MEMORY
Siapa sih yang ga tau tentang memori??? it's okay pada kali ini kita akan bahas memori secara utuh, disimak baik-baik yahh
A. Pengertian Memori
Memori adalah bagian dari komputer tempat program–program dan data–data disimpan. Memori juga diartikan sebagai tempat informasi, dibaca dan ditulis, dimana terdapat berbagai jenis, teknologi, organisasi, unjuk kerja dan harga memori. Secara garis besar, berdasarkan lokasinya memori terbagi dua yaitu memori internal dan eksternal. Memori internal adalah memori yang dapat diakses langsung oleh prosesor. Contoh memori internal adalah register yang terdapat di dalam prosesor, cache memori dan memori utama berada di luar prosesor. Sedangkan memori eksternal adalah memori yang diakses prosesor melalui piranti I/O, contohnya disket dan hardisk.
| |
B. Karakter Sistem Memori
Karakteristik memori terbagi atas beberapa bagian yaitu lokasi, kapasitas, satuan transfer, metode akses, kinerja, tipe fisik beserta karakter fisik. Adaaun detail klasifikasi
karakteristik sismtem meori tersebut dapat dilihat pada tabbel berikut.
Tabel 7.1 karakteristik sistem memori
Berdasarkan tabel karakteristik tersebut diatas maka berdasarkan lokasi nya memori terbagi atas CPU, internal dan eksternal. Memori yang berada di dalam chip prosesor (CPU) adalah register. Register diakses langsung oleh prosesor dalam menjalankan operasinya. Register digunakan sebagai memori sementara dalam perhitungan maupun pengolahan data dalam prosesor. Sementara memori internal secara lokasi berada diluar chip prosesor, dimana memori ini juga diakses langsung oleh prosesor. Memori internal terbagi atas memori utama dan cache memori. Memori eksternal merupakan jenis memori yang lokasinya diluar komputer dan diakses oleh prosesor melalui piranti I/O. Contoh memori eksternal ini dapat berupa disk maupun pita.
Kapasitas Memori memori internal maupun eksternal biasanya dinyatakan dalam mentuk byte (1 byte = 8 bit) atau word. Panjang word umumnya 8, 16, 32 bit. Sementara
memori eksternal biasanya lebih besar kapasitasnya daripada memori internal, hal ini disebabkan karena teknologi dan sifat penggunaannya yang berbeda. Satuan Transfer memori internal sama dengan jumlah saluran data yang masuk ke dan keluar dari modul memori. Jumlah saluran ini sering kali sama dengan panjang word, tapi dimungkinkan juga tidak sama. Konsep Satuan Transfer terbagi menjadi beberapa diantaranya yaitu word, addressable units serta unit of transfer. Word merupakan satuan “alami” organisasi memori. Ukuran word biasanya sama dengan jumlah bit yang digunakan untuk representasi bilangan dan panjang instruksi. Addressable units, pada sejumlah sistem, adressable units adalah word. Namun terdapat sistem dengan pengalamatan pada tingkatan byte. Pada semua kasus hubungan antara panjang A suatu alamat dan jumlah N adressable unit adalah 2A =N. Unit of tranfer, adalah jumlah bit yang dibaca atau dituliskan ke dalam memori pada suatu saat. Pada memori eksternal,tranfer data biasanya lebih besar dari suatu word, yang disebutdengan block.
Metode Akses memori terbagi menjadi empat yaitu Sequential access, Direct access
,Random access serta Associative access. Metode sequential access bekerja dengan cara memori diorganisasi menjadi unit – unit data yang disebut record. Akses harus dibuat dalam bentuk urutan linier yang spesifik. Informasi pengalamatan yang disimpan dipakai untuk memisahkan record – record dan untuk membantu proses pencarian. Terdapat shared read/write mechanism untuk penulisan/pembacaan memorinya. Pita magnetik merupakan memori yang menggunakan metode sequential access. Sedangkan metode direct access sama seperti sequential access dimana terdapat shared read/write mechanism. Setiap blok dan record memiliki alamat unik berdasarkan lokasi fisiknya. Akses dilakukan langsung pada alamat memori dan disk adalah memori direct access. Metode yang selanjutnya yaitu random access, pada metode ini setiap lokasi memori dipilih secara random dan diakses serta dialamati secara langsung. Contohnya adalah memori utama. Metode yang terakhir yaitu associative access yang merupakan jenis memori random akses yang memungkinkan pembandingan lokasi bit yang diinginkan untuk pencocokan. Data dicari berdasarkan isinya bukan alamatnya dalam memori. Contoh memori ini adalah cache memori.
Parameter utama unjuk kerja memori meliputi access time, memory cycle time serta transfer rate. Pada random access memory, waktu akses adalah waktu yang dibutuhkan untuk melakukan operasi baca atau tulis. Memori non-random akses merupakan waktu yang dibutuhkan dalam melakukan mekanisme baca atau tulis pada lokasi tertentu. Selanjutnya parameter semory cycle time digunakan pada random access memory. Terdiri dari access time ditambah dengan waktu yang diperlukan transient agar hilang pada saluran sinyal. Pada t ransfer rate atau kecepatan data transfer ke unit memori atau dari unit memori. Random access memory sama dengan 1/(cycle time). Sedangkan non-random access memory dengan perumusan :
TN = TA + (N/R)
TN = waktu rata – rata untuk membaca atau menulis N bit TA = waktu akses rata – rata
N = jumlah bit
R = kecepatan transfer dalam bit per detik (bps)
Berdasarkan bentuk fisiknya memori dibedakan menjadi volatile dan non-volatile serta erasable dan nonerasable. Pada media penyimpanan volatile (volatile memory) informasi akan hilang apabila daya listriknya dimatikan, sedangkan pada non-volatile memory data yang tersimpan tidak hilang walau daya listriknya hilang. Memori permukaan magnetik adalah contoh non-volatile memory, sedangkan memori semikonduktor ada yang volatile dan nonvolatile. Selanjutnya pada pembagian media erasable dan nonerasable, terdapat beberapa jenis memori semikonduktor yang tidak bisa dihapus kecuali dengan menghancurkan unit storage-nya, memori ini dikenal dengan ROM (Read Only Memory).
Keandalan memori dihitung berdasarkan ukuran kapasitas atau berapa banyak data yang data disimpan. Kebutuhan ukuran ini merupakan sesuatu yang sulit dijawab, karena
berapapun kapasitas memori tentu ukuran aplikasi yang akan menggunakannya juga menjadi factor penentu. Keandalan selajutnya dihitung berdasarkan kecepatan akses memori dimana memori harus mempu mengikuti kecepatan CPU sehingga terjadi sinkronisasi kerja antar CPU dan memori tanpa adanya waktu tunggu karena komponen lain belum selesai prosesnya. Faktor penentu keandalan yang lain meliputi harga dari sebuah memori yang bisa dikatakan bahwa nilainya relatif. Bagi produsen selalu mencari harga produksi paling murah tanpa mengorbankan kualitasnya untuk memiliki daya saing di pasaran. Hubungan ketiganya yakni harga, kapasitas dan waktu akses adalah bahwa semakin kecil waktu akses maka semakin besar harga per bitnya, semakin besar kapasitas maka semakin kecil harga per bitnya serta semakin besar kapasitas maka semakin besar waktu aksesnya.
C. Hirarki Memori
Menurunnya hirarki mengakibatkan beberapa hal terjadi diantaranya meliputi penurunan harga/bit, peningkatan kapasitas, peningkatan waktu akses serta penurunan frekuensi akses memori oleh CPU. Kunci keberhasilan hirarki ini pada penurunan frekuensi aksesnya. Semakin lambat memori maka keperluan CPU untuk mengaksesnya semakin sedikit. Secara keseluruhan sistem komputer akan tetap cepat namun kebutuhan kapasitas memori besar terpenuhi.
Gambar 7.2 Hirarki Memori
Dari gambar hirarki di atas maka memori dapat diklasifikasikan berdasarkan tipe, teknologi, ukuran atau kapasitas serta waktu akses seperti pada table berikut.
Tabel 7.2 Spesifikasi memori
 |
Satuan pokok memori adalah digit biner atau disebut bit. Bit dapat berisi sebuah angka 0 atau
1. Memori juga dinyatakan dalam byte, 1 byte = 8 bit. Kumpulan byte dinyatakan dalam word.
|
D. Memori internal
Memori semikonduktor terbagi atas beberapa tipediantaraya adalah random akses (RAM), ROM, PROM, EPROM, Flas Memory serta EEPROM. Klasifikasi detail untuk setiap
jenis memori tersebut tampak pada table 8.3 di bawah. Pada komputer lama, bentuk umum random access memory untuk memori utama adalah sebuah piringan ferromagnetik berlubang yang dikenal sebagai core, istilah yang tetap dipertahankan hingga saat ini.
Tipe Memori | Tabel 7.3 Kategori | Tipe-tipe memori se Erasure | mMikeoknadnuiskmtoer Penulisan | Volatility |
Random-access memory (RAM) | Read-write memory | Electrically, byte-level | Electrically | Volatile |
Read-only memory (ROM) |
Read-only memory |
Not possible | Masks |
Nonvolatile |
Programmable ROM (PROM) |
Electrically | |||
Erasable PROM (EPROM) |
Read-mostly memory | UV light, chip-level | ||
Electrically Erasable PROM (EEPROM) | Electrically, byte-level | |||
Flash memory | Electrically, block-level |
Pada memori random akses data diakses secara langsung melalui logik pengalamatan wired-in. Pada memori jenis ini dimungkinkan adanya pembacaan dan penulisan data ke memori secara cepat dan mudah. RAM bersifat volatile dimana data tersimpan selama ada daya (listrik) dan akan hilang jika tidak ada sumber listrik. Random akses memori terbagi atas RAM dinamik dan RAM static. RAM dinamik disusun oleh sel – sel yang menyimpan data sebagai muatan listrik pada kapasitor. Kapasitor memiliki kecenderungan alami untuk mengosongkan muatan, maka RAM dinamik memerlukan pengisian muatan listrik secara periodik untuk memelihara penyimpanan data. Biasanya dimanfaaatkan untuk operasi data besar. Sedangkan RAM statik, nilai biner disimpan dengan menggunakan konfigurasi gate logika flipflop tradisional. RAM jenis ini memiliki kemampuan menyimpan data selama ada daya listriknya dan lebih cepat dibanding RAM dinamik.
ROM (Read Only Memory) merupakan jenis memori yang sangat berbeda dengan RAM. Pada ROM data bersifat permanen, tidak bisa diubah dimana ini menguntungkan untuk penyimpanan data yang permanen. Namun terdapat kerugian yaitu jika terdapat kesalahan data atau adanya perubahan data sehingga perlu penyisipan –penyisipan. PROM (Programmable ROM) merupakan jenis memori non-volatile yang terbagi atas tiga macam yaitu EPROM, EEPROM dan flash memory. EEPROM electrically erasable programmable read only memory. Jenis memori yang dapat ditulisi kapan saja tanpa menghapus isi sebelumnya. EEPROM menggabungkan kelebihan non-volatile dengan fleksibilitas dapat di-update.
Gambar 7.3 Typical Memory Package Pins and Signals
Pengemasan memori sebagaimana tampak pada Gambar 7.3 di atas (a) EPROM yang merupakan keping 8 Mbit yang diorganisasi sebagai 1Mx8. Organisasi dianggap sebagai kemasan satu word per keping. Kemasan terdiri dari 32 pin, yang merupakan salah satu ukuran kemasan keping standar. Sedangkan gambar (b) keping 16 Mbit yang diorganisasikan sebagai 4M x 4. Terdapat sejumlah perbedaan dengan keping ROM, karena ada operasi tulis maka pin – pin data merupakan input/output yang dikendalikan oleh WE (write enable) dan OE (output enable). Pada pengemasan DRAM ini data yang akan dibaca terdiri dari 8 saluran (D0 –D7). Catu daya keping adalah Vcc dengan pin grounding Vss serta pin chip enable (CE). Karena mungkin terdapat lebih dari satu keping memori yang terhubung pada bus yang sama maka pin CE digunakan untuk mengindikasikan valid atau tidaknya pin ini. Pin CE diaktifkan oleh logik yang terhubung dengan bit berorde tinggi bus alamat (di atas A19). Tegangan program adalah Vpp.
Dalam melaksanakan fungsi penyimpanan, memori semikonduktor dimungkinkan mengalami kesalahan. Kesalahan berat yang biasanya merupakan kerusakan fisik memori. Kesalahan ringan yang berhubungan data yang disimpan. Kesalahan ringan dapat dikoreksi kembali. Koreksi kesalahan data yang disimpan diperlukan dua mekanisme yaitu mekanisme pendeteksian kesalahan serta perbaikan kesalahan.
E. Cache Memori
Salah satu jenis memori adalah cache memori yang memiliki kemampuan untuk mempercepat kerja memori utama sehingga mendekati kecepatan prosesor. Memori utama lebih besar kapasitasnya namun lambat operasinya, sedangkan cache memori berukuran kecil namun lebih cepat. Cache memori berisi salinan memori utama. Ukuran cache memori adalah kecil, semakin besar kapasitasnya maka akan memperlambat proses operasi cache memori itu sendiri, disamping harga cache memori yang sangat mahal.
Gambar 7. 4 Ilustrasi Cache memori
Gambar 7.5. Organisasi Cache Memori
Gambar 7.6. Elemen Cache Memori
Secara bentuk fisik cache memori terbagi atas logical dan fisikal, sedangkan untuk ukuran bervarasi menyesuaikan kebutuhan. Sebagai contoh AMD mengeluarkan prosesor K5 dan K6 dengan cache yang besar (1MB), kinerjanya tidak bagus. Intel mengeluarkan prosesor tanpa cache untuk alasan harga yang murah, yaitu seri Intel Celeron pada tahun 1998-an, kinerjanya sangat buruk terutama untuk operasi data besar, floating point. Sejumlah penelitian telah menganjurkan bahwa ukuran cache antara 1KB dan 512KB akan lebih optimum [STA96].
Hubungan antara ukuran blok dan hit ratio sangat rumit untuk dirumuskan, tergantung pada karakteristik lokalitas programnya dan tidak terdapat nilai optimum yang pasti telah ditemukan. Ukuran antara 4 hingga 8 satuan yang dapat dialamati (word atau byte) cukup beralasan untuk mendekati nilai optimum [STA96].
Pemetaan Cache mempunyai kapasitas yang kecil dibandingkan memori utama.
Aturan blok – blok mana yang diletakkan dalam cache. Terdapat tiga metode, yaitu pemetaan langsung, pemetaan asosiatif, dan pemetaan asosiatif set. Pemetaan langsung merupakan teknik paling sederhana, yaitu teknik ini memetakan blok memori utama hanya ke sebuah saluran cache saja. Pemetaan Assosiatif mengatasi kekurangan pemetaan langsung. Tiap blok memori utama dapat dimuat ke sembarang saluran cache. Alamat memori utama diinterpretasikan dalam field tag dan field word oleh kontrol logika cache. Tag secara unik mengidentifikasi sebuah blok memori utama. Mekanisme untuk mengetahui suatu blok dalam cache dengan memeriksa setiap tag saluran cache oleh kontrol logika cache. Fleksibilitas dalam penggantian blok baru yang ditempatkan dalam cache. Kelebihan dari pemetaan ini adalah bahwa algoritma penggantian dirancang untuk memaksimalkan hit ratio, yang pada pemetaan langsung terdapat kelemahan. Sedangkan kekurangannya yaitu kompleksitas rangkaian sehingga mahal secara ekonomi. Pemetaan Assosiatif Set
menggabungkan kelebihan yang ada pada pemetaan langsung dan pemetaan asosiatif. Memori cache dibagi dalam bentuk set–set. Alamat memori utama diinterpretasikan dalam tiga field, yaitu: field tag, field set, field word. Setiap blok memori utama dapat dimuat dalam sembarang saluran cache.
 |
| Gambar 7.7 Pemetaan Langsung |
 |
| Gambar 7.8 Pemetaan Assosiatif |
Gambar 7.9. Pemetaan Assosiatif Set
Algorithma penggantian merupakan suatu mekanisme pergantian blok–blok dalam memori cache yang lama dengan data baru. Pemetaan langsung tidak memerlukan algoritma ini. Pemetaan asosiatif dan asosiatif set, berperanan penting meningkatkan kinerja cache memori. Algoritma Least Recently Used (LRU), yaitu mengganti blok data yang terlama berada dalam cache dan tidak memiliki referensi. Algoritma First In First Out (FIFO), yaitu mengganti blok data yang awal masuk. Algorithma Least Frequently Used (LFU) adalah mengganti blok data yang mempunyai referensi paling sedikit. Algoritma Random, yaitu penggantian tidak berdasakan pemakaian datanya, melainkan berdasar slot dari beberapa slot kandidat secara acak.
Apabila suatu data telah diletakkan pada cache maka sebelum ada penggantian data baru maka harus dicek apakah data tersebut telah mengalami perubahan atau tidak. Apabila
data telah berubah maka data pada memori utama harus di-update. Masalah penulisan ini sangat kompleks, apalagi memori utama dapat diakses langsung oleh modul I/O, yang memungkinkan data pada memori utama berubah. Perubahan data pada memori utama ini tentunya akan mempengaruhi data yang telah dikirim pada cache. Perubahan ini menyebabkan data yang ada pada cache menjadi tidak valid, sehingga perlu dilakukan pembenaran berupa update atau perubahan data. Write Policy –”write through” merupakan operasi penulisan melibatkan data pada memori utama dan sekaligus pada cache memori sehingga data selalu valid. Kekurangan teknik ini adalah lalu lintas data ke memori utama dan cache sangat tinggi. Write Policy –”write back “ merupakan teknik meminimasi penulisan dengan cara penulisan pada cache saja. Pada saat akan terjadi penggantian blok data cache maka baru diadakan penulisan pada memori utama. Masalah muncul jika data di memori utama belum di-update telah diakses modul I/O sehingga data di memori utama tidak valid. Write Policy-Multi cache merupakan multi cache untuk multi prosesor yang memiliki masalah yang lebih kompleks. Masalah validasi data tidak hanya antara cache dan memori utama namun validasi antar cache juga harus diperhatikan.
Berdasarkan jumlahnya cache memori terbagi menjadi dua yaitu single or two level serta unified or split. Pada jenis single or two level cache, layer 1 atau L1 merupakan cache internal dimana lokasi memori berada di dalam chip yang tidak membutuhkan bus eksternal dan waktu aksesnya sangat cepat. Sementara layer 2 atau cache tingkat 2 (L2) merupakan cache eksternal yang lokasinya ada diluar chip. Selanjutnya jenis yang kedua dari sistem cache terdapat cache data dan cache instruksi yang disebut unified cache. Keuntungan unified cache yaitu hit rate yang tinggi karena telah dibedakan antara informasi data dan informasi instruksi dan hanya sebuah cache saja yang perlu dirancang dan diimplementasikan. Pemanfaatan split cache dapat dilihat pada mesin–mesin superscalar seperti Pentium dan PowerPC dimana sistem lebih menekankan pada paralel proses dan perkiraan –perkiraan eksekusi yang akan terjadi. Kelebihan utama split cache adalah kemampuanya dalam mengurangi persaingan antara prosesor instruksi dan unit eksekusi untuk mendapatkan cache, hal ini sangat utama bagi perancangan prosesor–prosesor pipelining.
F. Memori Eksternal
Memori eksternal dibutuhkan karena kapasitas yang terdapat pada memori utama tidak mencukupi sehingga diperlukan peralatan tambahan untuk menyimpan data yang lebih besar dan dapat dibawa kemana-mana. Semakin besar peralatan penyimpanan maka akan mempengaruhi waktu pemrosesan data. Contoh-contoh memori eksternal meliputi Magnetik Disk (Floppy Disk, IDE Disk, SCSI Disk), RAID, Optical Disk (CDROM, CD-R, CD-RW, DVD) serta Pita Magnetik.
Magnetik Disk adalah piringan bundar yang terbuat dari bahan tertentu (logam atau plastik) dengan permukaan dilapisi bahan yang dapat di magnetisasi. Mekanisme baca/tulis
menggunakan kepala baca atau tulis yang dis6e0but head,merupakan komparan pengkonduksi (conducting coil). Desain fisiknya, head bersifat stasioner sedangkan piringan disk berputar sesuai kontrolnya. Dua metode layout data pada disk, yaitu constant angular velocity dan multiple zoned recording. Disk diorganisasi dalam bentuk cincin – cincin konsentris yang disebut track. Tiap track pada disk dipisahkan oleh gap (gap: mencegah atau mengurangi kesalahan pembacaan maupun penulisan yang disebabkan melesetnya head atau karena interferensi medan magnet). Sejumlah bit yang sama akan menempati track – track yang tersedia. Semakin ke dalam disk maka kerapatan (density) disk akan bertambah besar. Data dikirim ke memori ini dalam bentuk blok, umumnya blok lebih kecil kapasitasnya daripada track. Blok – blok data disimpan dalam disk yang berukuran blok, yang disebut sector. Track biasanya terisi beberapa sector, umumnya 10 hingga 100 sector tiap tracknya.
RAID (Redundancy Array of Independent Disk) merupakan organisasi disk memori yang mampu menangani beberapa disk dengan sistem akses parallel dan redudansi ditambahkan untuk meningkatkan reliabilitas. Kerja paralel menghasilkan resultan kecepatan disk yang lebih cepat. Teknologi database sangat penting dalam model disk ini karena pengontrol disk harus mendistribusikan data pada sejumlah disk dan juga membacaan kembali. Karakteristik umum disk RAID yaitu bahwa RAID adalah sekumpulan disk drive yang dianggap sebagai sistem tunggal disk. Data RAID didistribusikan ke drive fisik array dimana kapasitas redudant disk digunakan untuk menyimpan informasi paritas, yang menjamin recoveribility data ketika terjadi masalah atau kegagalan disk. RAID merupakan salah satu jawaban masalah kesenjangan kecepatan disk memori dengan CPU dengan cara menggantikan disk berkapasitas besar dengan sejumlah disk–disk berkapasitas kecil dan mendistribusikan data pada disk–disk tersebut sedemikian rupa sehingga nantinya dapat dibaca kembali.
Sistem pita magnetik menggunakan teknik pembacaan dan penulisan yang identik dengan sistem disk magnetic. Medium pita magnetik berbentuk track – track paralel, sistem pita lama berjumlah 9 buah track sehingga memungkinkan penyimpanan satu byte sekali simpan dengan satu bit paritas pada track sisanya. Sistem pita baru menggunakan 18 atau 36 track sebagai penyesuaian terhadap lebar word dalam format digital. Seperti pada disk, pita magnetik dibaca dan ditulisi dalam bentuk blok – blok yang bersambungan (kontinyu) yang disebut physical record. Blok – blok tersebut dipisahkan oleh gap yang disebut inter-record gap. Kecepatan putaran pita magnetik adalah rendah sehingga transfer data menjadi lambat. Pita magnetik mulai ditinggalkan digantikan oleh jenis – jenis produk CD.
MATERI 9 UNIT MASUKAN DAN KELUARAN (I/O DEVICE)
A. Pengertian dan Fungsi Modul I/O
Komponen utama sistem komputer meliputi CPU, memori (primer dan sekunder), modul masukan/keluaran (I/O devices), serta sistem interkoneksi. Modul I/O atau modul masukan/keluaran merupakan peralatan antarmuka (interface) bagi sistem bus atau switch sentral dan mengontrol satu atau lebih perangkat peripheral. Tidak hanya sekedar modul penghubung, tetapi sebuah piranti yang berisi logika dalam melakukan fungsi komunikasi antara peripheral dan bus komputer. Piranti atau perangkat eksternal tidak tidak langsung dihubungkan dengan bus sistem komputer disebabkan karena bervariasinya metode operasi piranti peripheral, sehingga tidak praktis apabila sistem 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.
Gambar 8.1. Model generik dari suatu modul I/O
Fungsi modul I/O yaitu sebagai piranti antarmuka ke CPU dan memori melalui bus sistem. Fungsi utama lainnya dari modul ini adalah 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 perangkat luar serta pertukaran data antara perangkat luar tersebut dengan memori utama ataupun dengan register– register CPU atau disebut juga antarmuka dengan perangkat eksternalnya untuk menjalankan fungsi–fungsi pengontrolan. Adapun fungsi modul I/O lainnya meliputi kontrol dan pewaktuan, komunikasi CPU, komunikasi perangkat eksternal, pem-buffer-an data serta deteksi kesalahan
B. Struktur dan Teknik Modul I/O
Modul I/O mengalamai berbagai macam perkembangan seiring dengan perkembangan berbagai jenis komputer. Namnun, bagaimanapun kompleksitas suatu modul I/O struktur dari sistem ini masih terdapat kemiripan. Antarmuka modul I/O ke CPU melalui bus sistem komputer terdapat tiga saluran yaitu saluran data, saluran alamat serta saluran kontrol. Bagian terpenting dari modul ini adalah blok logika I/O yang berhubungan dengan semua peralatan antarmuka peripheral, terdapat fungsi pengaturan dan switching pada blok.
Gambar 8.2. Blok diagram struktur modul I/O
Metode akses perangkat eksternal terhadap modul Input Output terbagi menjadi tiga yaitu programmed, interrupt driven serta Direct Memory Access (DMA). Pada programmed atau I/O Terprogram data saling dipertukarkan antara CPU dan modul I/O. CPU mengeksekusi program yang memberikan operasi I/O kepada CPU secara langsung yang melliputi pemindahan data, pengiriman perintah baca maupun tulis dan monitoring perangkat. Kelemahan dari programmd I/O adalah bahwa CPU akan menunggu sampai operasi I/O selesai dilakukan modul I/O sehingga akan membuang waktu, 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. Pada programmed I/O implementasi perintah dalam instruksi I/O terbagi menjadi dua yaitu memory-mapped I/O dan isolated I/O.
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. Pada impelemtasi 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.
Pada teknik Interrupt – Driven I/O proses pengaksesan dilakukan lebih optimal dengan tidak membuang – buang waktu. Prosesnya yang terjadi yaitu 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. Kendali perintah masih menjadi tanggung jawab CPU, baik pengambilan perintah dari memori maupun pelaksanaan isi perintah tersebut. CPU melakukan multitasking beberapa perintah sekaligus dimana tidak ada waktu tunggu bagi CPU yang membuat proses bisa lebih cepat. Cara kerja teknik interupsi di sisi modul I/O yaitu modul I/O menerima perintah, misal read. Modul I/O melaksanakan perintah pembacaan dari peripheral dan meletakkan paket data ke register data modul I/O. Modul mengeluarkan sinyal interupsi ke CPU melalui saluran kontrol. Modul menunggu datanya diminta CPU. Saat permintaan terjadi modul meletakkan data pada bus data dan modul siap
menerima perintah selanjutnya.
Direct memory acces atau akses memori langsung mampu mengatasii kelemahan yang terdapat pada interrupt driven dan programmed I / O, dimana kedua teknik sebelumnya memerlukan intervensi CPU aktif dan memiliki transfer rate yang terbatas. Fungsi DMA adalah sebagai modul tambahan (hardware) pada sistem bus dimana kontroler DMA mengambil alih tugas dari CPU untuk penanganan I/O. Cara kerja DMA menyesuaikan instruksi dari CPU pada saat CPU memberitahu DMA controller untuk melakukan tugas seperti membaca atau menulis data, mengetaui alamat perangkat, memulai alamat blok memori data, serta mencari tahu jumlah data yang akan ditransfer. Setelah CPU menginstruksikan perintah pada DMA controller, CPU melakukan pekerjaan lain dan DMA controller menangani pkerjaan yang berkenaan dengan instruksi yang diberikan CPU. Jika pekerjaan sudah selesai maka DMA controller akan mengirimkan interupsi atau pesan pada CPU.
s
Konfigurasi DMA terbagi menjadi tiga jenis yang pertama yaitu Single Bus, Detached DMA controller. Pada konfigurasi ini setiap transfer menggunakan bus dua kali seperti perjalanan data dari I/O ke DMA lalu DMA ke memori sehingga pada saat sistem bus digunakan dua kali maka kerja CPU juga ditunda dua kali. Konfigurasi kedua disebut sebagai Single Bus, Integrated DMA controller. Pada konfigurasi ini controller dapat mendukung lebih dar satu perangkat sehingga setiap terjadi perpindahan atau transfer data maka sistem menggunakan bus hanya satu kali seperti perpindahan data dari DMA ke memori. Jika sistem bus digunakan satu kali maka kinerja CPU juga ditunda satu kali sehingga bisa dikatakan bahwa konfigurasi jenis ii lebih baik dari yang sebelumnya. Konfigurasi jenis ketiga yaitu Separate I/O Bus (system I/O bus yang terpisah). Konfigurasi bus yang dibangun mendukung semua perangkat DMA yang aktif. Dalam kedua kasus ini (Gambar 7.13b dan c), sistem bus digunakan secara bersama oleh modul DMA, prosesor dan memori. Namun pada praktiknya penggunaan jalur bus ini hanyalah untuk pertukaran data antara DMA dengan memori.
Komentar
Posting Komentar