sistem input output

BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang

Pada dasarnya, tugas utama komputer adalah processing dan I/O (Input dan Output). Bahkan, sebagian besar waktunya digunakan untuk mengolah I/O sedangkan processing hanya bersifat insidental. Jadi, pada konteks I/O, peranan sistem operasi adalah mengatur dan mengontrol perangkat I/O dan operasi I/O. Perangkat I/O sangat bervariasi. Oleh karena itu, bagaimana cara mengontrol mengontrol perangkat-perangkat perangkat-perangkat tersebut mendapat perhatian besar dalam organisasi komputer. komputer. Bayangkan, perangkat perangkat I/O yang sangat sa ngat banyak jumlahnya dan setiap perangkat memiliki fungsi dan kecepatan sendiri-sendiri, tentunya memerlukan metode yang berbeda pula. Oleh karena itu, dikenal klasifikasi perangkat I/O menjadi perangkat blok dan perangkat karakter, walaupun ada perangkat yang tidak termasuk ke dala m satupun dari kedua golongan ini. Perangkat terhubung ke komputer melalui port, diatur oleh device controller dan berkomunikasi berkomunikasi dengan prosesor pros esor dan perangkat lain melalui bus. Perangkat P erangkat berkomunikasi berkomunikasi dengan prosesor melalui dua pendekatan ya itu memory mapped dan instruksi I/O langsung. Bila prosesor ingin mengakses suatu perangkat, dia akan terus mengecek perangkat untuk mengetahui mengetahui statusnya, apakah mengizinkan untuk diakses. Cara ini dilakukan berulang-ulang yang disebut dengan polling. Sedangkan bila perangkat ingin memberitahu prosesor ketika siap diaks es, maka perangkat akan menggunakan interupsi. Kedua cara ini mempunyai kelebihan dan kelemahan masing-masing. Adanya Direct Memory Access (DMA) dapat mengurangi mengurangi beban CPU karena tterjadinya erjadinya transfer data antara perangkat dan memori tanpa melalui CPU.

Trusted by over 1 million members

Try Scribd FREE for 30 days to access over 125 million titles without ads or interruptions! Start Free Trial Cancel Anytime.









1.2. Tujuan Tujuan

dari penulisan makalah ini antara lain :

1. Melengkapi tugas pengganti mid mata kuliah Arsitektur Komputer.

mengenai sistem input/ output. 2. Mengetahui sejauh mana pengetahuan mahasiswa mengenai 3. Menambah wawasan berpikir mahasiswa mengenai sistem input / output.

1.3.Batasan

Mengingat banyaknya point ± point dari materi input/ output serta keterbatasan kemampuan, waktu dan biaya, sehingga yang menjadi pokok ± pokok batasan batasa n adalah adala h pada hal - hal berikut : 1. Penjelasan singkat mengenai sistem input / output. 2. Beberapa teknik dalam operasi input/ output.









BAB II LANDASAN TEORI Modul I/O merupakan peralatan antarmuka (interface (interface)) bagi sistem bus atau switch sentral dan mengontrol mengontrol satu ata u lebih perangkat peripheral. Modul Modul I/O tidak hanya sekedar modul penghubung, penghubung, tetapi sebuah piranti yang berisi logika dalam melakukan fungsi komunikasi antara peripheral dan bus komputer.

3.1.

Perangkat Perangkat External

y

Disebut juga peripheral

y

Ada perangkat pengendalinya (Modul I/O)

y

Memiliki nilai apabila bisa berinteraksi dengan dunia luar

y

Tidak

3.2.

akan berfungsi apabila tidak dapat berinteraksi dengan dunia luar

Modul

y

modul Input/ Output

Merupakan peralatan antarmuka (interface) bagi sistem bus bus atau switch sentral dan mengontrol satu atau lebih perangkat peripheral.

y

Tidak

hanya sekedar modul penghubung, tetapi sebuah piranti yang berisi logika

dalam melakukan fungsi komunikasi antara peripheral dan bus komputer

3.3.

Input/ Output Terpr ogram

y

Data saling dipertukarkan antara CPU dan modul I/O.

y

CPU mengeksekusi program yang memberikan operasi I/O kepada CPU secara langsung. o

Pemindahan data









3.4.

Interupt Driven Input/ Output

Masalah yang di jumpai pada I/O terprogram adalah bahwa CPU harus menunggu modul I/O yang diinginkan agar siap baik untuk menerima maupun mengirimkan data dalam waktu yang relatif la ma. Pada saat menunggu,CPU menunggu,CPU harus berulang-ulang menanyakan status modul I/O. Akibatnya tingkat kerja keseluruhan sistem mengalami penurunan sistem. Teknik

interrupt ± driven I/O memungkinkan proses tidak membuang ± buang

waktu. Prosesnya adalah CPU CP U mengeluarkan perintah I/O pada modul I/O, bersamaan perintah I/O dijalankan modul I/O maka CPU akan melakukan eksekusi perintah ± perintah lainnya. Apabila modul I/O telah selesai menjalankan instruksi yang diberikan padanya akan melakukan interupsi pada CPU bahwa tugasnya telah selesai

3.5.

Direct Memory Acces

Direct memory access (DMA) adalah adala h suatu alat pengendali khusus disediakan disediakan untuk memungkinkan memungkinkan transfes blok data langsung antar perangkat eksternal dan memori utama, tanpa intervensi terus menerus dari prosesor. Prinsip kerja DMA adalah ada lah CPU akan mendelegasikan kerja I/O kepada DM A, CPU hanya akan terlibat pada awal a wal proses untuk memberikan instruksi lengkap pada DMA dan akhir proses saja. Dengan demikian CPU dapat menjalankan proses lainnya tanpa banyak terganggu t erganggu dengan interupsi.

3.6.

Saluran Input/ Output

Merupakan sebuah prosesor khusus dengan kemampuan terbatas yang disusun untuk interface beberapa piranti I/O ke memori.









3.7.

Peralatan Masukkan Dan Keluaran

Dalam kinerja komputer pasti memiliki s uatu perangkat atau peralatan untuk melaksanakan proses input dan output. Peralatan tersebut tersebut terbagi atas dua jenis yaitu masukkan dan keluaran y

Alat masukan (input (input device), device ), adalah alat yang digunakan untuk menerima masukan yangg dapat berupa berupa masukan data ataupun masukan program.

y

Ouput yang dihasilkan dari pengolahan pengolahan data dapat digolongkan digolongkan ke dalam 3 bentuk tulisan (huruf, kata, angka, karakter dan simbol- simbol khusus), image (grafik atau gambar) ga mbar) maupun maupun suara









BAB III ANALISIS

3.1.

Perangkat Perangkat Eksternal

Mesin komputer komputer akan memiliki nilai apabila bisa berinteraksi dengan dunia luar. Lebih dari itu, komputer tidak aka n berfungsi apabila tidak dapat berinteraksi dengan dunia luar. Ambilcontoh saja, bagaimana kita bisa menginstruksikan menginstruksikan CPU untuk melakukan suatu operasi operasi apabila tidak ada keyboard. Bagaimana kita melihat hasil kerja sistem komputer bila tidak ada monitor. Keyboard dan monitor monitor tergolang dalam perangkat eksternal komputer. komputer. Perangkat eksternal atau lebih umum disebut peripheral disebut peripheral tersambung tersambung dalam sistem CPU melalui perangat pengendalinya, yaitu modul I/O seperti telah dijelaska n sebelumnya. sebelumnya. Secara umum perangkat eksternal diklasifikasikan menjadi 3 katagori:

y

uman H uman

Readable, Readable, yaitu perangkat yang berhubungan dengan manusia sebagai

pengguna komputer. Contohnya: monitor, keyboard, mouse, printer, joystick, disk drive. y

achine readable, readable , M achine

yaitu perangkat yang berhubungan dengan peralatan. Biasanya

berupa modul sensor dan tranduser untuk monitoring dan kontrol suatu peralatan atau sistem. y

Communication,

yatu perangkat yang berhubungan dengan komunikasi jarak jauh.

Misalnya: NIC dan modem.

Pengklasifikasian juga bisa berdasarkan arah data nya, yaitu perangkat output, perangkat input dan kombinasi output-input. Contoh perangkat output: monitor, proyektor dan printer. Perangkat input misalnya: keyboard, mouse, joystick, scanner, mark reader, bar bar code reader. rea der. Perangkat Perangka t eksternal dihubungkan dengan komputer











Saluran - saluran Alamat Bus Saluran ± saluran Data

Saluran ± saluran Kontrol

MODUL I / O Link ke Perangkat Gambar 6.1. Model generik dari suatu modul I / O

Link digunakan untuk pertukaran kontrol, status, dan data a ntara modul I/O sering kali disebut sebagai perangkat peripheral, atau untuk mudahnya disebut peripheral. Secara umum, perangkat ekseternal dijelaskan pada Ga mbar. mbar. 6.2.

Kontrol

Status

Data ( bit )

Dari

ke

Dari dan ke

Control

Buffer









Interface ke modul I/O adalah dalam da lam bentuk signal-signal kontrol, kontrol, status, dan data. Data berbentuk sekumpulan bit untuk dikirimkan ke modul I/O atau diterima dari modul I/O.

Contr ol

Signal menentukan Signal menentukan fungsi-fungsi fungsi-fungsi yang akan dilakukan

perangkat, seperti mengirimkan data ke modul I/O ( INPU T atau READ ), menerima data dari modul I/O ( OU TPUT / WRITE ), report status, atau membentuk fungsi kontrol tertentu ke perangkat ( misalnya, posisi head disk ). Signal status menandai status perangkat. Misalnya READY / NO T READY untuk menunjukkan kesiapan perangkat untuk mengirimkan data. Contr ol l o gic

berkaitan dengan perangkat yang mengontrol operasi perangkat

dalam memberikan respons yang berasal dari modul I/O. Transducer mengubah data dari energi listrik menjadi energi lain selama berlangsungnya output dan dari bentuk energi tertentu menjadi energi listrik selamat berlangsungnya berlangsungnya input. Umumnya, suatu buffer buffer dikaitkan dikaitka n dengan transducer untuk menampung sementara sementara data yang ditransfer di antara modul I/O dan dunia luar. Ukuran bufer yang umum adalah adala h 8 hingga 16 16 bit.

3.2.

Modul

± modul Input / Output

Fungsi Modul

Modul I / O merupakan suatu entiti di dalam komputer yang bertanggung jawab atas pengontrol sebuah perangkat eksternal atau lebih dan untuk pertukaran data antara perangkat-perangkat tersebut dengan memori utama dan ata u registerregister-











Deteksi Error

Dalam periode waktu tertentu, CPU dapat berkomunikasi dengan satu buah atau lebih perangkat dengan pola yang tidak menentu, tergantung pada kebutuhan program I / O. Sumber daya internal, int ernal, seperti memori utama, dan sistem bus, harus dipakai bersama-sama oleh sejumlah sejumlah aktifitas termasuk di antaranya antara nya I / O data. Dengan demikian, untuk mengkoordinasikan arus lalu lintas a ntara sumber daya internal dan perangkat eksternal, fungsi I / O meliputi persyaratan kontrol dan timing. Misalnya, kontrol pemindahan data dari sebuah perangkat eksternal ke CPU dapat meliputi langkah-langkah berikut ini : 1. CPU meminta modul I / O untuk memeriksa status perangkat yang terhubung. 2. Modul I / O memberikan jawabannya tentang status perangkat 3. Bila perangkat sedang beroperasi dan berada da lam keadaan siap s iap untuk mengirimkan, maka CPU meminta pemindahan data, dengan menggunakan menggunakan perintah tertentu ke modul I / O. 4. Modul I / O akan memperoleh unit data ( misalnya, 8 atau 16 bit ) dari perangkat perangkat eksternal. 5. Data akan dipindahkan dari modul I / O ke CPU.

Apabila sistem menggunakan menggunakan bus, maka setia p interaksi antara CPU dengan modul modul I / O akan melibatkan s ebuah atau lebih arbitrasi bus. Skenario yang telah disederhanakan seperti tersebut di atas menjelaskan juga, bahwa modul I / O harus











Data : data di pertukarkan antara CPU dengan modul I / O melalui bus data



Status reporting : karena peripheral sangat lambat, maka status modul I / O perlu diketahui. Misalnya, bila sebuah modul I / O diminta untuk mengirimkan data ke CPU ( read ), maka mungkin modul tersebut berada dalam keadaan belum siap karena sedang melaksanakan perintah I / O lain. Kenyataan seperti ini perlu dilaporkan dengan menggunakan signal status. Signal status yang umum adalah busy dan ready terdapat ter dapat pula signal-signal signal-signal status untuk melaporkan bermacam-macam kondiris error.



Address recognition : seperti halnya word memori memiliki alamat, demikian pula dengan perangkat I / O. Dengan demikian, modul I / O harus mengetahui address unik seluruh peripheral yang dikontrolnya.

Di sisi lain, modul I / O harus mampu membentuk komunikasi perangkat ( device communication ). Komunikasi ini meliputi perintah, informasi status, dan data ( Gambar 6.2. ) Tugas

utama modul I / O a dalah data buffering. Kebutuhan akan f ungsi ini

dapat dilihat pada table 6.2. Sementara S ementara kelajuan transfer data ke ke main memori dan dari main memori atau CPU cukup tinggi, kelajuan untuk perangkat peripheral peripheral lambat. Data yang berasal dari main memori dikirimkan ke modul I / O dengan burst sangat cepat. Data di bufferkan dan da n kemudian dikirimkan ke perangkat peripheral peripheral dengan kelajuan datanya. Pada Arah kebalikannya, pembufferan pembufferan data tidak secepat seperti sebelumnya. Dengan demikian, modul I / O harus mampu beroperasi dengan kecepatan perangkat dan memori. Modul I / O seringkali s eringkali harus bertanggung bertanggung jawab atas ata s error detection dan









Struktus

Modul

I/O

Modul I / O sangat berbeda dalam da lam hal kompleksitas dan jumlah perangkat eksternal yang dikontrolnya. Disini kita hanya akan membahas masalah umumnya saja. Gambar 6.3 adalah adala h diagram blok secara umum u mum sebuah sebuah modul I / O. Modul dihubungkan dihubungkan dengan bagian-bagian bagia n-bagian komputer lainnya melalui saluran signal ( misalnya, saluran bus sistem ). Data yang dipindahkan ke modul dan dari modul dibufferkan dalam sebuah register data ata u lebih. Mungkin juga terdapat sebuah register status atau lebih yang memberikan informasi status saat itu. Register status dapat juga berfungsi sebagai register kontrol untuk menerima informasi kontrol secara detail dari CPU. Logic pada modul berinteraksi berinteraksi dengan CPU melalui sejumlah saluran kontrol. Saluran-saluran ini digunakan oleh CPU untuk memberika perintah ke modul modul I / O. Beberapa saluran kontrol dapat digunakan oleh modul I / O ( misalnya untuk untuk signal arbitrasi atau signal status ). Modul juga dapat mengetahui dan menghasilkan alamat-alamat yang berkaitan dengan perangkat yang dikontrolnya. Setiap modul I / O memiliki alamat yang unik, ata u apabila modul I / O mengontrol mengontrol lebih dari dar i sebuah perangkat eksternal, eksternal, maka terdapar sekumpulan sekumpulan alamat yang unik. Terakhir, modul I / O terdiri dari logic yang bersifat khusus bagi interface dengan setiap perangkat yang di kontrolnya. Modul I / O berfungsi untuk memungkinkan CPU dapat mengetahui perangkat yang jumlahnya banyak dengan cara yang sederhana.

Terdapat

spektrum kemampuan

yang dapat terjadi. Modul I / O dapat menyembunyikan detail pewaktuan, format, dan elektro mekanis perangkat eksternal sehingga CPU dapat memberikan perintah pembacaan dan penulisan dengan mudah, dan juga memungkinkan perintah-perintah











Sejauh ini, kita akan menggunakan menggunakan istilah generik modul I / O bila tidak terda pat hasil yang rancu dan akan menggunakan menggunakan istilah yang ya ng lebih spesifik spesifik bila memang diperlukan.

3.3.

Input / Output Terpr ogram

Pada I/O terprogram, terprogra m, data saling dipertukarkan antara CPU dan modul I/O. CPU mengeksekusi program yang memberikan operasi I/O kepada CPU secara langsung, langsung, seperti pemindahan data, pengiriman perintah baca maupun tulis, dan monitoring monitoring perangkat. Kelemahan t eknik ini adalah CPU akan menunggu sampai operasi I/O selesai dilakukan modul I/O sehingga akan membuang waktu, a palagi CPU lebih cepat proses operasinya. Dalam teknik ini, modul I/O tidak dapat melakukan interupsi kepada CPU terhadap proses ± proses yang diinteruksikan padanya. Seluruh proses merupakan tanggung jawab CPU sampai operasi lengkap dilaksanakan.Untuk melaksanakan perintah ± perintah perintah I/O, CPU a kan mengeluarkan mengeluarkan sebuah alamat bagi modul modul I/O dan perangkat peripheralnya peripheralnya sehingga terspesifikasi









4. Perintah write. Perintah ini kebalikan dari read . CPU memerintahkan modul I/O untuk untuk mengambil data dari bus data untuk diberikan pada perangkat peripheral tujuan data tersebut.

Dalam teknik I/O terprogram, terdapat dua maca m inplementasi perintah I/O yang tertuang dalam instruksi I/O, yaitu: memory-mapped I/O dan isolated I/O. I/O. Dalam memory-mapped I/O, I/O, terdapat ruang tunggal untuk lokasi memori dan perangkat I/O. CPU memperlakukan register status da n register data modul I/O sebagai lokasi memori dan menggunakan instruksi mesin yang sama untuk mengakses baik memori maupun perangkat I/O. Konskuensinya Konskuensinya adalah diperlukan saluran tunggal untuk pembacaan pembacaan dan saluran tunggal untuk penulisan. Keuntun K euntungan gan memory-mapped I/O adalah efisien dalam pemrograman, namun memakan memakan banyak ruang memori alamat. Dalam teknik is teknik is olated I/O, I/O, dilakukan pemisahan ruang rua ng pengalamatan pengalamatan bagi memori dan









3.4.

Interupt Driven Input/ Output

Masalah yang di jumpai pada I/O terprogram adalah bahwa CPU harus menunggu modul I/O yang diinginkan agar siap baik untuk menerima maupun mengirimkan data dalam waktu yang relatif la m. Pada saat menunggu menunggu,CPU ,CPU harus berulang-ulang menanyakan status modul I/O. Akibatnya tingkat kerja keseluruhan keseluruhan sistem mengalami penurunan sistem. Alternatifnya adalah CPU mengeluarkan mengeluarkan perintah I/O ke modul dan kemudian megerjakan pekerjaan yang lain. Ke mudian modil I/O akan menginterupsi CPU untuk meminta layanan ketika modul telah siap untuk salaing bertukar bertukar data dengan CPU. PENGOLAHAN INTERUPT

Pada perangkat I/O telah menyelesaikan sebuah operasi I/O, maka urutan kejadian hardware di bawah akan terjadi : 1. Perangkat angkat mngeluarkan signal interrupt ke CPU. 2. Prosesor menyelesaikan eksekui intruksi yang seda ng dilakukan sebelum memberikan respon terhadap interrupt.









7.

Apabila pengolahan pengolahan interuot telah selesai, selesa i, nilai-nilai register yang tersimpan akan diambil ke stack dan selanjutnya disimpan ke register.

8. Kegiatan terakhir adalah menyimpan kembali kembali PSW dan nilai penghitung progra program m dari stack. Akibatnya, interupsi berikutnya berikutnya yang akan dieksekusi akan aka n berasal dari program sebelumnya yang telah diinterupsi.

3.5.

Direct Memory Acces

Teknik

yang dijelaskan s ebelumnya ebelumnya yaitu I/O terprogram dan Interrupt-Driven Interrupt-Driven

I/O memiliki kelemahan, yaitu proses pr oses yang terjadi pada modul I/O masih melibatkan CPU secara langsung. Hal ini berimplikasi pada :  Kelajuan transfer I/O yang tergantung pada kece patan operasi CPU.  Kerja CPU terganggu karena a danya interupsi secara langsung. Bertolak dari kelemahan di atas, apalagi untuk menangani transfer data bervolume besar dikembangkan teknik yang lebih baik, dikenal dengan Direct Direct M em emory Access (DMA).









Gambar 6.8 Konfigurasi modul DMA Dalam melaksanakan transfer data secara mandiri, DMA memerlukan memerlukan pengambil alihan kontrol bus dari CPU. Untuk itu DMA akan menggunakan bus bila CPU tidak











Karena piranti I/O mempunyai kecepatan transfer yang berbeda-beda, maka saluran dibagi menjadi 3 pelayanan, yaitu : y

Saluran Multiplexer Multiplexer Digunakan untuk menghubungkan piranti yang berkecepatan rendah dan sedang serta serta mengoperasikannya secara bersamaan dengan multiplexing.

y

Saluran Selektor Digunakan untuk menghubungkan menghubungkan piranti I/O yang berkecepatan tinggi tanpa multiplexing.









y

P oint o f sale terminal (POS), terminal (POS), biasanya digunakan di swalayan. POS terminal merupakan perkembangan dari

cash register yang dapat

dihubungkan dengan komputer untuk tujuan pengendalian persediaan ( invent ory contr ol ) dan penjadwalan pemesanan kembali barang yang a kan dipesan. Alat tambahan pada POS Terminal meliputi OC R Tag Reader atau Reader atau Bar code reader

2. P ointing device. device. Yang termasuk dalam peralatan p peralatan pointing device adalah: y

mouse

y

t ouch screen, screen, layar monitor yang akan mengaktifkan program bila layarnya









C amera amera

Rec order (C amc amcorder ) merupakan sensor untuk menangkap objek yang

bergerak 4. V oice reco gnizer , Biasa disebut Speech Reco gnizer yaitu alat untuk membuat komputer mengerti omongan manusia.

3.7.2. Alat Keluaran (Output Device) Device) Bentuk alat keluaran : y

ard H ard

co py device Merupakan alat keluaran yg digunakan untuk mencetak tulisan, grafik atau









BAB IV IMPLE MENTASI HASIL

Dari ketiga teknik sistem input output dalam memproses kinerja input maupun output, teknik Direct Memory Acces merupakan teknik yang paling cepat. Hal ini d karenakan teknik Input Output

Terprogram

dan teknik Interupt Driven Input Output

memiliki kekurangan yang hampir hampir sama yaitu sa ma sama melibatkan CPU dalam proses Input Output, sehingga memberikan beban yang berap kepada CPU.









input maupun output, output, juga perlu adanya peningkatan peningkata n hardware pada computer dengan cara menaikkan spesifikasi s pesifikasi computer.

sistem input output

Recommend Documents