Assalamualaikum wr wb
Alhamdulillah saya masih bisa menyempatkan waktu untuk membuat
sebuah artikel lagi. Kali ini artikel yang saya buat adalah tugas yang
diberikan oleh dosen saya yang super tampan (ya gitulah). Materi yang saya
masukkan dalam artikel antara lain menyangkut tentang Struktur Interkoneksi,
Interkoneksi Bus dan contoh eksekusi programnya. Langsung aja ya gan, yuk di
simak materinya.
STRUKTUR INTERKONEKSI
Struktur interkoneksi merupakan suatu kumpulan jalan atau saluran
berbagai modul seperti CPU, memori dan I/O. Struktur interkoneksi tergantung
pada jenis data dan karakteristik pertukaran data.
Modul Komputer
Komputer terdiri dari satu set komponen atau modul dari tiga tipe
dasar (prosesor, memori, i / o) yang berkomunikasi satu sama lain. Pada
dasarnya, komputer adalah jaringan modul bacis. Sehingga harus ada jalan untuk
menghubungkan modul.
Koleksi jalan yang menghubungkan berbagai modul disebut struktur
interkoneksi. Desain struktur ini akan tergantung pada pertukaran yang harus
dilakukan antara modul.
Angka 3,15 menunjukkan jenis pertukaran yang dibutuhkan oleh yang
menunjukkan bentuk utama dari input dan output untuk setiap jenis
modul Struktur interkoneksi adalah kumpulan lintasan yang menghubungkan
berbagai komponen-komponen seperti CPU, Memory dan i/O, yang saling
berkomunikasi satu dengan lainnya.
1. Memori
Memory umumnya modul memory terdiri dari n word yang memiliki
panjang yang sama. Masing-masing word diberi alamat numerik yang
unik(0,1…,N-1). Sebuah word data dapat dibaca dari memory atau ditulis ke
memori. Sifat operasinya ditandai oleh signal-signal control read dan write.
Lokasi bagi operasi dispesifikasikan oleh sebuah alamat.
jenis datanya :Pada umumnya, memori 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
2. CPU
CPU membaca instruksi dan data, menulis data setelah diolah, dan
menggunakan signal-signal kontrol untuk mengontrol operasi sistem secara
keseluruhan. CPU juga menerima signal-signal interupt.
Jenis Datanya :
CPU berfungsi sebagai pusat pengolahan dan eksekusi data
berdasarkan routine–routine program yang diberikan padanya. CPU mengendalikan
seluruh sistem komputer sehingga sebagai konsekuensinya memiliki koneksi ke
seluruh modul yang menjadi bagian sistem komputer
3. Modul I/O
I/O berfungsi sama dengan memory.Terdapat dua buah operasi, baca
dan tulis. Selain itu, modul-modul i/O dapat mengontrol lebih dari 1 perangkat
eksternal. Kita dapat mengaitkan interface ke perangkat eksternal sebagai
sebuah port dan memberikan alamat yang unik (misalnya,0,1,…,M-1) ke
masing-masing port tersebut. Di samping itu, terdapat juga lintasan-lintasan
data internal bagi input dan output data dengan suatu perangkat eksternal.
Terakhir, modul i/O dapat mengirimkan sinyal-sinyal interupt ke cpu.
Jenis Datanya:
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 enulisan. 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
Dari jenis pertukaran data yang diperlukan oleh modul-modul
komputer, maka struktur interkoneksi harus mendukung perpindahan data tersebut,
di antaranya :
• Memori ke CPU : CPU
melakukan pembacaan data maupun perintah yang berasal 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 system DMA
Interkoneksi yang banyak
digunakan sampai saat ini adalah system bus.
Bus merupakan lintasan komunikasi yang menghubungkan dua atau
lebih komponen komputer. 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 dikategorikan dalam tiga bagian :
1. Saluran data (data
bus)
Saluran data merupakan lintasan untuk perpindahan data antar
modul. Lintasan ini juga biasa disebut bus data. Jumlah saluran terkait dengan
panjang word, misalnya 8, 16, 32 saluran. Tujuannya adalah dapat mentransfer
word dalam sekali waktu. Jumlah saluran dalam bus data dikatakan sebagai lebar
bus dengan satuan bit.
2. Saluran alamat
(address bus)
Tugas dari saluran alamat adalah menspesifikasi sumber dan tujuan
data pada bus data, mengirim alamat word pada memori yang akan diakses CPU, dan
sebagai saluran alamat perangkat modul komputer saat CPU mengakses suatu modul.
Semua peralatan yang
terhubung dengan sistem komputer, agar dapat diakses harus memiliki alamat.
Misalkan mengakses port I/O, maka port I/O harus memiliki alamat hardware-nya.
3. Saluran Kontrol
(control bus)
Bagian saluran ini
digunakan untuk mengontrol bus data, bus alamat dan seluruh modul yang ada.
Sinyal – sinyal kontrol
terdiri atas :
· Sinyal pewaktuan :
menandakan validitas data dan alamat
· Sinyal–sinyal perintah
: membentuk suatu operasi
4. PROCESSOR
Prosesor membaca dalam instruksi dan data, menulis data setelah
keluar pengolahan, dan menggunakan sinyal kontrol untuk mengendalikan
keseluruhan sistem operasi. Juga menerima sinyal interupt.
Dari jenis pertukaran data yang
diperlukan modul – modul komputer, maka struktur
interkoneksi harus mendukung perpindahan data berikut :
·
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 ke I/O digunakan pada sistem DMA.
Saat ini
terjadi perkembangan struktur interkoneksi,
namun yang banyak digunakan adalah sistem bus.
Sistem bus ada yang digunakan yaitu sistem bus
tunggal dan struktur sistem bus campuran, tergantung karakteristik sistemnya.
Interkoneksi Bus
Bus merupakan lintasan komunikasi
yang menghubungkan dua atau lebih komponen
komputer. Karakteristik utama dari bus yaitu sebagai media
transmisi yang dapat digunakan bersama oleh sejumlah perangkat yang
terhubung padanya.
Karena digunakan bersama, diperlukan
pengaturan agar tidak terjadi tabrakan data atau
kerusakan data yang ditransmisikan. Walaupun digunakan scara bersamaaan, dalam
satu waktu hanya ada sebuah perangkat yang dapat menggunakan 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 menjadi tiga bagian,
yaitu :
i. Saluran
data
Saluran data (data bus) adalah lintasan yang digunakan sebagai
perpindahan data antar modul. Secara umum lintasan ini disebut bus data.
Umumnya jumlah saluran terkait dengan panjang word, misalnya 8, 16, 32. Saluran
ini bertujuan agar mentransfer word dalam sekali waktu. Jumlah saluran dalam
bus data disebut lebar bus, dengan satuan bit, misal : lebar bus 16 bit.
ii. Saluran
alamat
Saluran alamat (address bus) digunakan untuk menspesifikasi sumber
dan tujuan data pada bus data. Saluran ini digunakan untuk mengirim alamat word
pada memori yang akan diakses CPU. Juga digunakan untuk saluran alamat
perangkat modul komputer saat CPU mengakses suatu modul. Perlu diketahui,
semua peralatan yang terhubung dengan sistem komputer, agar dapat diakses harus
memiliki alamat. Misalnya mengakses port I/O, maka port I/O harus memiliki
alamat hardware-nya.
iii. Saluran
kontrol.
Saluran kontrol (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 dan sinyal–sinyal perintah. Sinyal pewaktuan menandakan validitas
data dan alamat, sedangkan sinyal perintah berfungsi membentuk suatu operasi.
Secara umum saluran
kontrol meliputi :
o Memory
Write, memerintahkan data pada bus yang akan dituliskan ke dalam lokasi alamat.
o Memory
Read memerintahkan data dari lokasi alamat ditempatkan pada bus data.
o I/O
Write, memerintahkan data pada bus dikirim ke lokasi port I/O.
o I/O
Read, memerintahkan data dari port I/O ditempatkan pada bus data.
o Transfer
ACK, menunjukkan data telah diterima dari
bus atau data telah ditempatkan pada bus.
o Bus
Request, menunjukkan bahwa modul memerlukan kontrol bus.
o Bus
Grant, menunjukkan modul yang melakukan request telah diberi hak
mengontrol bus.
o Interrupt
Request, menandakan adanya penangguhan interupsi dari modul.
o Interrupt
ACK, menunjukkan penangguhan interupsi telah diketahui CPU.
o Clock,
kontrol untuk sinkronisasi operasi antar modul.
o Reset,
digunakan untuk menginisialisasi seluruh modul.
Secara fisik bus adalah konduktor listrik yang
dihubngkan secara paralel yang berfungsi menghubungkan modul–modul. Konduktor
ini biasanya 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, seperti slot PCI dan ISA. Sedangkan untuk
chips akan terhubung melalui pinnya.
Prinsip Operasi
Prinsip operasi bus
adalah sebagai berikut :
· Operasi
pengiriman data ke modul lainnya :
1) Meminta
penggunaan bus.
2) Apabila
telah disetujui, modul akan memindahkan data yang diinginkan ke modul yang
dituju.
· Operasi
meminta data dari modul lainnya :
1) Meminta
penggunaan bus.
2) Mengirim
request ke modul yang dituju melalui saluran kontrol dan alamat yang sesuai.
3) 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, yaitu :
·
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, yaitu :
·
Bus berkecepatan tinggi
lebih terintegrasi dengan prosesor.
·
Perubahan pada
arsitektur prosesor tidak begitu mempengaruhi kinerja bus
PENGERTIAN BUS DAN
SISTEM BUS
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.
Umumnya sebuah bus terdiri dari sejumlah lintasan komunikasi atau
saluran. Masing-masing saluran dapat mentransmisikan sinyal yang menunjukkan
biner 1 dan biner 0. Serangkaian digit biner dapat ditransmisikan melalui
saluran tunggal. Dengan mengumpulkan beberapa saluran dari sebuah bus, dapat
digunakan mentransmisikan digit biner secra bersamaan (paralel). Misalnya
sebuah satuan data 8 bit dapat ditransmisikan melalui bus delapan saluran.
Sistem komputer terdiri dari sejumlah bus yang berlainan yang
menyediakan jalan antara dua buah komponen pada bermacam-macam tingkatan
hirarki sisterm komputer. Sebuah bus yang menghubungkan komponen-komponen utama
komputer (CPU, memori, input/output) disebut bus sistem. Struktur interkoneksi
komputer yang umum didasarkan pada penggunaan satu bus sistem atau lebih.
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.
A. 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.
B. 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.
C. 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.
CONTOH EKSEKUSI PROGRAM
Gambar diatas
memperlihatkan contoh siklus eksekusi sebuah instruksi yang terdiri dari 6
tahap, yaitu :
Karena PC (Program Counter) berisi angka 300, maka instruksi yang
akan diambil adalah instruksi yang terletak di memori alamat 300, yaitu
instruksi dengan kode 1940. Instruksi tersebut diambil dari memori kemudian
disimpan di register instruksi (Instruction Register).
Misalkan kode 1940 merupakan instruksi dengan kode operasi
(Operation Code, opcode) 1, diikuti dengan 940 yang merupakan alamat operand. Opcode
1 berarti instruksi untuk mengcopy data dari alamat operand (dalam hal ini 940)
ke akumulator. Maka data yang terletak di alamat 940 dicopy ke accumulator
untuk diproses dalam siklus eksekusi ini.
Setelah itu isi PC ditambah satu (incremented) sehingga isinya
menjadi 301. Artinya, instruksi berikutnya yang harus diambil dari memori dan
dieksekusi terletak di memori alamat 301, yaitu instruksi dengan kode 5941.
Instruksi tersebut mengandung opcode 5 dan alamat operand 941.
Karena 5 berarti penjumlahan antara isi akumulator dengan isi
memori yang alamatnya diberikan di sebelah angka 5, maka isi akumulator
dijumlahkan dengan isi memori alamat 941. Kemudian hasil penjumlahannya
dikembalikan ke akumulator.
Setelah PC ditambah satu, maka isinya menjadi 302, sehingga
instruksi berikutnya yang diambil dari memori adalah 2941, yaitu opcode 2 dan
operand.
Arti 2941 adalah
perintah untuk mengcopy isi akumulator ke memori alamat 941.
Oke gan, terima kasih
sudah menyempatkan waktu untuk mengunjungi blog saya, nanti bakal diupdate lagi
kalo ada tugas dari dosen saya yang ganteng badai (ya gitulah).
Akhir kata,
Wassalamualaikum wr wb
Daftar pustaka :
Text Book by :
William Stalling, “Computer Organization & Architecture”, Prentice Hall,
2000 q Andrew S. Tanenbaum,” Structured Computer Organization”,
Prentice Hall, 1999
Tidak ada komentar:
Posting Komentar