SISTEM INPUT OUTPUT

FUNGSI MODUL I/O

Merupakan peralatan antarmuka (interface) bagi sistem bus atau switch sentral danmengontrol satu atau lebih perangkat peripheral. Tidak hanya sekedar modul penghubung, tetapi sebuah piranti yang berisi logikadalam melakukan fungsi komunikasi antara peripheral dan bus computer.

Modul I / O merupakan suatu entiti di dalam komputer yang bertanggung jawab atas pengontrol sebuah perangkat eksternal atau lebih dan untuk pertukarandata antara perangkat-perangkat tersebut dengan memori utama dan atau register-register CPU. Jadi, modul I / O harus memiliki interface internal dengan komputer (CPU dan main memori ) dan interface eksternal dengan komputer ( perangkateksternal ).

Fungsi atau persyaratan utama bagi modul I / O dapat dibagi menjadi beberapa kategori seperti di bawah ini :

· Kontrol dan timing

· Komunikasi CPU

· Komunikasi perangkat

· Data buffering

· Deteksi Error

LANGKAH-LANGKAH PENANGANAN I/O

1. CPU meminta modul I / O untuk memeriksa status perangkat yang terhubung.

2. Modul I / O memberikan jawabannya tentang status perangkat.

3. Bila perangkat sedang beroperasi dan berada dalam keadaan siap untuk mengirimkan, maka CPU meminta pemindahan data, dengan menggunakan perintah tertentu ke modul I / O.

4. Modul I / O akan memperoleh unit data ( misalnya, 8 atau 16 bit ) dari perangkateksternal.

5. Data akan dipindahkan dari modul I / O ke CPU.

METODE PENGAKSESAN I/O

Pengaksesan I/O terdiri dari 2 cara :

1. MEMORY MAPPED I/O

Piranti I/O dihubungkan sebagai lokasi memori virtual dimana port I/O tergantung memori utama.
Karakteristik:
- Port I/O dihubungkan ke bus alamat.
- Piranti input sebagai bagian memori yang memberikan data ke bus data. Piranti output sebagai bagian memori yang memiliki data yang tersimpan di dalamnya.
- Port I/O menempati lokasi tertentu pada ruang alamat
dan diakses seolah-olah adalah lokasi memori.

2. I/O MAPPED I/O (I/O ISOLATED)

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 digunakan untuk operasi I/O.

METODE OPERASI I/O

I. I/O TERPROGRAM

Metode di mana CPU mengendalikan operasi I/O secara keseluruhan dengan menjalankan serangkaian instruksi
I/O dengan sebuah program.
Karakteristik:
- Program tersebut digunakan untuk memulai, mengarahkan dan menghentikan operasi-operasi I/O.
- Membutuhkan sejumlah perangkat keras (register)
yaitu:

§ Register status, berisi status piranti I/O dan data yang akan dikirimkan.

§ Register buffer, menyimpan data sementara sampai CPU siap menerimanya

§ Pointer buffer, menunjuk ke lokasi memori di mana sebuah karakter harus ditulis atau dan mana karakter tersebut harus dibaca.

§ Counter data, tempat penyimpanan jumlah karakter dan akan berkurang nilainya jika karakter ditransfer.

- Membutuhan waktu proses yang lama dan tidak efesien dalarn pemanfaatan CPU.

II. I/O INTERUPSI

Metode di mana CPU akan bereaksi ketika suatu piranti mengeluarkan permintaan untuk pelayanan.
Karakteristik:
- Lebih efisien dalam pemanfaatan CPU, karena tidak harus menguji status dari piranti.
- Interupsi dapat berasal dari piranti I/O, interupsi perangkat keras misalnya : timer, memori, power supply, dan Interupsi perangkat lunak misalnya :

§ overflow, opcode/data yang ilegal, pembagian dengan nol.

Ada 2 jenis interupsi:

1. lnterupsi maskable

Interupsi yang dapat didisable (dimatikan) untuk sementara dengan sebuah instruksi disable interupsi khusus.

2. Interupsi nonmaskable
Interupsi yang tidak dapat didisable dengan instruksi perangkat lunak.
Metode Interupsi:
- Polling/polled interupt
Berdasarkan urutan prioritas yang telah ditentukan sebelum piranti memerlukan interupsi.
Misal: piranti A dan B mempunyai urutan prioritas A lebih Iebih dulu dari B, maka jika A dan B secara bersamaan memerlukan pelayanan interupsi, maka piranti A akan didahulukan.
- Vector Interupt
Peralatan yang berinterupsi diidentifikasikan secara Iangsung dan dihubungkan routine pelayanan vector interupt.
INTR = Sinyal yang dikeluarkan oleh peralatan.
INTA = Sinyal kendali yang digunakan CPU untuk menyiapkan pelayanan interrupt. Cara yang biasa digunakan dengan metode daisy chain dan encoder prioritas.

III. Direct Memory Access (DMA)

Metode transfer data secara langsung antara memori dengan piranti tanpa pengawasan dan pengendalian CPU.

• Skema transfer blok DMA dual port CPU dan DMA controller mengakses memori utama melalui MAR dan MBR dengan menggunakan sebuah memori utama dual port (2 port).
Port I —-> melayani CPU
Port II —-> melayani DMA controller

• Skema transfer blok DMA cycle stealing (pencurian siklus)
Hanya memerlukan sebuah memori port tunggal dimana CPU dan piranti I/O beradu cepat pada basis asinkron, prioritas utama akan diberikan pada piranti I/O.

TRANSFER DATA

1. Format transfer:

- Paralel : semua bit pada karakter (word dengan panjang tertentu) dikirim secara bersamaan dalam batas waktu yang diberikan.
- Serial : Data dikirim secara berurutan dalam satu saluran.
Transfer data secara paralel lebih cepat daripada secara serial karena saluran transmisinya banyak, kelemahannya kalau terlalu panjang akan terjadi interferensi antar saluran.

2. Mode transfer data:

1. Synchronous mode
Baris kendali digunakan untuk mengsinkronkan waktu pada semua kejadian yang terjadi selama periode waktu tertentu.
Kelemahan:

• Tiap piranti I/O berbeda-beda kecepatan operasinya, sehingga harus diturunkan pada kecepatan yang 

paling rendah.

2. Asynchronous mode

Menggunakan teknik jabat tangan (hand shaking) untuk menyakinkan transfer data antara pengirim dan penerima tidak ada kesalahan (data valid)

Kelemahan :
- memerlukan lebih banyak kendali
- kecepatan transfer lebih rendah dari yang sebenarnya.

Kelebihan :
- memungkinkan penggunaan piranti I/O yang memiliki berbagai varasi kecepatan dalama system yang sama.

INTERFACING PIRANTI I/O

Defenisi :

Suatu alat yang digunakan untukmenghubungkan suatu piranti dengan CPU melalui BUS.

Fungsi Umum :

Mensinkronkan data transfer antara CPUdan piranti I/O

Fungsi Detail :

· Penyedia status piranti I/O bagi CPU

· Memiliki kemampuan interupsi / DMA

· Mampu me-transfer instruksi CPU ke piranti

· Mampu berfungsi sebagai buufer storage data transfer.

· Mampu melakukan pengujian kesamaan data.

· Mampu men-decode dan mgng-encode data

· Memiliki fasilitas khusus :

· Konversi data paralel-ke-serial dan sebaliknya.

· Encoding karakter ketik ke VDU.

· Encoding karakter ketik tertentu : F1, F2,BACKSPC, DELETE dan sebagainya.

· Menyediakan sinyal status operasi.

Komponen Utama Interface Piranti I/O :

1. Device dependent

bagian yang melayani piranti

2. Device independent

bagian yang menghubungkan unit interface ke bus sistem.

· Struktur Interface Piranti I/O :

1. Register

Ø kendali (CR) mencatat instruksi dan informasi dalam piranti.

Ø Status (SR)mencatat status piranti dan mengeluarkan pesan kesalahan

Ø Data input (IDR) dan data output (ODR) sebagai buffer data untuk operasi input dan output.

2. Bus

Ø Receiver : menangani data input

Ø Transciever : sirkuit bi-directional data menangani input maupun output

Ø driver/buffer bus : sirkuit tri-state yang menyimpan informasi bus.

Sistem Prosesor I/O

General Purpose komputer yang berisi sejumlahsaluran DMA, CPU tersendiri, kumpulan intruksi danmenjalankannya secara paralel pada CPU utama.

Fungsi :

sebagai piranti front end yang menangani setiapaspek I/O, dan menyediakan pengendali I/O khusus yangdisebut I/O Channel.

Instruksi IOP :

1. Instruksi transfer data : untuk Input (pembacaan),output (penulisan) dan untuk membaca informasi status.

2. Instruksi general purpose : instruksi aritmatika, logika,percabangan (konversi, prioritas operasi, evaluasialamat, jump instruksi)

3. Instrusksi kendali : instruksi untuk menangani fungsipiranti I/O khusus yang tidak terlibat dalam transferdata. Contoh : pmemindahkan head R/W untukmenentukan lokasi track dan record pada disk,mencetak pindah baris pada printer, dan-lain-lain.

Format Instruksi IOP :

1. Field opcode : representasi jenis operasi

2. field alamat memori : alamat awal blok memori yangdigunakan untuk transfer.

3. field word count : jumlah word yang harus ditransfer(panjang blok memori).

4. field kendali: untuk fungsi-fungsi piranti I/O khusus.

5. Field status : untuk tujuan komunikasi dan pencatatan.

sumber :

http://gamapermana80.blogspot.com/2012/01/sistem-input-output.html