TUGAS MAKALAH
SISTEM MIKROPROSESOR
INPUT DAN OUTPUT
Disusun Oleh:
Agus Ribut Susanto (1401110095)
Irbah Baihaqi (1401110072)
2016
SEMESTER 5 MALAM
STIKOM CKI
INPUT OUTPUT
Perangkat input sering kali mengalami keterlambatan dalam memberitahu
prosesor bahwa pada perangkat input ada
data yang harus di terima. Untuk itu perangkat input harus memiliki cara untuk
memberitahu prosesor apabila perangkat input siap memberikan data.
Berbeda halnya pada perangkat output, dimana perangkat output harus
memiliki cara untuk menolak data yang berikutnya manakala perangkat output
belum siap untuk melaksanakan perintah prosesor.
Gambar
Diagram blok input output terhadap prosesor
1. Perangkat Eksternal
Operasi-operasi I/O diperoleh melalui sejumlah perangkat ekternal dengan
menggunakan link (fungsinya untuk pertukaran kontrol, status dan data antara
modul I/O dengan device. Perangkat eksternal dikategorikan menjadi 3 yaitu
,
a. Pembacaan di sisi Manusia (Human readable) : perangkat yang berhubungan dengan
manusia sebagai pengguna komputer. Contohnya screen, printer, keyboard mouse,
printer, joystick, disk drive
b. Pembacaan disisi mesin (Machine readable) : perangkat yang berhubungan dengan
peralatan. Biasanya berupa modul sensor dan tranduser untuk monitoring dan
kontrol suatu peralatan atau sistem. Contohnya untuk monitoring dan control.
c. Komunikasi (memungkinkan komputer untuk saling bertukar data dengan
perangkat jarak jauh). Contohnya Modem, Network Interface Card (NIC).
Pengklasifikasian juga bisa berdasarkan arah datanya, 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 code reader.
- I/O Modul
Input /output module adalah
interface atau central switch untuk mengendalikan satu atau lebih peripheral atau
perangkat input output. Sedangkan konektor mekanis berisi fungsi logic untuk
komunikasi antara bus dan peripheral. Modul I/O memiliki dua buah fungsi utama,
yaitu :
1.
Sebagai piranti antarmuka ke CPU dan memori melalui bus
sistem.
2.
Sebagai piranti antarmuka dengan peralatan peripheral lainnya
dengan menggunakan link data tertentu.
3.
Fungsi I/O Modul
Control & Timing, fungsi kontrol dan
pewaktuan (control & timing) merupakan hal yang penting untuk mensinkronkan
kerja masing - masing komponen penyusun komputer. Dalam sekali waktu CPU
berkomunikasi dengan satu atau lebih perangkat dengan pola tidak menentu dan
kecepatan transfer komunikasi data yang beragam, baik dengan perangkat internal
seperti register - register, memori utama, memori sekunder, perangkat
peripheral.
Proses tersebut bisa berjalan apabila ada fungsi kontrol dan pewaktuan
yang mengatur sistem secara keseluruhan.
Contoh kontrol pemindahan data dari peripheral ke CPU melalui sebuah
modul I/O dapat meliputi langkah-langkah penanganan I/O sebagai berikut :
1.
Permintaan dan pemeriksaan status perangkat dari CPU ke modul
I/O.
2.
Modul I/O memberi jawaban atas permintaan CPU.
3.
Apabila perangkat eksternal telah siap untuk transfer data,
maka CPU akan mengirimkan perintah ke modul I/O.
4.
Modul I/O akan menerima paket data dengan panjang tertentu
dari peripheral.
5.
Selanjutnya data dikirim ke CPU setelah diadakan sinkronisasi
panjang data dan kecepatan transfer oleh modul I/O sehingga paket - paket data
dapat diterima CPU dengan baik.
Transfer data tidak akan lepas dari penggunaan sistem bus, maka interaksi
CPU dan modul I/O akan melibatkan kontrol dan pewaktuan sebuah arbitrasi bus
atau lebih.
Komunikasi CPU, adapun fungsi komunikasi
antara CPU dan modul I/O meliputi proses - proses berikut :
1. Command Decoding, yaitu modul I/O menerima perintah-perintah dari CPU
yang dikirimkan sebagai sinyal bagi bus kontrol. Misalnya, sebuah modul I/O
untuk disk dapat menerima perintah: Read sector, Scan record ID, Format disk.
2. Data, pertukaran data antara CPU dan modul I/O melalui bus data.
3. Status Reporting, yaitu pelaporan kondisi status modul I/O maupun
perangkat peripheral, umumnya berupa status kondisi Busy atau Ready. Juga
status bermacam macam kondisi kesalahan (error).
4. Address Recognition, bahwa peralatan atau komponen
penyusun komputer dapat dihubungi atau dipanggil maka harus memiliki alamat
yang unik, begitu pula pada perangkat peripheral, sehingga setiap modul I/O
harus mengetahui alamat peripheral yang dikontrolnya.
Komunikasi Perangkat (device communication)
meliputi perintah, informasi status dan data.
Data Buffering, tujuan utama buffering
adalah mendapatkan penyesuaian data sehubungan perbedaan laju transfer data
dari perangkat peripheral dengan kecepatan pengolahan pada CPU. Umumnya laju
transfer data dari perangkat peripheral lebih lambat dari kecepatan CPU maupun
media penyimpan.
Deteksi Error, apabila pada perangkat
peripheral terdapat masalah sehingga proses tidak dapat dijalankan, maka modul
I/O akan melaporkan kesalahan tersebut. Misal informasi kesalahan pada
peripheral printer seperti: kertas tergulung, pinta habis, kertas habis, dan
lain - lain. Teknik yang umum untuk deteksi kesalahan adalah penggunaan bit
paritas.
Antarmuka modul I/O ke CPU melalui bus sistem computer terdapat tiga
saluran, yaitu saluran data, saluran alamat dan saluran kontrol. Bagian
terpenting adalah blok logika I/O yang berhubungan dengan semua peralatan
antarmuka peripheral, terdapat fungsi pengaturan dan switching pada blok ini.
5.
Teknik-Teknik I/O (Metode
Operasi Sistem I/O)
Terdapat tiga buah teknik dalam operasi I/O, yaitu: I/O terprogram,
interrupt - driven I/O, dan DMA (Direct Memory Access).
Ø I/O Terprogram
CPU langsung mengendalikan operasi I/O secara keseluruhan dengan
menjalankan serangkaian instruksi I/O dengan program tertentu. Karakteristik
dari I/O terprogram adalah
1. Terdapat program untuk
memulai-mengarahkan-menghentikan operasi I/O
2. Membutuhkan perangkat
keras register, contohnya register status, register buffer, register point
buffer dan register counter data
3. Perlu waktu proses yang
menyita waktu pemanfaatan CPU
Perintah-Perintah I/O
1.
Control, untuk mengaktivasi peripheral dan memberitahu tugas
yang harus dilakukan, contohnya menggulung ulang atau memajukan sebuah record
(spin up disk)
2.
Test, mengecek status, contohnya satusnya aktif atau tidak,
ada error atau tidak?
3.
Read/Write, modul akan menstanfer data lewat buffer dari/ke
device
Metode Pengaksesan Sistem I/O
1.
Memory mapped I/O
a.
Terdapat ruang alamat tunggal untuk lokasi memori dan
perangkat I/O
b.
CPU memperlakukan regiter status dan register data modul I/O
sebagai lokasi memori read/write
c.
Tidak ada perintah khusus untuk I/O
2.
Memory Isolated I/O
a.
Terpisah ruang alamat
b.
Port-port I/O hanya dapat diakses dengan perintah I/O khusus
c.
Perintah khusus untuk I/O
Ø I/O Interupsi (Interrupt Driven I/O)
CPU akan bereaksi ketika suatu
piranti mengeluarkan permintaan untuk pelayanan. Karakteristik dari I/O
interupsi adalah :
a. Lebih efesian dalam pemanfaatan CPU
b. Menunggu interupsi dari piranti I/O
c. Ada 2 metode pemilihan prioritas layanan yaitu polling dan vector interrupt.
Operasi Dasar Interrupt Driven I/O
1. CPU mengeluarkan perintah read
2. Modul I/O mendapatkan data dari peripheral saat CPU mengerjakan perintah lain
3. Modul I/O akan menginterupsi CPU
4. CPU meminta data
5. Modul I/O akan mentransfer data
Ø Direct Memory Access (DMA)
DMA berfungsi membebaskan pemroses menunggui transfer data yang dilakukan
I/O device. Saat pemroses ingin membaca atau menulis data, pemroses
memerintahkan DMA Controller dengan mengirimkan informasi berikut :
·
perintah penulisan
/ pembaca
·
alamat I/O device
·
awal lokasi memori
yang ditulis / dibaca
·
jumlah word / byte
yang ditulis / dibaca
Setelah mengirimkan informasi itu ke DMA Controller, pemroses dapat
melanjutkan kerja lain. Pemroses mendelegasikan operasi I/O ke DMA. DMA
mentransfer seluruh data yang diminta ke / dari memori secara langsung tanpa
melewati pemroses. Ketika transfer data selesai, DMA mengirimkan sinyal
interupsi ke pemroses. Pemroses hanya dilibatkan pada awal dan akhir transfer
data. Operasi transfer antara perangkat dan memori utama dilakukan sepenuhnya
oleh DMA, lepas dari pemroses dan hanya melakukan interupsi bila operasi telah
selesai.
Gambar
Diagram blok pengendali DMA memulai operasi
Saluran I/O
Perkembangan atau evolusi fungsi dari input output diantaranya dalah, CPU
mengontrol peripheral secara langsung. Dalam perkembangannya ditambahkannya
sebuah pengontrol atau modul I/O, sehingga CPU menggunakan I/O terprogram tanpa
dilakukan interupsi. Ditingkatkan lagi interupsi digunakan sehingga CPU tidak
memerlukan waktu untuk menunggu terbentuknya operasi I/O sehingga menjadi
efisien. Modul I/O diberi akses langsung ke memori melalui DMA tanpa melibatkan
CPU. Modul I/O ditingkatkan kemampuannya menjadi sebuah prosesor yang mempunyai
tugas tersendiri. Modul I/O mempunyai memori lokal sendiri dan merupakan
komputer yang memiliki tugasnya sendiri. Terdapat 2 jenis saluran I/O yang umum
dipakai: selector channel dan multiplexor channel.
Interfacing I/O
Interfacing I/O adalah suatu alat yang digunakan untuk menghubungkan
suatu piranti dengan CPU melalui BUS. Interface ke peripheral modul I/O harus
disesuaikan dengan sifat dan operasi peripheralnya. Karakteristiknya dibagi menjadi
dua secara serial dan parallel
➢
Paralel: terdapat sejumlah saluran yang terhubung ke modul I/O dan peripheral dan
sejumlah bit dipindahkan secara simultan, biasanya digunakan untuk peripheral
berkecepatan tinggi seperti disk maupun pita
➢
Serial: Hanya terdapat saluran yang digunakan untuk mentrasmisikan data dan bit-bit
ditransmisikan satu per satu, contohnya printer dan terminal. Fungsi Umum dari
interfacing input output adalah mensinkronkan data transfer antara CPU dan piranti
I/O.
References
http://robby.c.staff.gunadarma.ac.id/Downloads/files/40497/BUKU-PEGANGAN-KULIAH-DASAR-MIKROPROSESOR-LENGKAP.pdf
(diakses tanggal 27 Desember 2016 pukul 21.45 WIB)
