Pertemuan 11 input output
Download as pptx, pdf0 likes999 views
Dokumen ini menjelaskan tentang sistem input/output (I/O) dalam mikroprosesor, berfungsi sebagai jembatan antara mikroprosesor dan perangkat periferal. Modul I/O mengontrol komunikasi, pengiriman data, dan penanganan kesalahan, serta melibatkan beberapa metode operasi seperti polling, interupsi, dan Direct Memory Access (DMA). Penggunaan I/O yang efisien sangat penting untuk sinkronisasi dan kecepatan transfer antara CPU dan periferal.
Pertemuan 11 input output
- 2. Pendahuluan Unit Input Output atau yang lebih dikenal dengan I/O merupakan bagian dari sistem mikroprosesor yang bekerja menjembatani mikroprosesor dengan peralatan I/O seperti keyboard, printer, monitor, mouse, dan sebagainya. I/O umumnya bersifat dapat diprogram (programmable). Modul I/O: merupakan interface bagi bus sistem dan mengontrol satu atau lebih perangkat periferal. Alasan tidak dihubungkannya periferal langsung dengan bus sistem: Terdapat beberapa ragam piranti periferal yang memiliki bermacam-macam metode operasi Laju transfer periferal jauh lebih lambat dibandingkan dengan laju transfer memori atau CPU Periferal seringkali menggunakan format data atau panjang word yang berlainan dibandingkan dengan komputer yang disambungkan
- 3. Input/Output: Gerbang Ke Dunia Luar
- 5. Fungsi modul I/0: Sebagai interface ke CPU melalui bus sistem Sebagai interface ke sebuah perangkat periferal atau lebih dengan menggunakan link data tertentu Perangkat eksternal mempunyai sifat: Human Readable: display dan printer Machine Readable: disk system, sensor, dll Communication: LAN card
- 6. Fungsi I/O Modul CONTROL & TIMING Fungsi kontrol dan pewaktuan (control & timing) merupakan hal yang penting untuk mensinkronkan kerja masing-masing komponen penyusun komputer. Dalam sekali waktu CPU berkomunikasi dengan satu atau lebih perangkat dengan pola tidak menentu dan kecepatan transfer komunikasi data yang beragam, baik dengan perangkat internal seperti register- register, memori utama, memori sekunder, perangkat peripheral. Proses tersebut bisa berjalan apabila ada fungsi kontrol dan pewaktuan yang mengatur sistem secara keseluruhan.
- 7. Contoh kontrol pemindahan data dari peripheral ke CPU melalui sebuah modul Input/Output dapat meliputi langkah-langkah penanganan Input/Output sbb : Permintaan dan pemeriksaan status perangkat dari CPU ke modul Input/Output. Modul Input/Output memberi jawaban atas permintaan CPU. Apabila perangkat eksternal telah siap untuk transfer data, maka CPU akan mengirimkan perintah ke modul Input/Output. Modul Input/Output akan menerima paket data dengan panjang tertentu dari peripheral. Selanjutnya data dikirim ke CPU setelah diadakan sinkronisasi panjang data dan kecepatan transfer oleh modul Input/Output 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 bus atau lebih.
- 8. KOMUNIKASI CPU Adapun fungsi komunikasi antara CPU dan modul Input/Output meliputi proses-proses berikut : Command Decoding, yaitu modul Input/Output menerima perintah-perintah dari CPU yang dikirimkan sebagai sinyal bagi bus kontrol. Misalnya, sebuah modul Input/Output untuk disk dapat menerima perintah: Read sector, Scan record ID, Format disk. Data, pertukaran data antara CPU dan modul Input/Output melalui bus data. Status Reporting, yaitu pelaporan kondisi status modul Input/Output maupun perangkat peripheral, umumnya berupa status kondisi Busy (sibuk) atau Ready (siap). 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 Input/Output harus mengetahui alamat peripheral yang dikontrolnya.
- 9. KOMUNIKASI PERANGKAT 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.
- 10. DETEKSI ERROR Apabila pada perangkat peripheral terdapat masalah sehingga proses tidak dapat dijalankan, maka modul Input/Output akan melaporkan kesalahan tersebut. Misal informasi kesalahan pada peripheral printer seperti: kertas tergulung, tinta habis, kertas habis, dan lain - lain. Teknik yang umum untuk deteksi kesalahan adalah penggunaan bit paritas. Antarmuka modul Input/Output ke CPU melalui bus sistem komputer terdapat tiga saluran, yaitu saluran data, saluran alamat dan saluran kontrol. Bagian terpenting adalah blok logika Input/Output yang berhubungan dengan semua peralatan antarmuka peripheral, terdapat fungsi pengaturan dan switching pada blok ini.
- 11. METODE OPERASI SISTEM INPUT/OUTPUT Terdapat tiga buah teknik dalam operasi Input/Output, yaitu : Input/Output terprogram (Polling) Interrupt - driven Input/Output (Interupsi) DMA (Direct Memory Access).
- 12. Polling Busy-waiting/ polling adalah ketika host mengalami looping yaitu membaca status register secara terus-menerus sampai status busy di-clear. Pada dasarnya polling dapat dikatakan efisien. Akan tetapi polling menjadi tidak efisien ketika setelah berulang-ulang melakukan looping, hanya menemukan sedikit device yang siap untuk men-service, karena CPU processing yang tersisa belum selesai.
- 13. Interupsi Mekanisme Dasar Interupsi : Ketika CPU mendeteksi bahwa sebuah controller telah mengirimkan sebuah sinyal ke interrupt request line (membangkitkan sebuah interupsi), CPU kemudian menjawab interupsi tersebut (juga disebut menangkap interupsi) dengan menyimpan beberapa informasi mengenai state(status) terkini CPU--contohnya nilai instruksi pointer, dan memanggil interrupt handler agar handler tersebut dapat melayani controller atau alat yang mengirim interupsi tersebut. Fitur Tambahan pada Komputer Modern : Pada arsitektur komputer modern, tiga fitur disediakan oleh CPU dan interrupt controller (pada perangkat keras) untuk dapat menangani interrupsi dengan lebih bagus. Fitur-fitur ini antara lain adalah kemampuan menghambat sebuah proses interrupt handling selama prosesi berada dalam critical state, efisiensi penanganan interupsi sehingga tidak perlu dilakukan polling untuk mencari device yang mengirimkan interupsi, dan fitur yang ketiga adalah adanya sebuah konsep multilevel interupsi sedemikian rupa sehingga terdapat prioritas dalam penanganan interupsi (diimplementasikan dengan interrupt priority level system).
- 14. Interrupt Request Line Pada peranti keras CPU terdapat kabel yang disebut interrupt request line, kebanyakan CPU memiliki dua macam interrupt request line, yaitu nonmaskable interrupt dan maskable interrupt. Maskable interrupt dapat dimatikan/ dihentikan oleh CPU sebelum pengeksekusian deretan critical instruction (critical instruction sequence) yang tidak boleh diinterupsi. Biasanya, interrupt jenis ini digunakan oleh device controller untuk meminta pelayanan CPU. Interrupt Vector dan Interrupt Chaining Sebuah mekanisme interupsi akan menerima alamat interrupt handling routine yang spesifik dari sebuah set, pada kebanyakan arsitektur komputer yang ada sekarang ini, alamat ini biasanya berupa sekumpulan bilangan yang menyatakan offset pada sebuah tabel (biasa disebut interrupt vector). Tabel ini menyimpan alamat- alamat interrupt handler spesifik di dalam memori. Keuntungan dari pemakaian vektor adalah untuk mengurangi kebutuhan akan sebuah interrupt handler yang harus mencari semua kemungkinan sumber interupsi untuk menemukan pengirim interupsi.
- 15. Penyebab Interupsi Interupsi dapat disebabkan berbagai hal, antara lain exception, page fault, interupsi yang dikirimkan oleh device controllers. system call Exception adalah suatu kondisi dimana terjadi sesuatu/ dari sebuah operasi didapat hasil tertentu yang dianggap khusus sehingga harus mendapat perhatian lebih, contoh nya pembagian dengan 0 (nol), pengaksesan alamat memori yang restricted atau bahkan tidak valid, dan lain-lain. System call adalah sebuah fungsi pada aplikasi (perangkat lunak) yang dapat mengeksekusikan instruksi khusus berupa software interrupt atau trap.
- 16. DMA (Direct Memory Access) DMA adalah sebuah prosesor khusus (special purpose processor) yang berguna untuk menghindari pembebanan CPU utama oleh program I/O (PIO). Transfer DMA Untuk memulai sebuah transfer DMA, host akan menuliskan sebuah DMA command block yang berisi pointer(penunjuk) yang menunjuk ke sumber transfer, pointer yang menunjuk ke tujuan/ destinasi transfer, dan jumlah byte yang ditransfer, ke memori. CPU kemudian menuliskan alamat command block ini ke DMA controller, sehingga DMA controller dapat kemudian mengoperasikan bus memori secara langsung dengan menempatkan alamat-alamat pada bus tersebut untuk melakukan transfer tanpa bantuan CPU. Tiga langkah dalam transfer DMA: Prosesor menyiapkan DMA transfer dengan menyediakan data-data dari device, operasi yang akan ditampilkan, alamat memori yang menjadi sumber dan tujuan data, dan banyaknya byte yang di transfer. DMA controller memulai operasi (menyiapkan bus, menyediakan alamat, menulis dan membaca data), sampai seluruh blok sudah di transfer. DMA controller meng-interupsi prosesor, dimana selanjutnya akan ditentukan tindakan berikutnya.
- 17. Pada dasarnya, DMA mempunyai dua metode yang berbeda dalam mentransfer data. Metode yang pertama adalah metode yang sangat baku dan simple disebut HALT (berhenti), atau Burst Mode DMA, karena DMA controller memegang kontrol dari sistem bus dan mentransfer semua blok data ke atau dari memori pada single burst. Selagi transfer masih dalam progres, sistem mikroprosessor di-set idle (kosong), tidak melakukan instruksi operasi untuk menjaga internal register. Tipe operasi DMA seperti ini ada pada kebanyakan komputer. Metode yang kedua, mengikut-sertakan DMA controller 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 DMA controller harus mempunyai kepintaran untuk merasakan waktu pada saat sistem bus terbuka.