MAKALAH SISTEM INPUT/OUTPUT ORKOM

MAKALAH SISTEM INPUT/OUTPUT

Oleh :

1. Anisa nurfitria

2. Megawati sinaga

3. Mita andriani

4. Riska asrimayanti

5. Mawardi

6. Sabar

7. Azriansyah pamela ritonga

Kelas : II-C (Malam)

MK : ORGANISASI KOMPUTER

Dosen : Ronal watriantos S.kom, M.kom

YAYASAN UNIVERSITAS LABUHAN BATU

PERIODE 2017/2018

DAFTAR ISI

NAMA KELOMPOK................................................................................................. 1

DAFTAR ISI............................................................................................................ 2

KATA PENGANTAR................................................................................................ 3

BAB I PENDAHULUAN........................................................................................... 4

1.1 Latar Belakang............................................................................................. 4

1.2 Rumusan Masalah........................................................................................ 4

1.3 Tujuan........................................................................................................ 4

BAB II PEMBAHASAN........................................................................................... 5

2.1 Sistem Input/Output (I/O).............................................................................. 5

2.2 Perangkat I/O................................................................................................ 8

2.3 Pengaksesan I/O........................................................................................... 13

2.4 I/O interupsi................................................................................................. 14

2.5 Direct Memori Acces (DMA)......................................................................... 18

2.6 Pembahasan lain tentang I/O.......................................................................... 25

BAB III PENUTUP.................................................................................................. 28

3.1 Kesimpulan.................................................................................................. 28

3.2 Penutup....................................................................................................... 28

DAFTAR PUSTAKA................................................................................................ 29

KATA PENGANTAR

Puji syukur kami panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa karena atas rahmat dan karunia-Nya kami dapat menyelesaikan makalah ini. Adapun makalah Organisasi komputer tentang Sistem Input Output komputer dan perangkatnya ini telah kami usahakan semaksimal mungkin dan tentunya dengan bantuan berbagai pihak, sehingga dapat memperlancar pembuatan makalah ini. Untuk itu kami tidak lupa menyampaikan bayak terima kasih kepada semua pihak yang telah membantu kami dalam pembuatan makalah ini. Khusunya kepada semua rekan-rekan kerja yang berpartisipasi dalam penyusunan makalah ini. Makalah ini kami buat untuk menyelesaikan tugas Organisasi Komputer oleh dosen pembimbing kami, Ronal watriantos S.kom,M.kom.

Namun tidak lepas dari semua itu, kami menyadari sepenuhnya bahwa ada kekurangan baik dari segi penyusun bahasanya maupun segi lainnya. Oleh karena itu dengan lapang dada dan tangan terbuka kami membuka selebar-lebarnya bagi pembaca yang ingin memberi saran dan kritik kepada kami sehingga kami dapat memperbaiki makalah Organisasi komputer ini.

Akhirnya penyusun mengharapkan semoga dari makalah tentang Sistem Input Output dan Perangkatnya ini dapat diambil hikmah dan manfaatnya sehingga dapat memberikan informasi yang berguna terhadap pembaca.

Rantauprapat, April 2018

Penyusun

BAB 1

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Seiring berkembangnya zaman yang semakin modern ini maka teknologi komputer juga akan semakin berkembang. Agar computer dapat berhubungan dengan lingkungan luar maka dari itu diperlukan perangkat tambahan dan system yang mengatur komunikasi perangkat dengan processor atau CPU yang berada di lingkungan dalam computer. Tanpa dapat berkomunikasi dengan dunia luar computer bukan lah apa-apa. Sebagai contoh pada saat kita ingin melakukan peroses pengolahn data atau sebagainya namun disana tidak terdapat layar monitor computer lalu bagaimanakah kita tahu bahwa kita telah berhasil melakukan proses tersebut?. Maka dari itu agar mempermudah kerja kita computer membutuhkan prangkat tambahan yang disebut peripheral. Kita akan membahas lebih jelas tentang modul I/O pada halaman selanjutnya.

1.2 Rumusan masalah

1. Apakah yang dimaksud dengan sistem I/O ?

2. Apakah yang dimaksud dengan perangkat dan contoh I/O ?

3. Apakah yang dimaksud dengan pengaksesan I/O ?

4. Apakah yang dimaksud I/O interupsi ?

5. Apakah yang dimaksud Direct Memory Access ?

1.3 Tujuan

1. Mengetahui sistem dan defenisi I/O

2. Mengetahui perangkat dan fungsi I/O

3. Mengetahui pengaksesan dan perangkat I/O

4. Mengetahui I/O interupsi dan modul I/O

5. Mengetahui defenisi dan fungsi Direct Memory Access

BAB II

PEMBAHASAN

2.1 SISTEM INPUT / OUTPUT (I/0)

Pengertian Sistem

Sistem berasal dari bahasa Latin (systema) dan bahasa Yunani (sustema) adalah suatu kesatuan yang terdiri dari komponen atau elemen yang dihubungkan bersama untuk memudahkan aliran informasi, materi atau energi. Istilah ini sering dipergunakan untuk menggambarkan suatu set entitas yang berinteraksi, di mana suatu model matematika seringkali bisa dibuat.

Pengertian Sistem Input (Masukan)

Pengertian input (masukan) yaitu proses pemasukan data kedalam sistem sehingga menghasilkan informasi berupa keluaran. Masukan dapat berupa masukan perawatan (maintenance input) dan masukan sinyal (signal input). Umumnya data yang diperlukan adalah sebagai masukan sistem yang diturunkan dari kebutuhan informasi. Agar data dapat diterima oleh komputer dengan baik, komputer memiliki peralatan yang berfungsi untuk hal ini yang disebut dengan input device. Input device (Perangkat Keras Masukan) adalah Perangkat untuk memasukkan data dari luar ke dalam suatu memori dan processor untuk diolah guna menghasilkan informasi yang diperlukan. Beberapa alat input mempunyai fungsi ganda,yaitu disamping sebagai alat input juga berfungsi sebagai alat output sekaligus. Alat yang demikian disebut sebagai terminal. Terminal dapat dihubungkan ke sistem komputer dengan menggunakan kabel langsung atau lewat alat komunikasi. Contoh: Modem, Ethernet, ATM, PDA, kamera digital dll.

Terminal digolongkan menjadi :

Intelligent terminal, mempunyai alat pemroses dan memori di dalamnya sehingga input yang terlanjur dimasukkan dapat dikoreksi kembali dan dapat diprogram oleh pemakai. Contoh: PC.

Non intelligent terminal (dumb terminal), hanya berfungsi sebagai alat memasukkan input dan penampil output, dan tidak bisa diprogram karena tidak mempunyai alat pemroses. Contoh : Teleprinter. Smart Terminal , mempunyai alat pemroses dan memori didalamnya sehingga input yang terlanjur dimasukkan dapat dikoreksi kembali, tetapi tidak dapat diprogram oleh pemakai kecuali pabrik pembuatnya.

Contoh : Calculator, Telepon.

Perangkat Input

Perangkat Internal

Perangkat yang hanya berfungsi sebagai alat input,digolongkan menjadi alat input langsung dan alat inputtidak langsung

ž Alat input langsung Input yang dimasukkan langsung diproses oleh alat pemroses. Contoh :

Ø Keyboard.

Ø Pointing Devices, contoh : mouse, touch pad.

Ø Scanning Devices, contoh : barcode reader, scanner.

Ø Image Capturing dan Digitising Devices. Image Capturing Device, contoh : kamera digital, webcams. Digitising Device, contoh : graphics tablets, digital notebook.

Ø Voice Recognizer, contoh : microphone. Alat Input tidak langsung Melalui media tertentu sebelum suatu input diproses oleh alat pemroses.

ž Key punch Yang dilakukan melalui media punched card (kartu plong).

ž Key-to-tape Yang merekam data ke media berbentuk pita (tape) sebelum diproses alat pemroses.

ž Key-to-disk

Yang merekam data ke media magnetic disk (misalnya disket atau harddisk) sebelum diproses lebih lanjut

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 eksternalnya)

Perangkat Eksternal dikategorikan menjadi 3

1. Pembacaan di sisi Manusia (Human readable) : perangkat yang berhubungan dengan manusia sebagai pengguna komputer. Screen, printer, keyboard mouse, printer, joystick, disk drive.

2. Pembacaan disisi mesin (Machine readable) : perangkat yang berhubungan dengan peralatan. Biasanya berupa modul sensor dan tranduser untuk monitoring dan kontrol suatu peralatan atau sistem. Monitoring dan control.

3. Komunikasi (memungkinkan komputer untuk saling bertukar data dengan perangkat jarak jauh) 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.

Pengertian Sistem Output (Keluaran)

yaitu hasil dari suatu proses atau aktifitas menerima data dari hasil pengolahan pada bagian pemrosesan. Tentu saja pada bagian ini diperlukan juga peralatan yang bekerja, dimana peralatan tersebut disebut dengan output device. Output device (Perangkat Keras Keluaran) Adalah Perangkat yang berfungsi untuk mengeluarkan hasil pemrosesan ataupun pengolahan data yang berasal dari CPU kedalam suatu media yang dapat dibaca oleh manusia ataupun dapat digunakan untuk penyimpanan data hasil proses. Berdasarkan bentuk outputnya, unit output terdiri dari :

a. Hardcopy device,

alat yang digunakan untuk mencetak output ( misal: tulisan, angka, karakter dan simbol-simbol ) serta image ( grafik dan gambar ) pada media hard ( keras ) seperti kertas dan film. Contoh : Printer.

b. Drive device,

berupa alat yang digunakan untuk merekam atau menyimpan hasil output dapam bentuk yang hanya dapat dibaca oleh mesin, dan juga berfungsi sebagai alat output maupun alat input. Contoh : Flashdisk, Harddisk, Disket dan CD.

c. Softcopy device,

alat yang digunakan untuk menampilkan tulisan ( kata, angka, karakter dan simbol-simbol ) serta image ( grafik dan gambar ) ke dalam sinyal elektronik. Contoh : Monitor, Alpha Numerik Display, Projector dan Speaker.

Input dan Output terbagi menjadi dua bagian, yaitu :

1. Mekanisme I/O (alat input dan output) perangkat dari input dan output itu sendiri seperti keyboard, paper feeder, tape head dan sebagainya.

2. Pengontrol I/O (I/O controller/system I/O) komponen yang mengatur aliran informasi antara perangkat I/O dan komputer

2.2 PERANGKAT I/O

 . Unit Input(Input Device)

Unit ini berfungsi sebagai media untuk memasukkan data dari luar ke dalam suatu memori dan processor untuk diolah guna menghasilkan informasi yang diperlukan. Input devices atau unit masukan yang umumnya digunakan personal computer (PC) adalah keyboard dan mouse, keyboard dan mouse adalah unit yang menghubungkan user (pengguna) dengan komputer.

Selain itu terdapat joystick, yang biasa digunakan untuk bermain games atau permainan dengan komputer. Kemudian scanner, untuk mengambil gambar sebagai gambar digital yang nantinya dapat dimanipulasi. Touch panel, dengan menggunakan sentuhan jari user dapat melakukan suatu proses akses file. Microphone, untuk merekam suara ke dalam komputer. Input device berfungsi sebagai media untuk memasukkan data dari luar sistem ke dalam suatu memori dan processor untuk diolah dan menghasilkan informasi yang diperlukan. Data yang dimasukkan ke dalam sistem komputer dapat berbentuk signal input dan maintenance input. Signal input berbentuk data yang dimasukkan ke dalam sistem komputer, sedangkan maintenance input berbentuk program yang digunakan untuk mengolah data yang dimasukkan.

• Keyboard

Sumber: https://mechanicalkeyboards.com/shop/images/products/large_674_PSBlackBirdBlue1.jpg

Keyboard merupakan unit input yang paling penting dalam suatu pengolahan data dengan computer. Keyboard dapat berfungsi memasukkan huruf, angka, karakter khusus serta sebagai media bagi user untuk melakukan perintah- perintah lainnya yang diperlukan, seperti menyimpan file dan membuka file.
Tombol- tombol suatu keyboard umunya dapat dikelompokkan menjadi 4 bagian:

1. Typewriter key (berfungsi sama seperti mesin ketik. Contoh: tombol tabs, caps lock, enter, dll)
2. Numeric key (berfungsi untuk menuliskan angka)
3. Function key (fungsinya berbeda-beda seperti F1 untuk menampilkan menu help, dll)
4. Special key (termasuk tombol Ctrl, Alt, Shift dengan tombol lain. Contoh: Ctrl+S untuk save)

• Mouse

https://diniismawati18goblog.files.wordpress.com/2013/09/gambar-keyboard3.jpg

Mouse digunakan untuk mengatur perpindahan kursor, memberi perintah secara praktisi, Setiap kita menggerakkan mouse di layar monitor selalu tampak sebuah pointer(penunjuk mouse) yang ikut bergerak. Arah gerak pointer di monitor selalu sesuai dengan aarah gerakkan mouse, sedangkan bentuk tampilan ponter di monitor selain tergantung objek yang ditunjukkan de layar juga tergantung setting yang kita tentukan.

• Scanner

http://ecx.images-amazon.com/images/I/713HnVNFeFL._SL1500_.jpg

Scanner merupakan alat yang dapat digunakkan untuk: mengcopy teks dari buku, majalah, Koran, atau lainnya ke dalam computer, biasanya dalam program Microsoft Word, sehingga kita tidak perlu mengetikkan kata demi kata.

• Bar Code Reader

http://www.autoidsolutions.com/wp-content/uploads/RJS-D4000-CR1-Barcode-Bar-Code-Verifier-System-Refurbished.jpg

Dipergunakan di swalayan untuk membaca label data barang yang dicetak dalam bentuk font karakter. Font yang ada di barang biasanya mempunyai 10 digit, 5 digit identik pabrik dan 5 digit kode barang.
Masih banyak perangkat input yang ada seperti Joystik, touch screen, light pen dan lain- lain. Semakin manusia menambah temuan dari tahun ke tahun makin banyak perangkat input yang dibuat.

 Unit Output(output device)

Perangkat output atau output devices adalah alat yang digunakan untuk menampikan informasi dari computer. Peralatan yang sering digunalkan adalah monitor, printer, dan speaker.

• Monitor

http://www.jagatreview.com/wp-content/uploads/2014/10/samsung-u28d590d-monitor-01.jpg

Monitor merupakan alat untuk menampilkan hasil pengetikkan data lewat keyboard dan hasil pemrosesan data. Informasi atau tulisan yang terlihat pada layar monitor dinamakan soft copy.
Ada beberapa type monitor yang perlu kita kenal di antaranyaberikut ini:

1) Type CGA dengan resolusi 600 X 200 pixel dan kecepatannya 15.720 Khz
2) Type EGA dengan reolusi 640 X 350 pixel dan kecepatannya 21. 850 Khz
3) Type VGA dengan reolusi 640 X 480 pixel dan kecepatannya 31.500 Khz
4) Type SVGA dengan reolusi 800 X 600 pixel dan kecepatannya 35.200 Khz
5) Type XGA dengan reolusi 1024 X 768 pixel dan kecepatannya 31.500 Khz

• Printer

http://www.anugrahpratama.com/wa-data/public/shop/products/04/85/78504/images/20237/20237.970.jpg

Merupakan alat untuk mencetak informasi pada kertas yang sudah diolah di komputer. Informasi atau segala sesuatu yang telah dicetak di kertas dinamakan hard copy.

• Speaker

https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEivr1NItIZMIiCYm1aSAw1lM9TV5QGg1jph_-6_bT_Z2zg0xGRdF5bsrVqwSAf5YbJe19hwMTOwkUBzdCLSJOhxfvNBQp-fccsJDdsVuEFUWf36mWXZrmK-TXQe-3AuToDx3jwz8ofhVqc/s1600/Speaker+Simbadda+CST+6400N.jpg

Merupakan alat untuk mengeluarkan suara. Speaker biasanya dipakai pada computer yang menggunakan system operasi berbasis windows atau multimedia.

2.3 PENGAKSESAN I/O

Metode Pengaksesan I/O

1.MemoriMapped 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.

2. Isolated I/O

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/O

adalah sedikitnya instruksi I/O.

Piranti I/O dihubungkan sebagai lokasi terpisah dengan lokasi memori, dimana

port I/O tidak tergantung pada memori utama.

Karakteristik:

•Port I/O tidak tergantung memori utama.

•Transfer informasi dilakukan di bawah kendali sinyal kontrol yang menggunakan instruksi INPUT dan OUTPUT.

•Operasi I/O tergantung sinyal kendali dari CPU.

•lnstruksi I/O mengaktifkan baris kendali read/write pada port I/O, sedangkan instruksi memori akan mengaktifkan baris kendali read/write pada memori.

•Ruang memori dan ruang alamat I/O menyatu, sehingga dapat memiliki alamat yang sama.

Kelebihan dan kekurangan:

•I/O mapped I/O Iebih cepat dan efisien, karena lokasi I/O terpisah dengan lokasi memori.

•I/O mapped I/O mempunyai keterbatasan jumlah instruksi yang dapat di gunakan untuk operasi I/O.

2.4 I/O INTERUPSI

Interupsi Input Output

http://teknologi-informatika1.blogspot.co.id/2013/02/interupsi-input-output.html

Untuk memulai operasi I/O, CPU me-load register yang bersesuaian ke device controller. Sebaliknyadevice controller memeriksa isi register untuk kemudian menentukan operasi apa yang harus dilakukan.Pada saat operasi I/O dijalankan ada dua kemungkinan, yaitu synchronous I/O dan asynchronous I/O.

Pada synchronous I/O, kendali dikembalikan ke proses pengguna setelah proses I/O selesai dikerjakan. Sedangkan pada asynchronous I/O, kendali dikembalikan ke proses pengguna tanpa menunggu proses
I/O selesai. Sehingga proses I/O dan proses pengguna dapat dijalankan secara bersamaan.

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 :

1. Perangkat I/O akan mengirimkan sinyal interupsi ke CPU.

2. CPU menyelesaikan operasi yang sedang dijalankannya kemudian merespon interupsi.

3. CPU memeriksa interupsi tersebut, kalau valid maka CPU akan mengirimkan sinyal acknowledgment ke perangkat I/O untuk menghentikan interupsinya.

4. 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:

a. Status processor, berisi register yang dipanggil PSW (program status word).

b. Lokasi intruksi berikutnya yang akan dieksekusi.

5. Informasi tersebut kemudian disimpan dalam stack pengontrol sistem.

6. Kemudian CPU akan menyimpan PC (program counter) eksekusi sebelum interupsi ke stack pengontrol bersama informasi PSW. Selanjutnya mempersiapkan PC untuk penanganan interupsi.

7. Selanjutnya CPU memproses interupsi sempai selesai.

8. 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 :

a. Multiple Interrupt Lines

b. Software poll.

c. Daisy Chain.

d. 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.

Alternatif lainnya adalah menggunakan software poll. Prosesnya, apabila CPU mengetahui adanya sebuah interupsi, maka CPU akan menuju ke routine layanan interupsi yang tugasnya melakukan poll seluruh modul I/O untuk menentukan modul yang melakukan interupsi.

Kerugian software poll adalah memerlukan waktu yang lama karena harus mengidentifikasi seluruh modul untuk mengetahui modul I/O yang melakukan interupsi. Teknik yang lebih efisien adalah daisy chain, yang menggunakan hardware poll. Seluruh modul I/O tersambung dalam saluran interupsi CPU secara melingkar (chain). Apabila ada permintaan interupsi, maka CPU akan menjalankan sinyal acknowledge yang berjalan pada saluran interupsi sampai menjumpai modul I/O yang mengirimkan interupsi.

Teknik berikutnya adalah arbitrasi bus. Dalam metode ini, pertama – tama modul I/O memperoleh kontrol bus sebelum modul ini menggunakan saluran permintaan interupsi. Dengan demikian hanya akan terdapat sebuah modul I/O yang dapat melakukan interupsi.

MODUL I/O

Merupakan Interface bagi CPU dan Memory atau Interface untuk 1/lebih. perangkat 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.

FUNGSI MODUL I/O

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 sbb :

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 :

• 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,yaitu 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 periphera 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.

Blok Diagram Struktur Modul I/O

Antarmuka modul I/O ke CPU melalui bus sistem komputer 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.

2.5 DIRECT MEMORI ACCES (DMA)

Pengertian DMA (Direct Memory Access)

Direct memory access (DMA) adalah pengendali khusus yang berupa alat disediakan untuk memungkinkan transfes blok data langsung antar perangkat eksternal dan memori utama, tanpa intervensi terus menerus dari prosesor. Transfer DMA dilakukan oleh sirkuit kontrol yang merupakan bagian dari antar muka perangkat I/O. Istilah ini yang sering banyak kita ketahui adalah sebagai kontroler DMA. Kontroler DMA melakukan fungsi yang biasanya dilakukan oleh prosesor pada saat mengakses memori utama (yang sering disebut :RAM). Untuk setiap word yang ditransfer, kontroler ini menyediakan alamat memori dan semua sinyal bus yang mengontrol transfer data. Karena harus mentransfer sejumlah blok data, maka kontroler DMA harus menaikkan alamat memori untuk word yang berurutan dan mencatat jumlah transfer.

Sekalipun kontroler DMA dapat mentransfer data tanpa intervensi dari prosesor, operasinya tetap berada dibawah kontrol program yang dieksekusi oleh prosesor. Untuk menginisiasi transfer suatu blok word, prosesor mengirim alamat awal, jumlah word dalam blok, dan arah transfer. Pada saat seluruh blok telah ditransfer, kontroler tersebut memberitahu prosesor dengan memunculkan sinyal interupt. Pada saat transfer DMA terjadi, program yang meminta transfer tersebut berhenti bekerja dan prosesor dapat digunakan untuk mengeksekusi program lain. Setelah transfer DMA selesai, prosesor dapat kembali ke program yang meminta transfer tersebut.

Operasi I/O selalu dilakukan oleh OS sebagai respon terhadap request dari program aplikasi. OS juga bertanggung jawab untuk menunda eksekusi satu program dan memulai eksekusi program lain. Sehingga, untuk operasi I/O yang melibatkan DMA, OS menetapkan program yang meminta transfer tsb pada keadaan blocked, menginisiasi operasi DMA, dan memulai eksekusi program lain. Pada saat transfer selesai, kontroler DMA memberitahu prosesor dengan mengirim interupt request. Sebagai responnya, OS menetapkan program yang ditunda ke keadaan runnable sehingga dapat dipilih oleh scheduler untuk melanjutkan eksekusi.

DMA ialah sebuah prosesor khusus (special purpose processor) yang berguna untuk menghindari pembebanan CPU utama oleh program I/O (PIO). Untuk memulai sebuah transfer DMA, host akan menuliskan sebuah DMA command block yang berisi pointer yang menunjuk ke sumber transfer, pointer yang menunjuk ke tujuan transfer, dan jumlah byte yang ditransfer, ke memori. CPU kemudian menuliskan alamat command block ini ke pengendali DMA, sehingga pengendali DMA dapat kemudian mengoperasikan bus memori secara langsung dengan menempatkan alamatalamat pada bus tersebut untuk melakukan transfer tanpa bantuan CPU.

DMA (Direct Memory Access) adalah suatu hardware spesial (chip) yang dapat mengontrol aliran bit data antara memory (RAM) dan beberapa controller dari I/O devices tanpa memerlukan interferensi dari CPU secara terus menerus. (Mengakses dan mengontrol memori sistem tanpa interferensi CPU secara terus menerus).

https://fajarjabrik.blogspot.co.id/2014/11/makalah-organisasi-komputer-direct.html

2.2 Jenis-Jenis DMA (Direct Memory Access)

Ada 2 jenis DMA, yaitu:

a. Third−party DMA, untuk melakukan operasi transfer data menggunakan DMA controller yang ada pada motherboard.

b. First−party DMA (busmastering DMA). Untuk melakukan operasi transfer data dikerjakan oleh bagian logic di interface card.

Struktur DMA (Direct Memory Access)

· Transfer data dari buffer ke memori atau sebaliknya dilakukan per-karakter.

· dimana setiap kali transfer selalu ada interruptdari CPU sebelum dan sesudah transfer.

· Jika waktu untuk mentransfer satu karakter sebesar 2 µs dan sekali interrupt butuh 1ms, maka untuk mentransfer data dari memori kebuffer butuh 4 µs per karakter.

· Dengan menggunakan DMA transfer data dapatdilakukan secara langsung oleh device controller per-blok tanpa ada campur tangan dari CPU.

· CPU hanya memberikan interrupt sebelum dansesudah transfer setiap blok.

Fungsi DMA (Direct Memory Access)

Fungsi dari DMA sendiri adalah agar CPU dapat melakukan pekerjaan atau instruksi yang berbeda ketika melakukan operasi baca tulis dari perangkat peripheral. Tanpa adanya DMA CPU akan terus sibuk melakukan operasi baca tulis (transfer data) dan tidak dapat melakukan atau menyelesaikan instruksi yang lain. Dengan adanya DMA, CPU cukup mempersiapkan DMA chip dengan cara memberikan beberapa informasi seperti jumlah data bit yang ditransfer, alamat dari device dan memory yang diperlukan dan arah dari aliran data tersebut, setelah itu DMA chip sendiri yang akan menyelesaikannya. DMA chip akan melakukan interupt, ketika pekerjaannya sudah selesai. Selama DMA chip melakukan tugasnya hingga munculnya interupt, CPU dapat menyelesaikan instruksi yang lainnya.

DMA chip atau DMA controller sangat beragam tergantung dari teknologi yang ditanamkan padanya, untuk menjelaskan cara kerjanya akan digunakan jenis yang paling sederhana, yaitu DMA chip yang menangani sebuah transfer setiap waktunya. Berikut ini cara kerjanya:

Pertama, CPU akan memprogram atau mengeset DMA chip dengan mengatur registerinya, agar DMA chip mengetahui apa saja yang perlu ditransfer dan kemana informasi tersebut perlu ditransfer. Selain itu CPU juga akan memberikan command atau perintah pada disk controller untuk membaca data dari disk dan menuliskannya pada internal buffer, serta melakukan checksum untuk memastikan tidak adanya error yang terjadi ketika membaca dan menuliskan data dari disk menuju internal buffer. Bila tidak ada terjadi error maka DMA chip dapat memulai untuk melakukan transfer. DMA chip akan melakukan request kepada disk controller untuk melakukan transfer data menuju main memory (RAM). Selama melakukan transfer menuju memory akan terjadi bus cycle, dan setiap kali selesai menuliskan data pada memory, disk controller akan mengirim suatu sinyal (acknowledgement signal) pada DMA chip.

Kemudian DMA chip akan menaikkan alamat memory untuk digunakan dan melakukan pengurangan pada counter bit data. Proses dari DMA chip melakukan request sampai disk controller mengirimkan sinyal kembali pada DMA chip akan terus berlangsung hingga counter mencapai 0. Ketika counter mencapai 0, maka DMA chip akan melakukan interupt dan memberitahukan pada CPU bahwa proses transfer sudah selesai. Semua transfer data dan sinyal ini dikirimkan melalui suatu bus yang menghubungkan CPU, DMA chip (controller), Disk controller dan main memory. Berikut ini gambar untuk mempermudah penjelasan:

Metode Kerja DMA (Direct Memory Access)

Ada Beberapa Metode DMA dalam mentrasfer data :

a. Metode yang sangat baku dan sederhana disebut HALT, atau Burst Mode DMA, karena pengendali DMA memegang kontrol dari sistem bus dan mentransfer semua blok data ke atau dari memori pada single burst. Selagi transfer masih dalam prosres, sistem mikroprosessor diset idle, tidak melakukan instruksi operasi untuk menjaga internal register. Tipe operasi DMA seperti ini ada pada kebanyakan komputer.

b. Metode kedua, mengikutsertakan pengendali DMA untuk memegang kontrol dari sistem bus untuk jangka waktu yang lebih pendek pada periode dimana mikroprosessor sibuk dengan operasi internal dan tidak membutuhkan akses ke sistem bus. Metode DMA ini disebut cycle stealing mode. Cycle stealing DMA lebih kompleks untuk diimplementasikan dibandingkan HALT DMA, karena pengendali DMA harus mempunyai kepintaran untuk merasakan waktu pada saat sistem bus terbuka

Pada dasarnya cara kerja DMA terkait erat dengan : DMA controller, Processor, Memory, I/Odevice. Adapun juga cara kerjanya sebagai berikut:

1. I/O Device terhubung dengan DMA controller memberikan instruksi yang harus di proses

2. DMA controller mengirimkan pemberitahuan ke processor akan ada proses yang dihandle oleh DMA controller

3. Processor menginformasikan ke memory bahwa DMA akan mengakses memory untuk pemrosesan suatu instruksi

4. DMA Controller terhubung dengan memory dan akses alamat, data yang diperlukan

5. DMA controller mengirimkan hasil proses kembali ke I/O device

6. Jika proses selesai, DMA controller kembali melaporkan ke processor bahwa proses telah beres dilakukan.

Menurut referensi lain cara kerja DMA sebagai berikut:

CPU mengirimkan data data berikut ini ke DMA controller: Perintah read/write Alamat device yang akan diakses Alamat awal blok memori yang akan dibaca/ditulis Jumlah blok data yang akan ditransfer

· CPU mengeksekusi program lain

· DMA controller mengirimkan seluruh blok data (per satu word) langsung ke memori(tanpa melibatkan CPU)

· DMA controller mengirim interrupt ke CPU jika telah selesai.

Dapat disimpulkan Prinsip sederhanya : DMA controller mengambil alih kerja processor dalam memproses instruksi yang masuk melalui I/O device. Processor cukup mendapatkan laporan saja bahwa akan ada tugas yang dihandle oleh DMA controller, dan setelah beres, tinggal nunggu laporan ” tugas beres”

(Gambar : Blog Diagram DMA)

Transfer DMA (Direct Memory Access)

Ada 3 langkah dalam transfer DMA :

a. Prosesor menyiapkan DMA transfer dengan menyedia kan data-data dari perangkat, operasi yang akan ditampilkan, alamat memori yang menjadi sumber dan tujuan data, dan banyaknya byte yang ditransfer.

b. Pengendali DMA memulai operasi (menyiapkan bus, menyediakan alamat, menulis dan membaca data), sampai seluruh blok sudah di transfer.

c. Pengendali DMA meng-interupsi prosesor dimana selanjutnya akan ditentukan tindakan berikutnya.

Implementasi DMA

Dalam pelaksanaannya, beberapa komputer menggunakan memori fisik untuk proses DMA , sedangkan jenis komputer lain menggunakan alamat virtual dengan melalui tahap “penerjemahan” dari alamat memori virtual menjadi alamat memori fisik, hal ini disebutDirect Virtual-Memory Address atau DVMA. Keuntungan dari DVMA adalah dapat mendukung transfer antara dua memori mapped device tanpa intervensi CPU.

Konfigurasi modul DMA

a. Konfigurasi 1 (Single Bus)

· Hanya menggunakan single bus

· DMA dan modul I/O terpisah

· Setiap transfer harus mengakses bus 2 kali:
modul I/O ke DMA kemudian DMA ke memori

· Lebih lambat CPU (tertunda 2 kali)

b. Konfigurasi 2 (Single Bus, Integrated DMA-I/O)

· Hanya menggunakan single bus

· Modul I/O terintegrasi

· Satu DMA controller dapat menangani >1 modul I/O

· Setiap transfer hanya perlu mengakses bus satu kali saja DMA ke memori

· CPU hanya tertunda satu kali (lebih baik dari konfigurasi 1)

c. Konfigurasi 3 (IO Bus)

· Digunakan bus I/O secara terpisah

· Lebih hemat hardware◊Semua modul I/O cukup dilayani dengan sebuah DMA

· Setiap transfer hanya perlu mengakses bus satu kali saja DMA ke memori

· CPU hanya tertunda (lebih baik dari konfigurasi 2)

Proses Handshaking pada DMA

Proses handshaking antara pengendali DMA dan pengendali perangkat dilakukan melalui sepasang kabel yang disebut DMA-request dan DMA-acknowledge. Pengendali perangkat mengirimkan sinyal melalui DMA-request ketika akan mentransfer data sebanyak satu word. Hal ini kemudian akan mengakibatkan pengendali DMA memasukkan alamat-alamat yang dinginkan ke kabel alamat memori, dan mengirimkan sinyal melalui kabel DMA-acknowledge. Setelah sinyal melalui kabel DMA-acknowledgediterima, pengendali perangkat mengirimkan data yang dimaksud dan mematikan sinyal pada DMA-request.

Hal ini berlangsung berulang-ulang sehingga disebut handshaking. Pada saat pengendali DMA mengambil alih memori, CPU sementara tidak dapat mengakses memori (dihalangi), walau pun masih dapat mengaksees data pada cache primer dan sekunder. Hal ini disebut cycle stealing, yang walau pun memperlambat komputasi CPU, tidak menurunkan kinerja karena memindahkan pekerjaan data transfer ke pengendali DMA meningkatkan performa sistem secara keseluruhan.

Keuntungan menggunakan DMA:

· Dapat dilihat pada operasi multiasking seperti UNIX.

· Transfer data dengan mode DMA akan menghemat sumberdaya CPU sehingga CPU dapat melakukan pekerjaan yang lain.

· Sedangkan pada DOS (yang merupakan operasi single-tasking) harus menunggu sampai proses selesai terlebih dahulu baru kemudian bisa menjalankan proses berikutnya

2.6 PEMBAHASAN LAIN TENTANG I/O

A. Klasifikasi Perangkat I/O

Pengelolaan perangkat I/O merupakan aspek perancangan sistem operasi yang terluas karena beragamnya peralatan dan begitu banyaknya aplikasi dari peralatanperalatan itu.
Manajemen I/O mempunyai fungsi, di antaranya:
- Mengirim perintah ke perangkat I/O agar menyediakan layanan.
- Menangani interupsi peralatan I/O
- Menangani kesalahan pada peralatan I/O
- Memberi interface ke pemakai.
Berdasarkan sasaran komunikasi, klasifikasi perangkat I/O dibagi menjadi:

1. Peralatan yang terbaca oleh manusia (Human Readable Machine)
Yaitu, peralatan yang cocok untuk komunikasi dengan user. Contohnya, Video Display Terminal (VDT) yang terdiri dari layar, keyboard, dan mouse.

2. Peralatan yang terbaca oleh mesin (Machine Readable Machine)
Yaitu peralatan yang cocok untuk komunikasi dengan peralatan elektronik. Contohnya disk dan tape, sensor, controller.

3. Komunikasi
Yaitu, peralatan yang cocok untuk komunikasi dengan peralatan-peralatan jarak jauh. Contohnya modem. Terdapat perbedaan-perbedaan besar antarkelas peralatan tersebut. Bahkan untuk satu kelas saja terdapat berbedaan sangat besar. Perbedaan-perbedaan pokok antara lain mengenai:
- Data rate
- Aplikasi
- Kompleksitas pengendalian
- Unit yang ditransfer
- Representasi data
- Kondisi-kondisi kesalahan
Keberagaman yang sangat besar pada peralatan I/O membuat pendekatan seragam dan konsisten terhadap I/O baik dari pandangan sistem operasi maupun proses sangat sulit diperoleh.
Klasifikasi lain yang dapat dilakukan terhadap peralatan I/O adalah berdasarkan unit transfer yang dilakukan perangkat I/O, yaitu sbb:

1. Perangkat berorientasi blok (block-oriented devices)
Peralatan mentransfer dari dan ke peralatan dengan satuan transfer adalah satu blok (sekumpulan karakter) yant telah ditentukan.

2. Perangkat berorientasi aliran karakter (character-oriented devices)
Peralatan mentransfer dari dan ke peralatan berupa aliran karakter.

B. Teknik Pengoperasian Perangkat I/O.

a. Teknik Pengoperasian Perangkat I/O meliputi:
Perangkat I/O terprogram (programmed I/O)
Merupakan perangkat I/O komputer yang dikontrol oleh program. Contohnya, perintah mesin in, out, move. Perangkat I/O terprogram tidak sesuai, untuk pengalihan data dengan kecepatan tinggi karena dua alasan yaitu:
1Memerlukan overhead (ongkos) yang tinggi, karena beberapa perintah program harus dieksekusi untuk setiap kata data yang dialihkan antara peralatan eksternal dengan memori utama.
2. Banyak peralatan periferal kecepatan tinggi memiliki mode operasi sinkron, yaitu pengalihan data dikontrol oleh clock frekuensi tetap, tidak tergantung CPU.

b. Perangkat berkendalikan interupsi (Interrupt I/O)
Interupsi lebih dari sebuah mekanisme sederhana untuk mengkoordinasi pengalihan I/O. Konsep interupsi berguna di dalam sistem operasi dan pada banyak aplikasi kontrol di mana pemrosesan rutin tertentu harus diatur dengan seksama, relatif peristiwa-peristiwa eksternal.

c. DMA (Direct Memory Address)
Merupakan suatu pendekatan alternatif yang digunakan sebagai unit pengaturan khusus yang disediakan untuk memungkinkan pengalihan blok data secara langsung antara peralatan eksternal dan memori utama tanpa intervensi terus menerus oleh CPU.
Evolusi telah terjadi pada sistem komputer. Evolusi antara lain terjadi peningkatan kompleksitas dan kecanggihan komponen-komponen sistem komputer. Evolusi sangat tampak pada fungsi-fungsi I/O, yaitu sbb:
1. pemroses secara langsung mengendalikan peralatan I/O. Teknik ini masih dilakukan sampai saat ini, yaitu untuk peralatan sederhana yang dikendalikan mikroprosesor untuk menjadi intelligent device.
2. Peralatan dilengkapi pengendali I/O (I/O controller). Pemroses masih menggunakan I/O terprogram tanpa interupsi. Pada tahap ini, pemroses tak perlu memperhatikan rincian-rincian spesifik interface peralatan.
3. Tahap ini sama dengan tahap 2 ditambah fasilitas interupsi. Pemroses tidak perlu menghabiskan waktu untuk menunggu selesainya operasi I/O. Teknik ini meningkatkan efisiensi pemroses.
4. Pengendali I/O diberi kendali memori langsung lewat DMA. Pengendali dapat memindahkan blok data ke atau dari memori tanpa melibatkan pemroses kecuali di awal dan akhir transfer.
5. Pengendali I/O ditingkatkan menjadi pemroses yang terpisah dengan instruksi-instruksi khusus yang ditujukan untuk operasi I/O. Pemroses pusat mengendalikan/memerintahkan pemroses I/O untuk mengeksekusi program I/O yang terdapat di memori utama.
Pemroses I/O mengambil dan mengeksekusi instruksi-instruksi ini tanpa intervensi pemroses utama (pusat). Dengan teknik ini dimungkinkan pemroses pusat menspesifikasikan barisan aktivitas I/O dan hanya diinterupsi ketika seluruh barisan telah diselesaikan.
6. Pengendali I/O mempunyai memori lokal yang menjadi miliknya dan komputer juga memiliki memori sendiri. Dengan arsitektur ini, sekumpulan besar peralatan I/O dapat dikendalikan dengan keterlibatan pemroses pusat yang minimum.
Arsitektur ini digunakan untuk pengendalian komunikasi dengan terminalterminal interaksi. Pemroses I/O mengambil alih kebanyakan tugas yang melibatkan pengendalian terminal. Evolusi berlangsung terus, jalur yang dilalui oleh evolusi adalah agar fungsi-fungsi I/O dapat dilakukan lebih banyak dan lebih banyak lagi tanpa keterlibatan pemroses pusat. Pemroses pusat yang tidak disibukkan dengan tugas-tugas yang berhubungan dengan I/O akan meningkatkan kinerja sistem. Tahap 5 & 6 merupakan tahap perubahan utama, yaitu konsep pengendali I/O mampu mengeksekusi program sendiri.

C. Prinsip-Prinsip Perangkat I/O

Terdapat dua sasaran perancangan perangkat I/O, yaitu:
a. Efisiensi

Merupakan aspek penting karena operasi I/O karena sering menjadi operasi yang menimbulkan bottleneck pada sistem komputer/komputasi.

b. Generalitas (Device-independence)

Selain berkaitan dengan simplisitas dan bebas dari kesalahan diharapkan juga menangani semua gerak peralatan secara beragam. Pernyataan ini diterapkan dari cara proses-proses memandang peralatan I/O dan cara sistem operasi mengelola peralatan-peralatan dan operasi-operasi I/O.
Perangkat lunak diorganisasikan sebagai satu barisan lapisan. Lapisan-lapisan lebih bawah berurusan menyembunyikan kepelikan-kepelikan perangkatkeras. Untuk untuk lapisan-lapisan lebih atas berurusan memberikan interface yang bagus, bersih, nyaman dan seragam ke pemakai.

BAB III
PENUTUP

KESIMPULAN

Perangkat I/O eksternal diklasifikasikan menjadi 3 kategori:

• 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.

Modul I/O merupakan peralatan antarmuka (interface) bagi sistem bus atau switch sentral dan mengontrol satu atau lebih perangkat peripheral.

PENUTUP

Demikianlah akhir dari makalah yang kami buat ini dan terimakasih kepada pihak yang terkait dalam membantu kami menyelesaikan makalah ini, dan semoga makalah ini bisa bermanfaat dan berkembang untuk kedepannya serta semoga makalah ini bisa menambah wawasan bagi penulis juga pembaca lain yang baru saja memasuki dunia kerja atau sebagai pelajar untuk bisa mengembangkan ilmunya kedepan dengan lebih baik lagi.