Modul Inout Output

DEFINISI

Modul I/O adalah suatu komponen dalam sistem komputer yang bertanggung jawab atas pengontrolan sebuah perangkat luar atau lebih dan juga bertanggung jawab dalam pertukaran data antara perangkat luar tersebut dengan memori utama ataupun dengan register – register CPU. Modul Input Output termasuk interface internal dengan komputer (CPU dan memori utama) dan perangkat eksternalnya untuk menjalankan fungsi – fungsi pengontrolan. Tidak hanya sekedar modul penghubung, tetapi sebuah piranti yang berisi logika dalam melakukan fungsi komunikasi antara peripheral dan bus computer.

Modul I/O adalah komponen dalam sistem komputer :

1)      Bertanggung jawab atas pengontrolan sebuah perangkat luar

2)      Bertanggung jawab atas pertukaran data antar perangkat luar tersebut dengaan memori utama ataupun dengan register-register CPU

3)      Antarmuka internal dengan computer (CPU dengab memori utama)

4)      Antarmuka internal dengan perangkat external untuk menjalankan fungsi-fungsi pengontrolan

MENGAPA DIPERLUKAN

Modul input / Output dibutuhkan karena :

1.      Jenis device yang bermacam- macam , yaitu :

·         ukuran data yang dapat ditransfer dalam satu saat berbeda

·         kecepatan berbeda

·         format data berbeda

2.       Kecepatan semua device jauh lebih lambat dibanding CPU dan RAM

FUNGSI

Fungsi Modul I/O adalah  :

1)      Control & Timing

Modul I/O berfungsi sebagai pengatur aliran data antara resource internal (CPU, memori) dengan device eksternal. Contoh prosedur transfer data dari device ke CPU :

• CPU memeriksa status device melalui modul I/O
• device memberikan statusnya melalui modul I/O
• jika ready, CPU minta agar device mengirimkan data.
• modul I/O menerima data dari device
• modul I/O mengirimkan data ke CPU

2)      CPU Communication :

Modul I/O berfungsi sebagai media komunikasi dari CPU menuju device eksternal. Contoh prosedurnya :

• mendecode perintah/command dari CPU
• menjadi media untuk pertukaran data
• melaporkan status device
• memeriksa/mendecode alamat yang dikirimkan oleh CPU

3)      Device Communication

Modul I/O berfungsi sebagai media komunikasi dari device eksternal menuju CPU. Contoh prosedurnya :

• meneruskan perintah/command dari CPUke device
• meneruskan status dari device ke CPU
• meneruskan data dari device keCPU

4)      Data Buffering

Modul I/O berfungsi sebagai penampung data sementara baik dari CPU/memori maupun dari Device. Melakukan buffer agar kecepatan device sangat beragam. Contoh prosedurnya :

• data dari CPU : langsung ditaruh dibuffer, diberikan ke device sesuai dengan kecepatan/daya serap device
• data dari device : dikumpulkan dulu dibuffer, setelah periode tertentu baru dikirimkan ke CPU

5)      Error Detection

Modul I/O berfungsi sebagai pendeteksi kesalahan yang ditimbulkan oleh device.

• Contoh kesalahan: Paper jam, bad sector, kertas habis, terjadi perubahan bit bit data
• Contoh metode deteksi : Bit parity

STRUKTUR

Skema perangkat peripheral

Interface ke modul I/O adalah dalam bentuk signal-signal kontrol,status,dan data. Data berbentuk sekumpulan bit untuk dikirimkan ke modul I/O atau diterima dari modul I/O. Kontrol signal menentukan fungsi-fungsi yang akan dilakukan perangkat, seperti mengirimkan data ke modul I/O ( input atau read), menerima data dari modul I/O ( output / write), report status, atau membentuk fungsi kontrol tertentu ke perangkat ( misalnya, posisi head disk). Signal status menandai status perangkat untuk mengirimkan data.

Control logic berkaitan dengan perangkat yang mengontrol operasi perangkat dalam memberikan respons yang berasal dari modul I/O. Transduser mengubah data dari energi listrik menjadi energi lain selama berlangsungnya output dan dari bentuk energi tertentu menjadi energi listrik selama berlangsungnya input. Umumnya, suatu buffer dikaitkan dengan transduser untuk menampung sementara data yang ditansfer diantara modul I/O dan dunia luar. Ukuran buffer yang umum adalah 8 hingga 16 bit.

Buffering

Tujuan utama buffering adalah mendapatkan penyesuaian data sehubungaan perbedaaan laaju transfer data dari perangkat periperaal dengan kecepatan pengolahan data CPU. Umumnya buffering memiliki laju tranfer data dari perangkat peripheral lebih lambat dari kecepatan CPU maupun media penyimpanan. Contohnya sebuah file sedang diterima melalui modem dan ditujukan ke media penyimpanan di hard disk kecepatan modem tersebut kira-kira hanyalah 1/1000 dari pada hard disk.  Jadi buffer dibuat di dalam memori utama untuk mengumpulkan jumlah byte yang diterima dari modem.

Struktur Bus I/O

      Saluran data

Saluran data adalah saluran yang memberikan lintasan bagi perpindahan data antara dua modul system. Umumnya bus data terdiri dari 8,16,32 saluran, jumlah saluran dikaitkan dengan lebar bus data. Karena pada saat tertentu masing-masing saluran hanya dapat membawa 1 bit, maka jumlah saluran menentukan jumlah bit yang dapat dipindahkan pada saat tertentu. Lebar bus data merupakan faktor penting dalam mentukan kinerja system secara keseluruhan. Bila bus data lebarnya 8 bit, dan setiap intruksinya dengan panjang 16 bit, maka CPU harus 2kali mengakses modul memori dalam setiap siklus intruksinya.

      Saluran control

Bus control digunakan untuk mengontrol akses ke saluran alamat, penggunaan data dan saluran alamat. Karena data dan saluran alamat digunakan bersama oleh seluruh komponen, maka harus ada alat untuk mengontrol penggunaanya. Signal-signal control melakukan trasmisi baik perintah maupun informasi perwaktuan diantara modul-modul system.

      Saluran alamat

Digunakan untuk menandakan sumber atau tujuan data pada bus data, misalnya CPU akan membaca sebuah word (8,16,32 bit ) data memori, maka CPU akan menaruh alamat word yang dimaksud pada saluran alamat. Lebar bus menentukan kapasitas memori maksimum system. Selain itu umumnya saluran alamat ini digunakan untuk memilih lokasi memori atau port I/O pada modul. Terdapat berbagai macam modul I/O seiring perkembangan komputer itu sendiri, contoh yang sederhana dan fleksibel adalah Intel 8255A yang sering disebut PPI (Programmable Peripheral Interface). Bagaimanapun kompleksitas suatu modul I/O, terdapat kemiripan struktur, seperti terlihat pada gambar dibawah ini:

Modul dihubungkan dengan bagian-bagian computer lainnya melalui saluran signal (misalnya, saluran bus system). Data yang dipindahkan ke modul dan dari modul dibufferkan dalam sebuah register data atau lebih. Mungkin juga terdapat sebuah register status saat itu. Register status dapat juga berfungsi sebagai register control, untuk menerima informasi control secara detail dari CPU. Logic pada modul berinteraksi dengan CPU melalui sejumlah saluran control. Saluran-saluran ini digunakan oleh CPU untuk memberikan perintah ke modul I/O. Beberapa saluran control dapat digunakan oleh modul I/O. Modul juga dapat mengetahui dan menghasilkan alamat-alamat yang berkaitan dengan perangkat yang dikontrolnya. Setiap modul I/O memiliki alamat yang unik, atau apabila modul I/O mengontrol lebih dari sebuah perangkat eksternal, maka terdapat sekumpulan alamat yang unik. Terakhir, modul I/O terdiri dari logic yang bersifat khusus bagi interface dengan setiap perangkat yang dikontrolnya.

I/O Terproggram

Klasifikasi I/O terprogram :

1. Perintah control.

Perintah ini digunkan untuk mengaktivasi perangkat peripheral dan memberitahukan tugas yang diperintahkan padanya.

2. Perintah test.

Perintah ini digunakan CPU untuk menguji berbagai kondisi status modul I/O dan peripheralnya. CPU perlu mengetahui perangkat peripheralnya dalam keadaan aktif dan siap digunakan, juga untuk mengetahui operasi – operasi I/O yang dijalankan serta mendeteksi kesalahannya.

3. Perintah read.

Perintah pada modul I/O untuk mengambil suatu paket data kemudian menaruh dalam buffer internal. Proses selanjutnya paket data dikirim melalui bus data setelah terjadi sinkronisasi data maupun kecepatan transfernya.

4. Perintah write.

Perintah ini kebalikan dari read. CPU memerintahkan modul I/O untuk mengambil data dari bus data untuk diberikan pada perangkat peripheral tujuan data tersebut.

Implementasai perintah dalam intruksi I/O:

1.      Memory-Mapped I/O

• Terdapat ruang tunggal untuk lokasi memoridaan perangkat I/O

• CPU memperlakukan register status dan register data modul I/O sebagai lokasi memori dan menggunakan intruksi mesin yang samauntuk mengakses baik memori ataupun perangkat I/o

• Konsekuensinya adalah diperlukan perangkat tunggal untuk pembacaan dan saaluran tunggal untuk penulisan

• Keuntungan dari memory-mapped I/O adalah efisien daam pemrograman, namun memakan

banyak ruang memory alamat

2.      Isolated I/O

• Dilakukan pemisahan ruang pengalamatan bagi memory dan ruang pengalamatan bagi I/O

• Dengan teknik ini diperlukan bus yang dilengkapi dengan saluran pembacaan dan penulisan memory ditambah saluran perintah output

• Kesulitan isolated I/O adalah sedikitnya intruksi I/O