Interkoneksi antarkomponen adalah struktur dan mekanisme
untuk menghubungkan tiga komponen (pemrosesan, memori utama dan perangkat
masukan/keluaran). Disini saya akan sedikit membahas tentang tiga komponen yang saling terhubung tersebut.
1. Pemrosesan
Pemrosesan data (Inggris: data
processing) adalah jenis pemrosesan yang dapat mengubah data menjadi informasi atau
pengetahuan. Pemrosesan data ini sering menggunakan komputer sehingga
bisa berjalan secara otomatis. Setelah diolah, data ini biasanya mempunyai
nilai yang informatif jika dinyatakan dan dikemas secara terorganisir dan rapi,
maka istilah pemrosesan data sering dikatakan sebagai sistem
informasi. Kedua istilah ini mempunyai arti yang hampir sama, pemrosesan
data mengolah dan memanipulasi data mentah menjadi informasi (hasil
pengolahan), sedangkan sistem informasi memakai data sebagai bahan
masukan dan menghasilkan informasi sebagai produk keluaran.
2. Memori Utama
Memori utama merupakan media penyimpanan dalam bentuk array
yang disusun word atau byte, kapasitas daya simpannya bisa jutaan susunan.
Setiap word atau byte mempunyai alamat tersendiri. Data yang disimpan pada
memori utama ini bersifat volatile, artinya data yang disimpan bersifat
sementara dan dipertahankan oleh sumber-sumber listrik, apabila sumber listrik
dimatikan maka datanya akan hilang. Memori utama digunakan sebagai media penyimpanan data yang
berkaitan dengan CPU atau perangkat I/O.
Peranan dari Memori Utama
Address bus pertama kali mengontak computer yang disebut
memori. Yang dimaksud dengan memori disini adalah suatu kelompok chip yang
mampu untuk menyimpan instruksi atau data. CPU sendiri dapat melakukan salah
satu dari proses berikut terhadap memori tersebut, yaitu membacanya (read) atau
menuliskan/menyimpannya (write) ke memori tersebut. Memori ini diistilahkan
juga sebagai Memori Utama.
Tipe chip yang cukup banyak dikenal pada memori utama ini
DRAM (Dinamic Random Access Memory). Kapasitas atau daya tampung dari satu
chip ini bermacam-macam, tergantung kapan dan pada computer apa DRAM tersebut
digunakan.
Memori dapat dibayangkan sebagai suatu ruang kerja bagi
komputer dan memori juga menentukan terhadap ukuran dan jumlah program yang
bias juga jumlah data yang bias diproses. Memori terkadang disebut sebagai
primary storage, primary memory, main storage, main memory, internal memory.
Ada beberapa macam tipe dari memori komputer, yaitu :- Random Access Memory ( RAM )
- Read Only Memory ( ROM )
- CMOS Memory
- Virtual Memory
Memori berfungsi menyimpan sistim aplikasi, sistem
pengendalian, dan data yang sedang beroperasi atau diolah. Semakin besar
kapasitas memori akan meningkatkan kemapuan komputer tersebut. Memori diukur
dengan KB atau MB. Random Access Memory (RAM), merupakan bagian memory yang
bisa digunakan oleh para pemakai untuk menyimpan program dan data. Kebanyakan
dari RAM disebut sebagai barang yang volatile. Artinya adalah jika daya listrik
dicabut dari komputer dan komputer tersebut mati, maka semua konten yang ada di
dalam RAM akan segera hilang secara permanen.
Karena RAM bersifat temporer dan volatile, maka orang
menciptakan suatu media penyimpanan lain yang sifatnya permanen. Ini biasanya
disebut sebagai secondary storage. Secondary storage bersifat tahan lama dan
juga tidak volatile, ini berarti semua data atau program yang tersimpan di
dalamnya bisa tetap ada walaupun daya atau listrik dimatikan. Beberapa contoh
dari secondary storage ini misalnya adalah magnetic tape, hardisk, magnetic
disk dan juga optical disk.
3. Perangkat I/O
I/O adalah Suatu perangkat yg berhubungan dengan
sistem komputer dengan cara mengirim sinyal melalui suatu kabel atau bahkan
melalui udara. I/O merupakan salah satu komponen computer yang
penting, I/O devices menjadikan komputer berguna bagi manusia, Sebuah
sistem kontrol I/O bertujuan untuk memberikan bantuan kepada user untuk
memungkinkan mereka mengakses berkas, tanpa memperhatikan detail dari
karakteristik dan waktu penyimpanan. Kontrol I/O menyangkut manajemen berkas
dan peralatan manajemen yang merupakan bagian dari sistem operasi.
Tugas dari Sistem Kontrol I/O
- Memelihara directori dari berkas dan lokasi informasi
- Menentukan jalan bagi aliran data antara main memory dan alat penyimpanan sekunder
- Mengkoordinasi komunimasi antara CPU dan alat penyimpanan sekunder
- Menyiapkan berkas penggunaan input atau output telah selesai
Interkoneksi komponen
Interkoneksi antar komponen disebut bus. System bus atau bus sistem, dalam arsitektur komputer merujuk
pada bus yang digunakan oleh sistem komputer untuk menghubungkan semua
komponennya dalam menjalankan tugasnya. Sebuah bus adalah sebutan untuk jalur
di mana data dapat mengalir dalam komputer. Jalur-jalur ini digunakan untuk
komunikasi dan dapat dibuat antara dua elemen atau lebih. Data atau program
yang tersimpan dalam memori dapat diakses dan dieksekusi oleh CPU melalui
perantara sistem bus.
Sebuah komputer memiliki beberapa bus, agar dapat berjalan.
Banyaknya bus yang terdapat dalam sistem, tergantung dari arsitektur sistem
komputer yang digunakan. Sebagai contoh, sebuah komputer PC dengan prosesor umumnya Intel
Pentium 4 memiliki bus prosesor (Front-Side Bus), bus AGP, bus PCI, bus USB, bus ISA (yang
digunakan oleh keyboard dan mouse), dan bus-bus lainnya.
Bus disusun secara hierarkis, karena setiap bus yang
memiliki kecepatan rendah akan dihubungkan dengan bus yang memiliki kecepatan
tinggi. Setiap perangkat di dalam sistem juga dihubungkan ke salah satu bus
yang ada. Sebagai contoh, kartu grafis AGP akan dihubungkan ke bus AGP. Beberapa perangkat
lainnya (utamanya chipset atau kontrolir) akan bertindak sebagai jembatan
antara bus-bus yang berbeda. Sebagai contoh, sebuah kontrolir bus SCSI dapat mengubah
sebuah bus menjadi bus SCSI, baik itu bus PCI atau bus PCI Express.
Berdasar jenis busnya, bus dapat dibedakan menjadi bus yang
khusus menyalurkan data tertentu, contohnya paket data saja, atau alamat saja,
jenis ini disebut dedicated bus. Namun apabila
bus yang dilalui informasi yang berbeda baik data, alamat, dan sinyal kontrol
dengan metode multipleks data maka bus ini disebut multiplexed bus. Kekurangan
multiplexed bus adalah hanya memerlukan saluran sedikit sehingga menghemat
tempat tapi kecepatan transfer data menurun dan diperlukan mekanisme yang
komplek untuk mengurai data yang telah dimultipleks. Sedangkan untuk dedicated
bus merupakan kebalikan dari multipexed bus.
Struktur BUS
Sebuah bus sistem terdiri dari 50 hingga 100 saluran yang
terpisah. Masing-masing saluran ditandai dengan arti dan fungsi khusus.
Walaupun terdapat sejumlah rancangan bus yang berlainan, fungsi saluran bus
dapat diklasifikasikan menjadi tiga kelompok, yaitu saluran data, saluran
alamat, dan saluran kontrol. Selain itu, terdapat pula saluran distribusi daya
yang memberikan kebutuhan daya bagi modul yang terhubung.
- Saluran Data : Saluran data memberikan lintasan bagi perpindahan data antara dua modul sistem. Saluran ini secara kolektif disebut bus data. Umumnya bus data terdiri dari 8, 16, 32 saluran, jumlah saluran diakitakan denang lebar bus data. Karena pada suatu saat tertentu masing-masing saluran hanya dapat membawa 1 bit, maka jumlah saluran menentukan jumlah bit yang dapat dipindahkan pada suatu saat. Lebar bus data merupakan faktor penting dalam menentukan kinerja sistem secara keseluruhan. Misalnya, bila bus data lebarnya 8 bit, dan setiap instruksi panjangnya 16 bit, maka CPU harus dua kali mengakses modul memori dalam setiap siklus instruksinya.
- Saluran Alamat : Saluran alamat digunakan untuk menandakan sumber atau tujuan data pada bus data. Misalnya, bila CPU akan membaca sebuah word data dari memori, maka CPU akan menaruh alamat word yang dimaksud pada saluran alamat. Lebar bus alamat akan menentukan kapasitas memori maksimum sistem. Selain itu, umumnya saluran alamat juga dipakai untuk mengalamati port-port input/outoput. Biasanya, bit-bit berorde lebih tinggi dipakai untuk memilih lokasi memori atau port I/O pada modul.
- Saluran Kontrol :Saluran kontrol digunakan untuk mengntrol akses ke saluran alamat dan penggunaan data dan saluran alamat. Karena data dan saluran alamat dipakai bersama oleh seluruh komponen, maka harus ada alat untuk mengontrol penggunaannya. Sinyal-sinyal kontrol melakukan transmisi baik perintah maupun informasi pewaktuan diantara modul-modul sistem. Sinyal-sinyal pewaktuan menunjukkan validitas data dan informasi alamat. Sinyal-sinyal perintah mespesifikasikan operasi-operasi yang akan dibentuk. Umumnya saluran kontrol meliputi : memory write, memory read, I/O write, I/O read, transfer ACK, bus request, bus grant, interrupt request, interrupt ACK, clock, reset.
ELEMEN-ELEMEN RANCANGAN BUS
JENIS BUS
Saluran bus dapat dipisahkan menjadi dua tipe umum, yaitu
dedicated dan multiplexed. Suatu saluran bus didicated secara permanen diberi
sebuah fungsi atau subset fisik komponen-komponen komputer.
Sebagai contoh dedikasi fungsi adalah penggunaan alamat
dedicated terpisah dan saluran data, yang merupakan suatu
hal yang umum bagi bus. Namun, hal ini bukanlah hal yang penting. Misalnya, alamat dan informasi data dapat ditransmisikan melalui sejumlah salurah yang sama dengan menggunakan saluran address valid control. Pada awal pemindahan data, alamat ditempatkan pada bus dan address valid control diaktifkan. Pada saat ini, setiap modul memilki periode waktu tertentu untuk menyalin alamat dan menentukan apakah alamat tersebut merupakan modul beralamat. Kemudian alamat dihapus dari bus dan koneksi bus yang sama digunakan untuk transfer data pembacaan atau penulisan berikutnya. Metode penggunaan saluran yang sama untuk berbagai keperluan ini dikenal sebagai time multiplexing.
Keuntungan time multiplexing adalah memerlukan saluran yang
lebih sedikit, yang menghemat ruang dan biaya. Kerugiannya adalah diperlukannya
rangkaian yang lebih kompleks di dalam setiap modul. Terdapat juga penurunan
kinerja yang cukup besar karena event-event tertentu yang menggunakan saluran
secara bersama-sama tidak dapat berfungsi secara paralel.
Dedikasi fisik berkaitan dengan penggunaan multiple bus,
yang masing-masing bus itu terhubung dengan hanya sebuah subset modul. Contoh
yang umum adalah penggunaan bus I/O untuk menginterkoneksi seluruh modul I/O,
kemudian bus ini dihubungkan dengan bus utama melalui sejenis modul adapter
I/O. keuntungan yang utama dari dedikasi fisik adalah throughput yang tinggi,
harena hanya terjadi kemacetan lalu lintas data yang kecil. Kerugiannya adalah
meningkatnya ukuran dan biaya sistem.
METODE ARBITRASI
Di dalam semua sistem keculai sistem yang paling sederhana,
lebih dari satu modul diperlukan untuk mengontrol bus. Misalnya, sebuah modul
I/O mungkin diperlukan untuk membaca atau menulis secara langsung ke memori,
dengan tanpa mengirimkan data ke CPU. Karena pada satu saat hanya sebuah unit
yang akan berhasil mentransmisikan data melalui bus, maka diperlukan beberapa
metodi arbitrasi. Bermacam-macam metode secara garis besarnya dapat digolongkan
sebagi metode tersentraslisasi dan metode terdistribusi. Pada metode
tersentralisasi, sebuah perangkat hardware, yang dikenal sebagai pengontrol bus
atau arbitrer, bertanggung jawab atas alokasi waktu pada bus. Mungkin perangkat
berbentuk modul atau bagian CPU yang terpisah. Pada metode terdistribusi, tidak
terdapat pengontrol sentral. Melainkan, setiap modul terdiri dari access
control logic dan modul-modul bekerja sama untuk memakai bus bersama-sama.
Pada kedua metode arbitrasi, tujuannya adalah untuk menugaskan sebuah
perangkat, baik CPU atau modul I/O, bertindak sebagai master. Kemudian master
dapat memulai transfer data (misalnya, membaca atau menulis) dengan menggunakan
perangkat-perangkat lainnya, yang bekerja sebagai slave bagi pertukaran data
yang khusus ini.
TIMING
Timing berkaitan dengan bagaimana terjadinya event yang
dikoordinasikan pada bus. Dengan timing yang synchronous, terjadinya event pada
bus ditentukan oleh sebuah pewaktu (clock). Bus meliputi sebuah saluran, waktu
tempat pewaktu mentrasmisikan rangkaian bilangan 1 dan 0 dalam durasi yang
sama. Sebuah transmisi 1-0 dikenal sebagai siklus waktu atau siklus bus dan
menentukan bersarnya slot waktu. Semua perangkat lainnya pada bus dapat membaca
saluran waktu dan semua event dimulai pada awal siklus waktu. Gambar
di samping menujukkan diagram penentuan bagi operasi pembacaan sinkron.
Sinyal-sinyal bus lainnya dapat berubah pada ujung muka sinyal waktu dengan
diikuti sedikit reaksi delay. Sebagian besar event mengisi suatu siklus waktu.
Di dalam contoh sederhanya ini, CPU mengeluarkan sinyal baca dan menempatkan
alamat memori pada bus alamat. CPU juga mengeluarkan sinyal awal untuk menandai
keberadaan alamat dan informasi kontrol pada bus. Modul memori mengetahui
alamat itu, dan setelah delay 1 siklus menempatkan data dan sinyal balasan pada
bus.
Sedangkan pada timing asinkron, terjadinya sebuah event pada
bus mengikuti dan tergantung pada event sebelumnya. Dalam contoh gambar di
atas, CPU menempatkan alamat dan membaca sinyal pada bus. Setelah berhenti
untuk memberi kesempatan sinyal ini menjadi stabil, CPU mengeluarkan sinyal
MSYN (master syn) yang menandakan keberadaan alamat yang valid dan sinyal kontrol.
Modul memori memberikan respons dengan data dan sinyal SSYN (slave syn) yang
menunjukkan respon.
Timing sinkron lebih mudah untuk diimplementasikan dan
diuji. Namun timing ini kurang fleskibel dibandingkan dengan timing asinkron.
Karena semua perangkat pada bus sinkron terkait dengan kelajuan pewaktu yang
tetap, maka sistem tidak dapat memanfaatkan peningkata kinerja. Dengan
menggunakan timing asinkron, campuran antara perangkat yang lamban dan cepat,
baik dengan menggunakan teknologi lama maupun baru, dapat menggunakan bus
secara bersama-sama.
LEBAR BUS
Lebar bus dinyatakan dengan satuan bit dan kecepatan bus
dinyatakan dalam satuan MHz Lebar bus data dapat mempengaruhi kinerja
sistem. Semakin lebar bus data, semakin besar bit yang dapat ditransferkan pada
suatu saat. Lebar bus alamat mempunyai pengaruh pada kapasistas sitem. Semakin
lebar bus alamat, semakin besar pula range lokasi yang dapat direferensi.
JENIS TRANSFER DATA
Suatu bus mendukung bermacam-macam transfer data. Semua bus
mendukung transfer baca (master ke slave) dan transfer tulis (slave ke master).
Pada semua multiplexed address/data bus, pertama-tama bus digunakan untuk
menspesifikasikan alamat dan kemudian untuk melakukan transfer data. Untuk
operasi baca, biasanya terdapat waktu tunggu pada saat data sedang diambil dari
slave untuk ditaruh pasda bus. Baik bagi operasi baca maupun tulis, mungkin
juga terdapt delay bila hal itu diperlukan untuk melalui arbitrasi agar
mendapatkan kontrol bus untuk sisa operasi (yaitu, mengambil alih
bus untuk melakukan request baca atau tulis, kemudian mengambil alih lagi bus
untuk membentuk operasi vaca atau tulis.
Pada alamat dedicated dan bus-bus data, alamat ditaruh ada
bus alamat dan tetap berada di sana selama data tersimpan pada bus data. Bagi
operasi tulis, master menaruh data pada bus data begitu alamat telah staabil
dan slave telah mempunyai kesempatan untuk mengetahui alamatnya. Bagi operasi
baca, slave menaruh data pada bus dan begitu slave mengetahui alamtnya dan
telah mengambil data.
Terdapat pula beberapa kombinasi operasi yang diizinkan oleh
sebagian bus. Suatu operasi baca-modifikasi-tulis merupakan sebuah oerasi baca
yang diikuti oleh operasi tulis ke alamat yang sama. Alamat hanya di-broadcast
satu kali saja pada awal operasi. Baiasanya urutan operasi secara keseluruhan
tidak dapat dibagi-bagi untuk menjaga setiap akses ke element data oleh
master-master bus lainnya. Tujuan utama dari kemampuan ini adalah untuk
melindungi sumber daya memori yang dapat dipakai bersama di dalam sistem
multiprogramming.
Operasi read-after-write merupakan operasi yang tidak dapat
dibagi-bagi yang berisi operasi tulis yang diikuti oleh operasi baca dari
alamat yang sama. Operasi baca dibentuk untuk tujuan pemeriksaan.
Sumber:
info
BalasHapus