Unit Input / Output

Dalam dunia teknologi komputer ada istilah input dan output yang sering terdengar ditelinga kita. Input dan output atau dikenal dengan lambang I/O ini termasuk bagian sistem mikroprosesor yang digunakan untuk menghubungkan komputer dengan perangkat luar, misalnya keyboard, mouse, printer, monitor, dll.

Fungsi utama dari unit Input dan Output adalah

Mengatur dan membuat perimbangan perbedaan kecepatan dan pewaktuan antara CPU dengan piranti yang terhubung ke dalam sistem.Melakukan pengaturan dan penyesuaian tegangan serta arus dari satu aras ke aras yang lain. Melakukan modifikasi panjang data antara sistem bus dan bus Input Output.

Dasar Input/Output

Transfer data menuju dan keluar dari port input dan output dapat dilakukan dalam dua cara, cara tersebut antara lain:

Dengan melakukan eksekusi terhadap instruksi yang menyebabkans suatu byte tunggal atau word akan ditransfer dan mengeksekusi suatu runtun instruksi yang menyebabkan suatu komponen sistem khusus yang berhubungan dengan antarmuka untuk mentransfer runtun byte atau word ke atau dari blok memori yang dituju.  Dengan menggunakan transfer blok atau direct memory access (DMA) dan komponen khusus yaitu DMA controller.

Secara prinsip jenis dari input dan output terdiri atas :

    I/O Terprogram (Programmed I/O)

    I/O Terinterupsi (Interupt I/O)

    Bloc transfer

A. Sistem Bus

        BUS merupakan lintasan komunikasi yang menghubungkan dua atau lebih komponen komponen komputer. Sebuah BUS yang menghubungkan komponen-komponen utama komputer disebut sebagai Bus System. Biasanya sebuah Bus System terdiri dari 50 hingga 100 saluran yang terpisah.

Bus System itu sendri dapat dibedakan menjadi 3 yaitu:

1. Data Bus ( Saluran Data )

2. Address Bus ( Saluran Alamat )

3. Control Bus ( Saluran Kendali )

1.  Data Bus

Lintasan bagi perpindahan data antar modul. Secara kolektif lintasan ini disebut bus data. Umumnya jumlah saluran terkait dengan panjang word, misalnya 8, 16, 32 saluran.

Tujuan : agar mentransfer word dalam sekali waktu.

Jumlah saluran dalam bus data dikatakan lebar bus, dengan satuan bit, misal lebar bus 16 bit

2.  Address Bus

Digunakan untuk menspesifikasi sumber dan tujuan data pada bus data, mengirim alamat word pada memori yang akan diakses CPU, dan digunakan untuk saluran alamat perangkat modul komputer saat CPU mengakses suatu modul.

Semua peralatan yang terhubung dengan sistem komputer, agar dapat diakses harus memiliki alamat.

Contoh : mengakses port I/O, maka port I/O harus memiliki alamat hardware-nya

3.  Control Bus

Digunakan untuk mengontrol bus data, bus alamat dan seluruh modul yang ada. Karena bus data dan bus alamat digunakan oleh semua komponen maka diperlukan suatu mekanisme kerja yang dikontrol melalui bus kontrol ini.

Sinyal – sinyal kontrol terdiri atas :

·         Sinyal pewaktuan yaitu Sinyal pewaktuan menandakan validitas data dan alamat

·         Sinyal–sinyal perintah yaitu Sinyal perintah berfungsi membentuk suatu operasi

B. Standar I/O Interface

           Interface atau antarmuka adalah Penghubung antara dua sistem atau alat media penghubung antara satu subsistem dengan subsistem lainnya. Melalui penghubung ini memungkinkan sumber daya mengalir dari satu subsistem ke subsistem yang lainnya. Keluaran (output) dari suatu subsistem akan menjadi masukan (input) untuk subsistem lainnya dengan melalui penghubung.

B.Interface Aplikasi I/O

                Ketika suatu aplikasi ingin membuka data yang ada dalam suatu disk, sebenarnya aplikasi tersebut harus dapat membedakan jenis disk apa yang akan diaksesnya. Untuk mempermudah pengaksesan, sistem operasi melakukan standarisasi cara pengaksesan pada peralatan Input/Output. Pendekatan inilah yang dinamakan interface aplikasi Input/Output.

Interface aplikasi Input/Output melibatkan abstraksi, enkapsulasi, dan software layering. Abstraksi dilakukan dengan membagi-bagi detail peralatan-peralatan Input/Output ke dalam kelas-kelas yang lebih umum. Dengan adanya kelas-kelas yang umum ini, maka akan lebih mudah untuk membuat fungsi-fungsi standar(interface) untuk mengaksesnya. Lalu kemudian adanya device driver pada masing-masing peralatan Input/Output, berfungsi untuk enkapsulasi perbedaan-perbedaan yang ada dari masing-masing anggota kelas-kelas yang umum tadi. Device driver mengenkapsulasi tiap -tiap peralatan Input/Output ke dalam masing-masing 1 kelas yang umum tadi(interface standar). Tujuan dari adanya lapisan device driver ini adalah untuk menyembunyikan perbedaan-perbedaan yang ada pada device controller dari subsistem Input/Output pada kernel. Karena hal ini, subsistem Input/Output dapat bersifat independen dari Hardware.

C. Pengaksesan Peralatan I/O

C.1.  Metode Pengaksesan I/O

Pengaksesan I/O terdiri dari dua cara yaitu :

1. Memory mapped I/O

Dimana pirabti I/O dihubungkan sebagai lokasi memory virtual dimana port I/O tergantung pada memori utama.

Karakteristik memory mapped I/O antara lain :

• Port I/O dihubungkan ke bus alamat

• Piranti input sebagai bagian memory yang memberikan data ke bus data. Piranti output ssebagai bagian memori yang memiliki data tersimpan di dalamnya.

2. I/O mapped I/O

Piranti I/O dihubungkan sebagai lokasi terpisah dengan lokasi memori, dimana port I/O tidak tergantung pada memori utama.

karakteristik I/O mapped I/O :

• Port I/O tidak tergantung memori utama

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

• Operasi I/O tergantung sinyal kendali dari CPU

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

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

C.2. Metode Operasi Sistem I/O

1. I/O Terprogram

Pada I/O terprogram, data saling dipertukarkan antara CPU dan modul I/O. CPU mengeksekusi program yang memberikan operasi I/O kepada CPU secara langsung, seperti pemindahan data, pengiriman perintah baca maupun tulis, dan monitoring perangkat. Kelemahan teknik ini adalah CPU akan menunggu sampai operasi I/O selesai dilakukan modul I/O sehingga akan membuang waktu, apalagi CPU lebih cepat proses operasinya.

2. I/O Instruksi (Demand Driven)

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.

3. Direct Memory Access (DMA)

Teknik yang dijelaskan sebelumnya yaitu I/O terprogram dan Interrupt–Driven I/O memiliki kelemahan, yaitu proses yang terjadi pada modul I/O masih melibatkan CPU secara langsung. Hal ini berimplikasi pada :

• Kelajuan transfer I/O yang tergantung pada kecepatan operasi CPU.

• Kerja CPU terganggu karena adanya interupsi secara langsung.

Bertolak dari kelemahan di atas, apalagi untuk menangani transfer data bervolume besar dikembangkan teknik yang lebih baik, dikenal dengan Direct Memory Access. Prinsip kerja DMA adalah CPU akan mendelegasikan kerja I/O kepada DMA, CPU hanya akan terlibat pada awal proses untuk memberikan instruksi lengkap pada DMA dan akhir proses saja. Dengan demikian CPU dapat menjalankan proses lainnya tanpa banyak terganggu dengan interupsi.

C.3. Metode Transfer Data Perangkat I/O

Metode transfer data perangkat input/output terdapat dua macam yaitu, metode software dan metode hardware. Pada metode software, tugas-tugas mengenai operasi input/output dibuat ke dalam suatu program yang dijalankan oleh CPU. Sehingga CPU tidak terbebani secara total dalam operasi I/O. Pada metode hardware, program memberikan tanggungjawab pelaksanaan operasi I/O ke unit hardware lain yang disebut DMA Controller.

Referensi :

http://www.pojokku.com/2014/09/sistem-bus-pada-komputer-dan-jenisnya.html

http://panduankomputer-laptop.blogspot.com/2016/10/pengertian-input-dan-output.html

http://hausenka.blogspot.co.id/2015/09/metode-pengaksesan-io.html