a. Penjelasan BUS (
Interkoneksi Antar Bagian Utama Komputer)
Bus merupakan lintasan komunikasi yang menghubungkan dua atau lebih perangkat komputer. Karakteristik penting sebuah bus adalah bahwa bus merupakan media transmisi yang dapat digunakan bersama. Sejumlah perangkat yang terhubung ke bus dan suatu sinyal yang ditransmisikan oleh salah satu perangkat ini dapat ditermia oleh salah satu perangkat yang terhubung ke bus. Bila dua buah perangkat melakukan transmisi dalam waktu yang bersamaan, maka sinyal-sinyalnya akan bertumpang tindih dan menjadi rusak. Dengan demikain, hanya sebuah perangkat saja yang akan berhasil melakukan transimi pada suatu saat tertentu.
Fungsi Bus : Membawa data antar bagian utama komputer, data berupa data atau intruksi
Komponen Utama Komputer
1. MAR : Tempat untuk menampung alamat memori berikutnya yang akan dibaca/ditulis
2. MBR : Tempat untuk menampung data yang akan ditulis ke memori atau data yang akan dibaca dari memori
1. I/O AR : Tempat untuk menampung alamat device yang akan dikontrol
2. I/O BR : Digunakan untuk menampung data yang dipertukarkan antara device dengan CPU
3. IR : Menyimpan Intruksi yang baru saja di ambil
4. PC : Menyimpan alamat intruksi berikutnya
b. 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.
c. 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.
d. 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.
e. Timing
e. 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.
f. 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.
g. 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.
Terdapt 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.
Sebagian sistem bus juga mendukung trasnfer data blok. Dalam hal ini, sebuah siklus alamat diikuti oleh n siklus data. Butir data pertama ditransfer ke almat tertentu atau ditransfer dari alamat tertentu. Butir-butir data lainnya ditransfer ke alamat berikutnya atau ditransfer dari alamat sebelumnya
Sistem Bus
Penghubung bagi
keseluruhan komponen computer dalm menjalankan tugasnya
Komponen
computer terdiri dari :
- CPU
- Memori
- Perangkat I/O
Transfer data
antar komponen computer
- Data atau program yang tersimpan dalam memosri dapat diakses dan dieksekusi CPU melalui perantara bus
- Melihat hasil eksekusi melalui monitor juga menggunakan system bus
- Kecepatan komponen penyusun computer harus diimbangi kecepatan dan manajemen bus yang baik
Mikroprosesor
- Melakukan pekerjaan secara parallel
- Program dijalankan secara multitasking
- System bus tidak hanya lebar tapi juga cepat
Interkoneksi
komponen system computer dalam menjalankan fungsinya
- Interkoneksi bus
- Pertimbangan-pertimbangan perancangan bus
Struktur
Interkoneksi
Kumpulan
lintasan atau saluran berbagai modul (CPU, Memori,I/O) .Struktur interkoneksi
juga bergantung pada
- Jenis data
- Karakteristik pertukaran data
Jenis data
Memori :
Memori umumnya
terdiri atas N word memori dengan panjang yang sama. Masing–masing word diberi
alamat numerik yang unik (0, 1, 2, …N-1). Word dapat dibaca maupun
ditulis pada memori dengan kontrol Read dan Write. Lokasi bagi
operasi dispesifikasikan oleh sebuah alamat.
Modul I/O :
Operasi modul
I/O adalah pertukaran data dari dan ke dalam komputer. Berdasakan pandangan
internal, modul I/O dipandang sebagai sebuah memori dengan operasi pembacaan
dan penulisan. Seperti telah dijelaskan pada bab 6 bahwa modul I/O dapat
mengontrol lebih dari sebuah perangkat peripheral. Modul I/O juga dapat
mengirimkan sinyal interrupt.
CPU :
CPU berfungsi
sebagai pusat pengolahan dan eksekusi data berdasarkan routine– routine program
yang diberikan padanya. CPU mengendalikan seluruh system komputer sehingga
sebagai konsekuensinya memiliki koneksi ke seluruh modul yang menjadi bagian
sistem komputer.
MODUL-MODUL
KOMPUTER
Struktur
Interkoneksi
Dari jenis
pertukaran data yang diperlukan modul–modul komputer, maka struktur interkoneksi
harus mendukung perpindahan data.
- Memori ke CPU : CPU melakukan pembacaan data maupun instruksi dari memori.
- CPU ke Memori : CPU melakukan penyimpanan atau penulisan data ke memori.
- I/O ke CPU : CPU membaca data dari peripheral melalui modul I/O.
- CPU ke I/O : CPU mengirimkan data ke perangkat peripheral melalui modul I/O.
- I/O ke Memori atau dari Memori : digunakan pada sistem DMA
Perkembangan
struktur interkoneksi
- Sampai saat ini terjadi perkembangan struktur interkoneksi, namun yang banyak digunakan saat ini adalah sistem bus.
- Sistem bus
- Digunakan secara tunggal
- Digunakan secara jamak,
Hal ini
Tergantung karakteristik sistemnya
Interkoneksi
bus
Bus
- merupakan lintasan komunikasi yang menghubungkan dua atau lebih komponen komputer
Sifat penting
dan merupakan syarat utama ?
- bus adalah media transmisi yang dapat digunakan bersama oleh sejumlah perangkat yang terhubung padanya
Digunakan
bersama ?
- Diperlukan aturan main agar tidak terjadi tabrakan data atau kerusakan data yang ditransmisikan.
- Walaupun digunakan bersama namun dalam satu waktu hanya ada sebuah perangkat yang dapat menggunakan bus
Interkoneksi
Bus – Struktur Bus
Sebuah bus
biasanya terdiri atas beberapa saluran.
- Sebagai contoh bus data terdiri atas 8 saluran sehingga dalam satu waktu dapat mentransfer data 8 bit.
Secara umum
fungsi saluran bus dikatagorikan dalam tiga bagian
- Saluran data
- Saluran alamat
- Saluran control
Pola
interkoneksi bus
Saluran data
(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
Saluran alamat
(addres bus)
- Digunakan untuk menspesifikasi sumber dan tujuan data pada bus data.
- Digunakan untuk mengirim alamat word pada memori yang akan diakses CPU.
- Digunakan untuk saluran alamat perangkat modul komputer saat CPU mengakses suatu modul.
- Semua peralatan yang terhubung dengan system komputer, agar dapat diakses harus memiliki alamat.
Contoh :
mengakses port I/O, maka port I/O harus memiliki alamat hardware-nya
Saluran control
(control bus)
- Digunakan untuk menspesifikasi sumber dan tujuan data pada bus data.
- Digunakan untuk mengirim alamat word pada memori yang akan diakses CPU.
- Digunakan untuk saluran alamat perangkat modul komputer saat CPU mengakses suatu modul.
- Semua peralatan yang terhubung dengan system komputer, agar dapat diakses harus memiliki alamat.
Contoh :
mengakses port I/O, maka port I/O harus memiliki alamat hardware-nya
- Sinyal pewaktuan menandakan validitas data dan alamat
- Sinyal perintah berfungsi membentuk suatu operasi
Saluran control
- Memory Write, memerintahkan data pada bus akan dituliskan ke dalam lokasi alamat.
- Momory Read memerintahkan data dari lokasi alamat ditempatkan pada bus data.
- I/O Write, memerintahkan data pada bus dikirim ke lokasi port I/O.
- I/O Read, memerintahkan data dari port I/O ditempatkan pada bus data.
- Transfer ACK, menunjukkan data telah diterima dari bus atau data telah ditempatkan pada bus.
- Bus Request, menunjukkan bahwa modul memerlukan kontrol bus.
- Bus Grant, menunjukkan modul yang melakukan request telah diberi hak mengontrol bus
- Interrupt Request, menandakan adanya penangguhan interupsi dari modul.
- Interrupt ACK, menunjukkan penangguhan interupsi telah diketahui CPU.
- Clock, kontrol untuk sinkronisasi operasi antar modul.
- Reset, digunakan untuk menginisialisasi seluruh modul
Sinyal control
secara fisik
- Konduktor listrik paralel yang menghubungkan modul – modul.
- Konduktor adalah saluran utama pada PCB motherboard dengan layout tertentu sehingga didapat fleksibilitas penggunaan.
- Untuk modul I/O biasanya dibuat slot bus yang mudah dipasang dan dilepas
Slot PCI
Slot ISA.
- Untuk chips akan terhubung melalui pinnya
Prinsip Operasi
bus (Operasi Pengiriman Data ke Modul)
- Meminta penggunaan bus
- Apabila telah disetuji, modul akan memindahkan data yang diinginkan ke modul yang dituju
Prinsip Operasi
Bus (Operasi meminta data dari modul lainnya)
- Meminta penggunaan bus
- Mengirim request ke modul yang dituju melalui saluran control dan alamat yang sesuai
- Menunggu modul yang dituju mengirimkan data yang diinginkan
Hierarki
Multiple Bus
Bila terlalu
banyak modul atau perangkat dihubungkan pada bus maka akan terjadi
penurunan kinerja
Faktor – faktor
:
- Semakin besar delay propagasi untuk mengkoordinasikan penggunaan bus.
- Antrian penggunaan bus semakin panjang.
- Dimungkinkan habisnya kapasitas transfer bus sehingga memperlambat data.
Arsitektur Bus
Jamak
Prosesor, cache
memori dan memori utama terletak pada bus tersendiri pada level tertinggi
karena modul – modul tersebut memiliki karakteristik pertukaran data yang
tinggi.
- Pada arsitektur berkinerja tinggi, modul – modul I/O diklasifikasikan menjadi dua,
- Memerlukan transfer data berkecepatan tinggi
- Memerlukan transfer data berkecepatan rendah.
- Modul dengan transfer data berkecepatan tinggi disambungkan dengan bus berkecepatan tinggi pula,
- Modul yang tidak memerlukan transfer data cepat disambungkan pada bus ekspansi
Arsitektur Bus
Jamak Kinerja Tinggi
Keuntungan
hierarki bus jamak kinerja tinggi
- Bus berkecepatan tinggi lebih terintegrasi dengan prosesor.
- Perubahan pada arsitektur prosesor tidak begitu mempengaruhi kinerja bus
Tidak ada komentar:
Posting Komentar