisasi input output.doc

Documents