TUGAS PENG. ORG & ARSITEKTUR KOMPUTER
PENG. ORG & ARSITEKTUR KOMPUTER
NAMA KELOMPOK:
-Ananto Umar (11114000)
-Astrid Nabila (11114763)
-Dimas Raka Setti (13114119)
-Helmi Stya Putro (14114880)
-M. Abdul Goni (1C114740)
-Putri Dwi Handayani (18114592)
UNIVERSITAS
GUNADARMA
TAHUN
2014/1015
Kata Pengantar
Puji
syukur kami panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa karena atas rahmat dan
karunia-Nya, kami diberikan kesempatan dan kesehatan untuk menyelesaikan
makalah ini tepat pada waktunya. Makalah ini yang berjudul “Perangakat Keras
Media Penyimpanan & Sistem Input/Output (I/O).
Makalah ini disusun dengan
tujuan utama menyelesaikan tugas mata kuliah Pengantar Organisasi dan
Arsitektur Komputer. Penulis mengucapkan terima kasih kepada pihak-pihak yang
telah banyak membantu penulis dalam menyelesaikan makalah ini dan kepada dosen
mata kuliah Pengantar Organisasi dan Arsitektur Komputer,Henki Firdaus. Terima
kasih juga kami ucapkan kepada pihak-pihak yang telah banyak membantu penulis
dalam menyelesaikan makalah ini.
Penulis menyadari sepenuhnya
bahwa pengalaman dan ilmu yang dimiliki masih terbatas dan terdapat banyak
kekurangan sehingga penulisan makalah ini masih jauh dari sempurna. Namun penulis
tetap bersyukur karena dengan bimbingan dan bantuan semua pihak, makalah ini
dapat diselesaikan. Penulis mengharapkan adanya kritik dan saran yang membangun
guna mencapai hasil yang lebih baik. Semoga makalah ini dapat berguna dan
bermanfaat bagi yang pembaca.
Jakarta, Oktober 2015
DAFTAR ISI
Kata
Pengantar 1
Daftar
Isi 2
BAB
I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang 3
1.2 Identifikasi Masalah 3
1.3 Tujuan Pembelajaran 3
1.4 Metode Penulisan 3
BAB
II PERANGKAT KERAS MEDIA PENYIMPANAN
2.1 Kategori Media Penyimpanan 4
2.1.1 Media
Penyimpanan Magnetik (Magnetik Storage Media) 4
2.1.2 Media
Penyimpanan Optical (Optical Disk) 5
2.1.3 Media
Penyimpanan Chip 5
2.2 Internal Memory 6
2.2.1
Memory Cache 6
2.2.1.1
Jenis-Jenis
Cache Memory 7
2.2.1.2
Fungsi
dan Manfaat Cache Memory 7
2.2.1.3
Letak-Letak
Cache Memory 7
2.2.2
DRAM 8
2.2.2.1
Prinsip
Kerja DRAM 8
BAB
III Sistem Input/Output (I/O)
3.1
Perangkat Eksternal 10
3.2
Modul I/O 10
3.3
I/O Terprogram 12
3.5 Direct memory Access (DMA) 15
3.6 Evolusi Fungsi I/O 16
3.7
Saluran I/O 16
3.8
Mengakses Perangkat I/O 18
3.8.1 INPUT(Masukan) 18
3.8.2 OUTPUT
(Keluaran) 19
BAB
IV PENUTUP
4.1
Kesimpulan 20
Daftar
Pustaka 21
BAB 1
PENDAHULUAN
1.1 Latar
Belakang
Semenjak diperkenalkannya komputer modern pada tahun
1940, komputer terus berkembang dengan
sangat pesat, baik perangkat keras maupun perangkat lunaknya. Perkembangan ini
dipicu antara lain oleh perbandingan antara biaya dan kemampuan, sistem penyimpanan yang bervariasi, dan cara
bagaimana user mengorganisir datanya.
Sistem komputer terdiri dari empat komponen perangkat
keras, yaitu central processing unit (CPU), primary storage/memori utama,
secondary storage/memori sekunder, dan input-output devices yang berhubungan
dengan pengguna.
Dan karena itu perlu di mengerti tentang jenis memori dalam komputer,prinsip kerja
memori,alokasi data ke memori,katagori tempat
penyimpanan berserta cara kerja peralatan penyimpanan magnetik dan
optik. Dan pembahasanya sebagaimana yang tertulis di makalah ini.
1.2 Perumusan
Masalah
Dalam menyusun makalah ini, penulis merumuskan
beberapa masalah berkaitan dengan :
1. Kategori media
penyimpanan
2. Media penyimpanan
Magnetic, Optical, & Chip
3. Memori Internal (Memori
Cache & DRAM)
4. Perangkat Eksternal
5. Sistem Input/Output (I/O)
1.3
Tujuan Penulisan
Adapun tujuan dari penyusunan makalah ini yaitu sebagi
berikut :
1.
Untuk
menambah ilmu dan pengetahuan mengenai masalah yang diangkat dalam makalah.
2.
Untuk
memberikan pengetahuan tetang Media Penyimpanan &Sistem Input/Output
1.4 Metode Penulisan
Dalam menyusun makalah ini, penulis menggunakan metode
literatur yaitu dengan mengkaji buku sebagai acuan yang sesuai dengan
pembahasan dan browsing data di internet.
BAB
2
PERANGKAT
KERAS MEDIA PENYIMPANAN
2.1
Kategori
Media Penyimpanan
Media Penyimpanan Data adalah alat penyimpan data yang berfungsi sebagai alat
/ media untuk menyimpan data dan program dimana data / program yang disimpan
tersebut bisa dibaca dan dibuka kembali untuk diproses kembali di komputer atau laptop.
Media Penyimpanan Komputer tersebut mempunyai berbagai macam media nya, tetapi dalam komputer alat penyimpanan komputer tersebut hanya mempunyai 3 kategori media penyimpanan datasaja yaitu sebagai berikut:
Media Penyimpanan Komputer tersebut mempunyai berbagai macam media nya, tetapi dalam komputer alat penyimpanan komputer tersebut hanya mempunyai 3 kategori media penyimpanan datasaja yaitu sebagai berikut:
·
Media
Penyimpanan Magnetik (Magnetik Storage Media)
·
Media
Penyimpanan Optical (Optical Disk)
·
Media
Penyimpanan Awan (Cloud Storage)
2.1.2
Media
Penyimpanan Magnetik (Magnetik Storage Media)
Menurut Wikipedia, Magnetik Disk merupakan piranti
penyimpanan sekunder yang paling banyak dijumpai pada sistem komputer modern.
Pada saat disk digunakan, motor drive berputar dengan kecepatan yang sangat
tinggi. Ada sebuah read-write head yang ditempatkan di atas permukaan piringan
tersebut. Permukaan disk terbagi atas beberapa track yang masih terbagi lagi
menjadi beberapa sektor. Berikut macam - macam produk dari magnetik disk
komputer yang sering kita jumpai :
·
Floppy Disk (Disket) : Media penyimpan data magnetik disk terbungkus oleh
plastic protektif tipis dan keras.
·
Harddisk : Media utama penyimpan berbagai data dan program
komputer. Harddisk mampu menampung data dalam jumlah yang sangat besar dengan
kecepatan akses yang tinggi. Hardisk bersifat non-volatile.
·
Harddisk Eksternal : Media penyimpanan seperti halnya Flashdisk yang
menggunakan media penghubung USB Ukurannya lebih tipis dari hardisk Komputer,
kapasitasnya sama besarnya kaya harddisk internal yang bisa dipakai dimana aja
baik komputer ataupun laptop. tinggal colok kaya Flashdisk
·
Flashdisk : Media penyimpan data dengan kapasitas penyimpan cukup
besar, Flash disk dihubungan pada komputer melalui USB (Universal
Serial Bus), akses datanya lebih cepat daripada CD/DVD.
·
MMC (Memory Card) : Media penyimpanan yang banyak dipakai pada peralatan
computer dan elektronik, seperti kamera digital, laptop, handphone, ipod serta
video gam console
·
Zip Drive : media penyimpanan magnetic dengan head yang sangat
kecil dan dapat menampung data hingga 750 MB.
2.1.3
Media
Penyimpanan Optical (Optical Disk)
Optical Disk
adalah media penyimpanan
data elektronik yang dapat ditulis dan dibaca dengan menggunakan sinar
laser bertenaga rendah. berikut produk - produk atau macam - macam jenis
optical disk :
·
CD : Compact Disk, Suatu disk yang tidak dapat dihapus
yang menyimpan informasi audio yang telah di digitasi. System standar
menggunakan disk 12 cm yang dapat merekam lebih dari 60 menit waktu putar tanpa
terhenti.
·
CD-ROM : Compact Disk Read-Only Memori,
Disk yang tidak dapat dihapus untuk menyimpan data computer. System standar
menggunakan disk 12 cm yang dapat menampung lebih dari 500 Mbyte.
·
CD-R : Compact Disk Recordables, Merupakan CD untuk pengguna
khusus biasanya untuk master CD dan photo CD, Lapisan reflektif terbuat dari
emas sehingga berwarna kuning. Kapasitas sama dengan CD lainnya.
·
CD-RW : Digital Vidio Rewritables,
Merupakan generasi CD yang dapat ditulis berulang kali namun belum popular saat
ini karena masih relative mahal.
·
DVD
: Digital Vesatile Disk, Salah satu jenis CD yang
memiliki pita data lebih kecil, spiral data yang lebih rapat sehingga
kapasitasnya sangat besar bisa mencapai 4,7GB untuk sisi tunggal dan berlapis
tunggal laser optis yang digunakan adalah laser merah yang dapat berukuran
lebih kecil dari CD biasa kualitas yang dihasilkan juga lebih baik dari CD
model lain.
2.1.4
Media Penyimpanan Chip
Chip yaitu
penyimpanan data prototip dari Hitachi tersebut hanya memiliki ukuran 2x2 cm
dan tebal 0,2 cm. Chip ini terbuat dari kaca kuarsa, yang tahan panas, bahkan
pada suhu 1000° C sekalipun. Bahan ini juga tidak terpengaruh oleh radiasi, air
dan bahan kimia lainnya. Menurut sumber yang jadi berita kutip dari situs
geek.com, bahan ini mampu bertahan hingga beberapa ratus juta tahun, kecuali
jika chipnya patah ataupun rusak.
Teknologi
ini terdiri dari beberapa lapis ots yang menyimpan data dalam bentuk biner.
Yang saat ini berhasil dibuat adalah ketebalan sebanyak empat lapis, dan mampu
menyimpan data sebanyak 40 MB perinchi persegi, atau setara dengan kemampuaan
CD. Tentu saja ini lebih rendah dari pada kapasitas hardisk yang biasa kita
gunakan, yaitu kapasitas yang mencapai TB (Tera Byte).
Dimasa yang
akan datang. Hitachi berharap bisa membuat chip dengan kapasitas yang lebih
besar, karena chip prototipnya saat ini hanya memiliki kapasitas yng mampu
menyimpan beberapa buah e-book. Selain itu, untuk dapat menguraikan data yang
tersimpan pada chip prototip itu, kita membutuhkan sebuah mikroskop.
2.2 Internal Memory
Memory
Internal adalah Memory yang dapat diakses secara langsung oleh prosesor. Memori
internal memiliki fungsi sebagai pengingat. Dalam hal ini yang disimpan di
dalam memori utama dapat berupa data atau program. Secara lebih rinci, fungsi
dari memori utama adalah : Menyimpan data yang berasal dari peranti masukan
sampai data dikirim ke ALU (Arithmetic and Logic Unit) untuk diproses Menyimpan
daya hasil pemrosesan ALU sebelum dikirimkan ke peranti keluaran Menampung
program/instruksi yang berasal dari peranti masukan atau dari peranti pengingat
sekunder.
2.2.1
Memory
Cache
Cache
berasal dari kata cash yakni sebuah tempat menyembunyikan atau tempat menyimpan
sementara. Sesuai definisi tersebut Cache Memory adalah tempat menyimpan data
sementara. Cara ini dimaksudkan untuk meningkatkan transfer data dengan
menyimpan data yang pernah diakses pada cache tersebut, sehingga apabila ada
data yang ingin diakses adalah data yang sama maka maka akses akan dapat
dilakukan lebih cepat. Cache memori ini terletak antara register dan memory
utama sehingga pemrosesan data tidak langsung mengacu pada memori utama.
Penggunaan cache ditujukan untuk meminimalisir terjadinya bottleneck dalam
aliran data antara processor dan RAM. Sedangkan dalam terminologi software,
istilah ini merujuk pada tempat penyimpanan sementara untuk beberapa file yang
sering diakses (biasanya diterapkan dalam network).
2.2.1.1
Jenis-Jenis
Cache Memory
Cache
umumnya terbagi menjadi beberapa jenis, seperti L1 cache, L2 cache dan L3
cache. Cache yang dibangun ke dalam CPU itu sendiri disebut sebagai Level 1
(L1) cache. Cache yang berada dalam sebuah chip yang terpisah di sebelah CPU
disebut Level 2 (L2) cache. Beberapa CPU memiliki keduanya, L1 cache dan L2
built-in dan menugaskan chip terpisah sebagai cache Level 3 (L3) cache. Cache
yang dibangun dalam CPU lebih cepat daripada cache yang terpisah. Namun, cache
terpisah masih sekitar dua kali lebih cepat dari Random Access Memory (RAM).
Cache lebih mahal daripada RAM tetapi motherboard dengan built-in cache sangat
baik untuk memaksimalkan kinerja sistem.
2.2.1.2
Fungsi
dan Manfaat Cache Memory
Cache
berfungsi sebagai tempat penyimpanan sementara untuk data atau instruksi yang
diperlukan oleh processor. Secara gampangnya, cache berfungsi untuk mempercepat
akses data pada komputer karena cache menyimpan data/informasi yang telah
diakses oleh suatu buffer, sehingga meringankan kerja processor. Manfaat lain
dari cache memory adalah bahwa CPU tidak harus menggunakan sistem bus
motherboard untuk mentransfer data. Setiap kali data harus melewati bus sistem,
kecepatan transfer data memperlambat kemampuan motherboard. CPU dapat memproses
data lebih cepat dengan menghindari hambatan yang diciptakan oleh sistem bus.
2.2.1.3
Letak-Letak
Cache Memory
1.
Terdapat di dalam Processor (on chip )
Cache internal diletakkan dalam prosesor sehingga tidak memerlukan bus eksternal,
maka waktu aksesnya akan sangat cepat sekali.
2.
Terdapat diluar Processor(off chip)
berada pada MotherBoard, memori jenis ini kecepatan aksesnya sangat cepat,
meskipuntidak secepat chache memori jenis pertama.
2.2.2
DRAM
DRAM (Dynamic Random Acces Memory)
adalah sejenis jemis RAM yang menyimpan setiap bit data yang terpusat dalam
kapasitor dalam satu sirkuit terpadu. Data yang terkandung didalamnya harus
disegarkan secara berkala oleh CPU agar tidak hilang. Hal ini membuatnya sangat
dinamis. Dibandingan dengan memori lainnya. Dalam strukturnya, DRAM hanya
memerlukan satu transitor dan kapasitor perbit, sehingga memiliki kepadatan
yang sangat tinggi.
Memori
akses acak dinamis (bahasa Inggris: Dynamic
random-access memory; disingkat DRAM) merupakan jenis random akses memori
yang menyimpan setiap bit data yang terpisah dalam kapasitor dalam satu sirkuit
terpadu. Karena kapasitornya selalu bocor, informasi yang tersimpan akhirnya
hilang kecuali kapasitor itu disegarkan secara berkala. Karena kebutuhan dalam
penyegaran, hal ini yang membuatnya sangat dinamis dibandingkan dengan memori
(SRAM) statik memori dan lain-lain.
Keuntungan
dari DRAM adalah kesederhanaan struktural: hanya satu transistor dan kapasitor
yang diperlukan per bit, dibandingkan dengan empat di Transistor SRAM. Hal ini
memungkinkan DRAM untuk mencapai kepadatan sangat tinggi. Tidak seperti flash
memori, memori DRAM itu mudah "menguap" karena kehilangan datanya bila
kehilangan aliran listrik.
2.2.2.1
Prinsip
Kerja DRAM
DRAM
biasanya diatur dalam persegi array satu kapasitor dan transistor per sel.
Panjang garis yang menghubungkan setiap baris dikenal sebagai "baris
kata". Setiap kolom sedikitnya terdiri dari dua baris, masing-masing
terhubung ke setiap penyimpanan sel di kolom. Mereka biasanya dikenal sebagai +
dan - bit baris. Amplifier perasa pada dasarnya adalah sepasang inverters
lintas yang terhubung antara bit baris. Yakni, inverter pertama terhubung dari
+ bit baris ke - bit baris, dan yang kedua terhubung dari - baris ke bit +
baris. Untuk membaca bit baris dari kolom, terjadi operasi berikut:
1. Amplifier perasa dinonaktifkan dan
bit baris di precharge ke saluran yang tepat sesuai dengan tegangan yang tinggi
antara menengah dan rendahnya tingkat logika. Bit baris yang akan dibangun
simetris agar mereka seimbang dan setepat mungkin.
2. Precharge sirkuit dinonaktifkan.
Karena bit baris yang sangat panjang, kapasitas mereka akan memegang precharge
tegangan untuk waktu yang singkat. Ini adalah contoh dari logika dinamis.
3. "Baris kata" yang dipilih
digerakkan tinggi. Ini menghubungkan satu kapasitor penyimpanan dengan salah
satu dari dua baris bit. Charge ini dipakai bersama-sama oleh penyimpanan sel
terpilih dan bit baris yang sesuai, yang sedikit mengubah tegangan pada
baris.Walaupun setiap usaha dilakukan untuk menjaga kapasitas di penyimpanan
sel tinggi dan kapasitas dari baris bit rendah, Kapasitasnya proporsional
sesuai ukuran fisik, dan panjang saluran bit baris yang berarti efek net yang
sangat kecil gangguan per satu bit baris tegangan.
4. Amplifier perasa diaktifkan.
Tanggapan positif (Positive feedback) mengambil alih dan menperkecil perbedaan
tegangan kecil sampai satu baris bit sepenuhnya rendah dan yang lain sepenuhnya
tinggi.Pada tahap ini, baris "terbuka" dan kolom dapat dipilih.
5. Read data from the DRAM is taken
from the sense amplifiers, selected by the column address. Membaca data dari
DRAM diambil dari amplifiers perasa, dipilih oleh kolom alamat. Banyak proses
membaca dapat dilakukan saat baris terbuka dengan cara ini.
6.
Sambil
membaca, saat ini mengalir cadangan yang bit baris dari perasa amplifiers untuk
penyimpanan sel.
7. Saat selesai dengan baris saat ini,
baris kata dinonaktifkan untuk penyimpanan kapasitor (baris
"tertutup"), perasa amplifier dinonaktifkan, dan bit baris
diprecharged lagi.
BAB III
Sistem
Input/Output (I/O)
3.1 Perangkat Eksternal
Perangkat eksternal yang dihubungkan modul I/O seringkali disebut perangkat
peripheral, atau untuk mudahnya disebut peripheral.
Sistem komputer tidak akan berguna tanpa adanya peralatan input dan output.
Operasi-operasi I/O diperoleh melalui sejumlah perangkat eksternal yang
menyediakan alat untuk pertukaran data di antara lingkungan luar dengan
komputer. Perangkat eksternal dihubungkan dengan komputer oleh suatu link
dengan modul I/O
Link digunakan untuk pertukaran kontrol, status, dan data antara modul I/O
sering kali disebut sebagai perangkat peripheral, atau untuk mudahnya disebut
peripheral.Secara umum perangkat eksternal diklasifikasikan
menjadi 3 katagori:
·
Human Readable,
yaitu perangkat yang berhubungan dengan manusia sebagai pengguna komputer.
Contohnya: monitor, keyboard, mouse, printer, joystick, disk drive.
·
Machine 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 jarak jauh. Misalnya: NIC dan
modem.
3.2 Modul I/O
Modul
I/O merupakan peralatan antarmuka (interface) bagi sistem bus atau
switch sentral dan mengontrol satu atau lebih perangkat peripheral. Modul I/O
tidak hanya sekedar modul penghubung, tetapi sebuah piranti yang berisi
logika dalam melakukan fungsi komunikasi antara peripheral dan bus komputer.Ada
beberapa alasan kenapa piranti – piranti tidak langsung dihubungkan dengan bus
sistem komputer, yaitu :
·
Bervariasinya metode operasi piranti
peripheral, sehingga tidak praktis apabila system komputer harus menangani berbagai
macam sisem operasi piranti peripheral tersebut.
·
Kecepatan transfer data piranti
peripheral umumnya lebih lambat dari pada laju transfer data pada CPU maupun
memori.
·
Format data dan panjang data pada
piranti peripheral seringkali berbeda dengan CPU,sehingga perlu modul untuk
menselaraskannya.
Dari
beberapa alasan diatas, modul I/O memiliki dua buah fungsi utama, yaitu :
·
Sebagai piranti antarmuka ke CPU dan
memori melalui bus sistem.
·
Sebagai piranti antarmuka dengan
peralatan peripheral lainnya dengan menggunakan link data tertentu.
Modul
I/O adalah suatu komponen dalam sistem komputer yang bertanggung jawab atas
pengontrolan sebuah perangkat luar atau lebih dan bertanggung jawab pula dalam
pertukaran data antara perangkat luar tersebut dengan memori utama ataupun
dengan register – register CPU. Dalam mewujudkan hal ini, diperlukan antarmuka
internal dengan komputer (CPU dan memori utama) dan antarmuka dengan perangkat
eksternalnya untuk menjalankan fungsi – fungsi pengontrolan.
Fungsi
dalam menjalankan tugas bagi modul I/O dapat dibagi menjadi beberapa katagori,
yaitu:
·
Kontrol dan pewaktuan.
·
Komunikasi CPU.
·
Komunikasi perangkat eksternal.
·
Pem-buffer-an data.
·
Deteksi kesalahan.
Adapun
fungsi komunikasi antara CPU dan modul I/O meliputi proses – proses berikut :
·
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.
·
Data, pertukaran
data antara CPU dan modul I/O melalui bus data.
·
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).
·
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.
Fungsi
selanjutnya adalah 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. Fungsi terakhir adalah deteksi kesalahan. 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.
3.3 I/O
Terprogram
Pada
I/O terprogram, data saling dipertukarkan antara CPU dan modul I/O. CPU mengeksekusi
program yang memberikan operasi I/O kepada CPU secara langsung, seperti
pemindahan data, pengiriman perintah baca maupun tulis, dan monitoring
perangkat. Kelemahan teknik ini adalah CPU akan menunggu sampai operasi I/O
selesai dilakukan modul I/O sehingga akan membuang waktu, apalagi 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 I/O, CPU akan mengeluarkan sebuah alamat bagi
modul I/O dan perangkat peripheralnya sehingga terspesifikasi secara khusus dan
sebuah perintah I/O yang akan dilakukan. Terdapat empat klasifikasi perintah
I/O, yaitu:
- Perintah
control.
Perintah
ini digunkan untuk mengaktivasi perangkat peripheral dan memberitahukan tugas
yang diperintahkan padanya.
- Perintah
test.
Perintah
ini digunakan CPU untuk menguji berbagai kondisi status modul I/O dan peripheralnya.
CPU perlu mengetahui perangkat peripheralnya dalam keadaan aktif dan siap
digunakan, juga untuk mengetahui operasi – operasi I/O yang dijalankan serta
mendeteksi kesalahannya.
- Perintah
read.
Perintah
pada modul I/O untuk mengambil suatu paket data kemudian menaruh dalam buffer
internal. Proses selanjutnya paket data dikirim melalui bus data setelah
terjadi sinkronisasi data maupun kecepatan transfernya.
- Perintah
write.
Perintah
ini kebalikan dari read. CPU memerintahkan modul I/O untuk mengambil
data dari bus data untuk diberikan pada perangkat peripheral tujuan data
tersebut.
Dalam
teknik I/O terprogram, terdapat dua macam inplementasi perintah I/O yang
tertuang dalam instruksi I/O, yaitu: memory-mapped I/O dan isolated
I/O.
Dalam
memory-mapped I/O, terdapat ruang tunggal untuk lokasi memori dan
perangkat I/O. CPU memperlakukan register status dan register data modul I/O
sebagai lokasi memori dan menggunakan instruksi mesin yang sama untuk mengakses
baik memori maupun perangkat I/O Konskuensinya adalah diperlukan saluran
tunggal untuk pembacaan dan saluran tunggal untuk penulisan. Keuntungan memory-mapped
I/O adalah efisien dalam pemrograman, namun memakan banyak ruang memori
alamat.
Dalam
teknik isolated I/O, dilakukan pemisahan ruang pengalamatan bagi memori
dan ruang pengalamatan bagi I/O. Dengan teknik ini diperlukan bus yang
dilengkapi dengan saluran pembacaan dan penulisan memori ditambah saluran
perintah output. Keuntungan isolated I/Oadalah sedikitnya instruksi I/O.
Teknik
interrupt – driven I/O memungkinkan proses tidak membuang – buang waktu.
Prosesnya adalah CPU 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.
Dalam
teknik ini kendali perintah masih menjadi tanggung jawab CPU, baik pengambilan
perintah dari memori maupun pelaksanaan isi perintah tersebut. Terdapat
selangkah kemajuan dari teknik sebelumnya, yaitu CPU melakukan multitasking beberapa
perintah sekaligus sehingga tidak ada waktu tunggu bagi CPU.
Cara
kerja teknik interupsi di sisi modul I/O adalah modul I/O menerima perintah,
missal read. Kemudian modul I/O melaksanakan perintah pembacaan dari
peripheral dan meletakkan paket data ke register data modul I/O, selanjutnya
modul mengeluarkan sinyal interupsi ke CPU melalui saluran kontrol. Kemudian
modul menunggu datanya diminta CPU. Saat permintaan terjadi, modul meletakkan
data pada bus data dan modul siap menerima perintah selanjutnya.
Pengolahan
interupsi saat perangkat I/O telah menyelesaikan sebuah operasi I/O adalah
sebagai berikut :
- Perangkat
I/O akan mengirimkan sinyal interupsi ke CPU.
- CPU
menyelesaikan operasi yang sedang dijalankannya kemudian merespon
interupsi.
- CPU
memeriksa interupsi tersebut, kalau valid maka CPU akan mengirimkan sinyal
acknowledgment ke perangkat I/O untuk menghentikan interupsinya.
- CPU
mempersiapkan pengontrolan transfer ke routine interupsi. Hal yang
dilakukan adalah menyimpan informasi yang diperlukan untuk melanjutkan
operasi yang tadi dijalankan sebelum adanya interupsi. Informasi yang
diperlukan berupa:
·
Status prosesor, berisi register yang
dipanggil PSW (program status word).
·
Lokasi intruksi berikutnya yang akan
dieksekusi. Informasi tersebut kemudian disimpan dalam stack pengontrol sistem.
- Kemudian
CPU akan menyimpan PC (program counter) eksekusi sebelum interupsi
ke stack pengontrol bersama informasi PSW. Selanjutnya mempersiapkan PC
untuk penanganan interupsi.
- Selanjutnya
CPU memproses interupsi sempai selesai.
- Apabila
pengolahan interupsi selasai, CPU akan memanggil kembali informasi yang
telah disimpan pada stack pengontrol untuk meneruskan operasi sebelum
interupsi. Terdapat bermacam teknik yang digunakan CPU dalam menangani
program interupsi ini, diantaranya :
·
Multiple Interrupt Lines.
·
Software poll.
·
Daisy Chain.
·
Arbitrasi bus.
Teknik
yang paling sederhana adalah menggunakan saluran interupsi berjumlah banyak (Multiple
Interrupt Lines) antara CPU dan modul – modul I/O. Namun tidak praktis
untuk menggunakan sejumlah saluran bus atau pin CPU ke seluruh saluran
interupsi modul – modul I/O.
3.5 Direct memory Access (DMA)
Teknik
yang dijelaskan sebelumnya yaitu I/O terprogram dan Interrupt-Driven I/O
memiliki kelemahan, yaitu proses yang terjadi pada modul I/O masih melibatkan
CPU secara langsung. Hal ini berimplikasi pada :
·
Kelajuan transfer I/O yang tergantung
pada kecepatan operasi CPU.
·
Kerja CPU terganggu karena adanya
interupsi secara langsung.
Bertolak
dari kelemahan di atas, apalagi untuk menangani transfer data bervolume besar
dikembangkan teknik yang lebih baik, dikenal dengan Direct Memory Access (DMA).
Prinsip
kerja DMA adalah CPU akan mendelegasikan kerja I/O kepada DMA, CPU hanya akan
terlibat pada awal proses untuk memberikan instruksi lengkap pada DMA dan akhir
proses saja. Dengan demikian CPU dapat menjalankan proses lainnya tanpa banyak
terganggu dengan interupsi.
Dalam
melaksanakan transfer data secara mandiri, DMA memerlukan pengambilalihan
kontrol bus dari CPU. Untuk itu DMA akan menggunakan bus bila CPU tidak
menggunakannya atau DMA memaksa CPU untuk menghentikan sementara penggunaan
bus. Teknik terakhir lebih umum digunakan, sering disebut cycle-stealing,
karena modul DMA mengambil alih siklus bus.
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. Salah satu fitur dasar komputer adalah kemampuannya
untuk mempertukarkan data dengan perangkat lain. Kemampuan komunikasi ini
memungkinkan operator manusia, misalnya, ntuk menggunakan keyboard dan
layer display untuk mengolah teks dan grafik.
Manusia mengembangkan penggunaan komputer untuk
berkomunikasi dengan komputer lain melalui internet dan mengakses informasi di
seluruh dunia. Dalam aplikasi lain, komputer tidak begitu tampak tetapi sama
pentingnya. Komputer menjadi bagian integral pada alat-alat rumah tangga,
peralatan manufacturing, sistem transportasi, perbankan dan terminal
pointofsale. Dalam aplikasi semacam itu, input ke suatu komputer dapat berasal
dari sensor switch, kamera digital, mikrofon, atau alarm kebakaran. Output
dapat berupa sinyal suara yang dikirim ke speaker atau perintah yang dikodekan
secara digital untuk mengubah kecepatan motor, membuka katup, atau menyebabkan
suatu robot bergerak dengan cara tertentu. Singkatnya, generalpurpose komputer
harus memiliki kemampuan untuk mempertukarkan informasi dengan sejumlah
perangkat dalam lingkungan yang bervariasi.
3.6 Evolusi
Fungsi I/O
1. CPU
mengontrol peripheral secara langsung.
2. Ditambahkannya
sebuah pengontrol atau modul I/O CPU menggunakan I/O terprogram tanpa
menggunakan interrupt.
3. CPU
menggunakan interrupt
4. Menggunakan
DMA
5. Modul
I/O ditingkatkan kemampuannya menjadi sebuah prosessor yang memiliki tugasnya
sendiri, yang menggunakan instruksi tertentu untuk I/O tertentu.
6. Modul
I/O memiliki memori lokalnya sendiri dan merupakan sebuah computer yang
memiliki tugasnya sendiri.
3.7
Saluran I/O
Pada
kebanyakan sistem komputer, CPU tidak dibebani menangani tugas yang berhubungan
dengan I/O. Tetapi tanggung jawab untuk kontrol peralatan diserahkan pada
prosesor I/O, yang dikenal sebagai saluran
I/O (I/O channel).
Saluran I/O
itu sendiri merupakan prosesor yang sudah diprogram. Program-program yang
di-execute ini disebut channel program.
Channel program ini menentukan operasi, yang diperlukan untuk akses peralatan
dan mengontrol jalur data (data pathway).
Macam-Macam Saluran
1. Selector
Channel;
Dapat mengatur aliran data
antara memori utama dengan sebuah peralatan pada saat tersebut. Karena saluran
merupakan processor-processor yang cepat maka saluran selektor biasanya hanya
menggunakan peralatan I/O dengan kecepatan tinggi, seperti disk. Penggunaan peralatan dengan
kecepatan rendah, misal card reader.
2. Multiplexor
Channel;
Dapat mengatur aliran data
antara memori utama dengan beberapa peralatan. Saluran Multiplexor lebih
efektif bila menggunakan peralatan dengan kecepatan rendah, dibandingkan dengan
selector channel. Dengan saluran multiplexor, beberapa peralatan dapat
diaktifkan secara serentak, tetapi saluran harus melengkapi saluran program
untuk satu peralatan sebelum memulai dengan saluran program lain.
3. Block Multiplexor Channel;
Mengatur aliran data ke berbagai
peralatan. Block Multiplexor Channel dapat mengeksekusi satu instruksi dari
saluran program untuk satu peralatan, kemudian dapat mengalihkan
instruksi-instruksi dari saluran program itu ke peralatan yang lain.
Macam-macam Device
1. Dedicated Device;Digunakan untuk pengaksesan oleh satu
orang pada setiap saat.Contoh : Terminal.
2. Shared Device;Digunakan untuk pengaksesan oleh banyak
pemakai secara bersamaan.Contoh : Disk.
Aktifitas I/O untuk shared
device adalah sangat kompleks dibanding aktifitas I/O pada dedicated device.
Dua fungsi yang sangat penting dari shared device adalah alokasi tempat dan
pemberian akses yang tepat.
Aktifitas
Saluran
Tujuan dari saluran I/O adalah
sebagai perantara antara CPU-main memory dengan unit pengontrol penyimpan. CPU
berkomunikasi dengan saluran melalui beberapa perintah yang sederhana.
Beberapa saluran akan memberi perintah :
– Test I/O, untuk
menentukan apakah jalur (pathway) yang menuju peralatan sedang sibuk.
– Start I/O, pada
peralatan tertentu.
– Halt I/O, pada peralatan
tertentu.
Saluran biasanya berkomunikasi
dengan CPU melalui cara interupsi.
Interupsi akan terjadi, jika keadaan error terdeteksi, misalnya instruksi CPU
yang salah atau jika aktifitas I/O telah diakhiri.
Jika interupsi terjadi, kontrol
akan bercabang melalui rutin pengendali interupsi (interrupt-handler routine),
dimana kontrol akan menentukan penyebab dari interupsi, melakukan kegiatan yang
tepat, kemudian mengembalikan kontrol pada pemanggil (caller).
3.8 Mengakses Perangkat I/O
Pengaturan
sederhana untuk menghubungkan perangkat I/O ke suatu computer adalah dengan
menggunakan pengaturan bus tunggal, sebagaimana yang ditampilkan pada gambar
12.1. Bus tersebut mengenable semua perangkat yang dihubungkan padanya untuk
mempertukarkan informasi. Biasanya, pengaturan tersebut terdiri dari tiga set
jalur yang digunakan untuk membawa alamat, data, dan sinyal kontrol. Tiap
perangkat I/O ditetapkan dengan suatu set alamat yang unik. Pada saat prosessor
meletakkan suatu alamat pada jalur alamat, perangkat yang mengenali alamat ini
merespon perintah yang dinyatakan pada jalur kendali. Prosessor meminta operasi
baca atau tulis, dan data yang direquest ditransfer melalui jalur data. Pada
saat perangkat I/O dan memori berbagi ruang alamat yang sama, pengaturan
tersebut disebut memory mapped I/O.
3.8.1
INPUT(Masukan)
Adalah
perangkat keras komputer yang berfungsi sebagai alat untuk memasukan data atau
perintah ke dalam komputer yang berupa signal input atau maintenance input. Di
dalam sistem komputer, signal input berupa data yang dimasukkan ke dalam sistem
komputer, sedangkan maintenance input berupa program yang digunakan untuk
mengolah data yang dimasukkan. Dengan demikian, alat input selain digunakan untuk
memasukkan data juga untuk memasukkan program.
Beberapa
alat input mempunyai fungsi ganda, yaitu disamping sebagai alat input juga
berfungsi sebagai alat output sekaligus. Alat yang demikian disebut sebagai terminal.\Peralatan
yang hanya berfungsi sebagai alat input dapat digolongkan menjadi alat input
langsung dan tidak langsung.
Alat input
langsung yaitu input yang dimasukkan langsung diproses oleh alat pemroses,
sedangkan alat input tidak langsung melalui media tertentu sebelum suatu input
diproses oleh alat pemroses. Alat input langsung dapat berupa papan ketik (keyboard),
pointing device (misalnya mouse, touch screen, light
pen, digitizer graphics tablet), scanner (misalnya magnetic
ink character recognition, optical data reader atau optical
character recognition reader), sensor (misalnya digitizing camera), voice
recognizer (misalnya microphone).
Sedangkan
alat input tidak langsung misalnya keypunch yang dilakukan melalui media
punched card (kartu plong), key-to-tape yang merekam data ke
media berbentuk pita (tape) sebelum diproses oleh alat pemroses, dan key-to-disk
yang merekam data ke media magnetic disk (misalnya disket atau harddisk)
sebelum diproses lebih lanjut.
3.8.2
OUTPUT
(Keluaran)
Adalah perangkat keras komputer yang
berfungsi untuk menampilkan keluaran sebagai hasil pengolahan data. Keluaran
dapat berupa hard-copy (ke
kertas), soft-copy (ke monitor),
ataupun berupa suara.
Output yang dihasilkan dari pemroses
dapat digolongkan menjadi empat bentuk, yaitu tulisan (huruf, angka, simbol
khusus), image (dalam bentuk grafik atau gambar), suara, dan bentuk lain
yang dapat dibaca oleh mesin (machine-readable form). Tiga golongan pertama
adalah output yang dapat digunakan langsung oleh manusia, sedangkan golongan
terakhir biasanya digunakan sebagai input untuk proses selanjutnya dari
komputer.Peralatan output dapat berupa:
Ø Hard-copy
device, yaitu alat yang digunakan untuk mencetak tulisan dan image pada
media keras seperti kertas atau film.
Ø Soft-copy
device, yaitu alat yang digunakan untuk menampilkan tulisan dan image pada
media lunak yang berupa sinyal elektronik.
Ø Drive device
atau driver,
yaitu alat yang digunakan untuk merekam simbol dalam bentuk yang hanya dapat
dibaca oleh mesin pada media seperti magnetic disk atau magnetic tape. Alat ini
berfungsi ganda, sebagai alat output dan juga sebagai alat input.
Output bentuk pertama sifatnya adalah
permanen dan lebih portable (dapat dilepas dari alat outputnya dan dapat
dibawa ke mana-mana). Alat yang umum digunakan untuk ini adalah printer,
plotter, dan alat microfilm. Sedangkan output bentuk kedua dapat
berupa video display, flat panel, dan speaker. Dan alat
output bentuk ketiga yang menggunakan media magnetic disk adalah disk
drive, dan yang menggunakan media magnetic tape adalah tape drive.
BAB IV
PENUTUP
4.1 KESIMPULAN
istem operasi yang berkembang saat ini
sangatlah berperan penting dalam pengaturan perangkat input dan ouput dalam
suatu sistem komputer. Dengan adanya sistem operasi maka perangkat input dan
output yang terdapat pada suatu sistem komputer dapat diatur secara langsung
dan mudah oleh pengguna.
Input /
Ouput Device adalah perangkat komputer yang berfungsi untuk membantu
memasukkan data atau mengeluarkan data, atau sekaligus memasukkan dan
mengeluarkan data. Pada input device, peralatan yang hanya berfungsi sebagai
alat input dapat digolongkan menjadi alat input langsung dan alat
input tidak langsung. Perangkat output dilihat dari hasilnya, yaitu :
Hard-copy device, Soft-copy device, Drive Device.
DAFTAR PUSTAKA
http://:www.blog.tp.ac.id/wp-content/.../download-makalah-sisitem-komputer.doc
