Jumat, 30 September 2016
Assalamualaikum wr. wb.
A. Interkoneksi Struktur
Pada dasarnya komputer terdiri dari satu set komponen dari tiga tipe dasar (processor, memori, I/O) yang berkomunikasi dari satu sama lain. Komputer adalah jaringan modul basic, sehingga harus ada jalan untuk menghubungkan modul. Koleksi jalan yang menghubungkan berbagai modul disebut interkoneksi. Maka struktur interkoneksi adalah kumpulan lintasan yang menghubungkan berbagai komponen, seperti CPU, memory, I/O yang saling berkomunikasi antara satu dan yang lainnya.
a) CPU
Berfungsi membaca instruksi dan data, menulis data setelah diolah, menggunakan signal-signal kontrol untuk mengontrol operasi sistem secara keseluruhan. CPU juga menerima signal-signal interupt. Atau dengan kata lain CPU berfungsi sebagai pusat pengolahan dan eksekusi data berdasarkan routine-routine program yang diberikan. CPU mengendalikan sistem komputersehingga berbagai konsekuensinya memiliki koneksi ke seluruh modul yang menjadi bagian sistem komputer.
b) Memory
Pada umumnya memory modul terdiri dari n word yang memiliki panjang yang sama. Masing-masing word diberi alamat numerik yang unik (0,1,..,N1). Sebuah word data dapat dibaca dari memory atau ditulis ke memory. Sifat operasinya ditandai oleh signal-signal control read dan write. Lokasi bagi operasi dispesifikasikan oleh sebuah alamat.
c) I/O
Berfungsi sama dengan memory. Memiliki dua buah operasi, write dan read. Selain itu modul-modul I/O dapat mengontrol lebih dari satu perangkat eksternal. Sehingga dapat mengaitkan interface ke perangkat eksternal sebagai sebuah port dan memberikan alamat yang unik (misalnya 0,1, ..., M-1) ke masing-masing port tersebut. Disamping itu terdapat juga lintasan-lintasan data internal bagi input dan output data dengan suatu perangkat eksternal. Modul I/O juga dapat mengirimkan signal-signal interupt ke CPU. Operasi modul I/O adalah pertukaran data dari dan kedalam komputer.
d) Processor
Berfungsi membaca dalam intruksi dan data, menulis data setelah keluar pengolahan, dan menggunkan signal kontrol untuk mengendalikan keseluruhan sistem operasi. Selain itu juga menerima signal interupt.
Dari jenis pertukaran data yang diperlukan oleh modul-modul komputer tersebut, maka struktur interkoneksi harus mendukung perpindahan data berikut:
1. Memory ke CPU, berupa CPU melakukan pembacaan data maupun intruksi dari memory
2. CPU ke memory, berupa CPU melakukan penyimpanan atau penulisan data ke memory
3. I/O ke CPU, berupa CPU membaca data dari peripheral melalui modul I/O
4. CPU ke I/O, berupa CPU mengirimkan data ke perangkat peripheral melalui modul I/O
5. I/O ke memory atau dari memory ke I/O, berupa penggunaan pada sistem DMA.
B. 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 secara bersamaan dalam satu waktu, hanya ada sebuah perangkat yang dapat menggunakan bus.
a) 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 dibagi menjadi 3 bagian:
1. Saluran Data
Saluran 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 mentransfer word dalam satu waktu. Jumlah saluran dalam bus data disebut lebar bus, dengan satuan bit. Misalnya lebar bus 8 bit.
2. Saluran Alamat
Address bus digunakan untuk menspesifikasikan sumber dan tujuan data pada bus data. Saluran ini digunakan untuk mengirimkan alamat word pada memory yang akan diakses oleh CPU. Selain itu juga digunakan sebagai saluran alamat perangkat modul komputer saat CPU mengakses suatu modul. Semua peralatan yang terhubung dengan sistem komputer supaya bisa diakses harus memiliki alamat. Misalnya mengakses port I/O, maka harus memiliki alamat hardwarenya.
3. 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 control bus ini. Signal-signal kontrol terdiri atas signal perwaktuan dan signal perintah. Signal perwaktuan menandakan validitas data dan alamat. Sedangkan signal perintah sebagai pembentuk suatu operasi.
Secara umum, saluran kontrol meliputi beberapa hal berikut:
~Memory write, memerintahkan data pada bus yang akan dituliskan kedalam lokasi alamat
~Memory 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 memerlukan request telah diberi hak mengontrol bus
~Interupt request, menandakan adanya penangguhan interupsi modul
~Interupt ACK, menunjukkan penangguhan interupsi telah diketahui
~Clock, kontrol untuk sinkronisasi operasi antar modul
~Reset, sebagai inisialisasi seluruh modul
Secara fisik, bus adalah konduktor listrik yang dihubungkan secara paralel yang berfungsi menghubungkan modul-modul. Konduktor ini biasanya adalah saluran utama pada PCB motherboard dengan layout tertentu, sehingga mendapatkan fleksibilitas penggunaan. Untuk modul I/O biasanya dibuat slot bus yang mudh dipasang dan dilepas, seperti slot PCI dan ISA. Sedangkan untuk chips akan terhubung melalui pinnya.
b) Prinsip Operasi
Prinsip operasi bus adalah sebagai berikut:
1. Operasi pengiriman data ke modul lainnya:
~Meminta penggunaan bus
~Apabila telah disetujui, modul akan memindahkan data yang diinginkan ke modul yang dituju
2. Operasi meminta data dari modul lainnya :
~Meminta penggunaan bus
~Mengirim request ke modul yang dituju melalui saluran kontrol dan alamat yang sesuai
~Menunggu modul yang dituju mengirimkan data yang diinginkan
c) Hierarki Multiple Bus
Bila terlalu banyak modul atau perangkat dihubungkan pada bus maka akan terjadi penurunan kinerja.
Faktor – faktor yang menimbulkan penurunan kerja antara lain:
1. Semakin besar delay propagasi untuk mengkoordinasikan penggunaan bus
2. Antrian penggunaan bus semakin panjang
3. Dimungkinkan habisnya kapasitas transfer bus sehingga memperlambat data
d) 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 4, 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
e) Arsitektur Bus Jamak Kinerja Tinggi
Keuntungan hierarki bus jamak kinerja tinggi, diantaranya:
~Bus berkecepatan tinggi lebih terintegrasi dengan prosesor
~Perubahan pada arsitektur prosesor tidak begitu mempengaruhi kinerja bus
f) Jenis Bus
Jenis-jenis bus dapat dibedakan menjadi 2, yaitu:
~Dedicated, adalah bus yang khusus menyalurkan data tertentu. Contohnya paket data saja, alamat saja, atau berupa pengontrolan saja.
~Multiplexed, adalah bus yang digunakan untuk berbagai keperluan, sehingga bus yang digunakan lebih sedikit
g) Macam-macam Sistem Bus pada PC
Macam-macam sistem bus pada PC antara lain:
1. ISA (Industry Standart Architecture)
Slot ini adalah yang paling umum tersedia pada motherboard, karena ISA adalah slot orisinil dari sebuah motherboard. Slot ini mulai dipergunakan mulai dari zaman 286 sampai saat ini.
~Tahun 1941 => 8-bit, memiliki kecepatan 4,77 MHz
~Tahun 1984 => 16-bit, memiliki kecepatan 4,77 MHz
2. EISA (Extended/Exchanted ISA)
EISA lebih banyak digunakan dalam sistem server. Karena slot ini sengaja diperuntukkan untuk mengatasi pekerjaan yang lebih berat dari ISA. EISA memiliki fitur bus mastering yang dapat membuatnya bekerja tanpa membebani CPU. Karena slot ini tidak mengganggu kerja CPU, maka slot ini cukup tepat digunakan dalam meningkatkan kecepatan kerja komputer.
3. VESA (Video Electronics Standard Association)
Slot ini digunakan untuk keperluan grafis yang membutuhkan kecepatan tinggi sperti video card. Transfer rate yang dimiliki oleh VESA sendiri adalah 132 MB/sec. Pada dasarnya sama dengan ISA slot, namun VESA memiliki slot tambahan dibelakangnya sehingga total panjang yang dimiliki VESA lebih besar 4 inchi dari ISA slot.
4. PCI (Pheriperal Component Interconnection)
PCI dikembangkan oleh Intel sejak 1992. Kecepatan yang dimiliki PCI hampir sama dengan VESA, namun spesifikasi lainnya berbeda. Pada PCI tidak akan direpotkan dengan masalah konfigurasi, karena PCI dapat melakukan konfigurasi otomatis. Berawal dari PCI inilah Plug dan Play mulai diperkenalkan.
5. USB (Universal Serial Bus)
Merupakan standart bus serial untuk perngkat penghubung. Biasanya ke komputer, namun juga bisa digunakan pada perangkat lain. Ketika USB dipasang, akan langsung dikenal oleh sistem komputer dan langsung memproses. USB dapat menghubungkan perangkat tambahan komputer seperti mouse, keyboard, flashdisk, dll.
C. Contoh Eksekusi Program
Contoh eksekusi program di atas, memiliki siklus intruksi dengan langkah sebagai berikut:
1. Mengambil (fetch) intruksi ADD
2. Membaca isi lokasi memory A kedalam processor
3. Membaca isi lokasi memory B kedalam processor
4. Agar isi A tidak hilang, processor harus memiliki setidaknya dua buah register untuk menyimpan nilai-nilai memory dibanding akumulator tunggal, menambahkan ke dua nilai-nilainya
5. Menuliskan hasilnya dari processor ke lokasi memory A
Jadi, siklus eksekusi untuk intruksi tertentu boleh melibatkan lebih dari satu referensi ke memory, juga dapat menentukan suatu operasi I/O.
Penjelasannya sebagai berikut:
1) PC berisi 30, alamat dari instruksi pertama. Instruksi ini (nilai 1940 dalam heksadesimal) dimasukkan ke dalam register intruksi IR dan PC ditambahkan nilainya. Perlu dicatat bahwa proses ini akan melibatkan penggunaan Memory Address Register (MAR) dan Memory Buffer Register (MBR). Untuk mudahnya, register-register intermediatenya diabaikan.
2) 4 bit pertama (digit heksadesimal pertama) didalam IR menunjukkan bahwa akumulator (AC) akan dimasukkan. 12 bit sisanya (digit tiga heksadesimal) menentukan alamat (940) dari data yang akan terisi.
3) Instruksi yang berikutnya (5941) diambil dari lokasi 301 dan PC dinaikkan nilainya.
4) Isi AC yang lama dan lokasi 941 ditambahkan dan hasilnya disimpan didalam AC.
5) Instruksi yang berikutnya (2941) akan diambil dari lokasi 302 dan PC dinaikkan nilainya.
6) Isi AC akan disimpan pada lokasi 941.
Referensi:
http://akungene.blogspot.co.id/2015/12/struktur-dan-interkoneksi-bus.html
http://nhunhea.blogspot.co.id/2013/05/struktur-interkoneksi.html
http://nurriest69.blogspot.co.id/2012/10/sistem-interkoneksi-komputer.html
https://hutriiitriii.wordpress.com/2014/10/06/contoh-eksekusi-program/
https://hutriiitriii.wordpress.com/2014/10/06/contoh-eksekusi-program/
