Modul I/O Devices

UNIT MASUKAN DAN KELUARAN (I/O Devices)

I/O Devices merupakan salah satu komponen utama dan terpenting pada sistem komputer. Tanpa adanya I/O devices komputer tidak bisa digunakan sebagaimana mestinya. Modul I/O merupakan peralatan antarmuka (interface) bagi sistem bus atau switch sentral dan mengontrol satu atau lebih perangkat peripheral. I/O devices tidak hanya sebagai modul penghubung, tetapi sebuah piranti yang berisi logika dalam melakukan fungsi komunikasi antara peripheral dan bus komputer.

Perangkat masukan (input Devices) adalah sebuah perangkat komputer/ hardware yang digunakan untuk memasukkan sebuah perintah atau instruksi kepada komputer. Mouse, keyboard, microphone, camera merupakan beberapa contoh dari input devices. Prinsip kerja yang dilakukan perangkat input adalah  perintah yang dapat dipahami oleh manusia kepada bentuk yang dipahami oleh komputer (machine readable form), ini berarti mengubahkan perintah dalam bentuk yang dipahami oleh manusia kepada data yang dimengerti oleh komputer yaitu dengan kode – kode binary (binary encoded information). Untuk kemudian akan ditampilkan oleh perangkat keluaran (output Devices) sebagai hasil dari pemrosesan inputan sebelumnya.

FUNGSI MODUL I/O 
Modul I/O memiliki beberapa fungsi diantaranya :

• Sebagai piranti antarmuka ke CPU dan memori.
• Sebagai piranti antarmuka dengan peralatan peripheral dengan menggunakan link data tertentu.
• Bertanggung jawab atas pengontrolan perangkat luar.
• Bertanggung jawab atas pertukaran data antara perangkat luar dengan memori utama ataupun register CPU.
• Secara umum I/O berfungsi Untuk Pengontrolan dan pewaktuan, komunikasi CPU, komunikasi perangkat luar, dan pembufferan data serta deteksi kesalahan.

STRUKTUR DAN TEKNIK MODUL I/O

Antarmuka modul I/O ke CPU melalui bus sistem komputer terdapat tiga saluran yaitu, saluran data, saluran alamat, serta saluran kontrol. Blog logika I/O merupakan bagian terpenting yang berhubungan dengan semua peralatan antarmuka peripheral serta terdapat fungsi pengaturan dan switching pada blog.

Metode akses perangkat eksternal terhadap modul I/O terbagi menjadi tiga, yaitu programmed, interrupt driven, Dan direct memory access (DMA). Pada bagian programmed, data saling dipertukarkan antara CPU dan modul I/O. Kelemahan dari programmed adalah CPU akan terus menunggu sampai operasi modul I/O selesai dilakukan sehingga hal ini dapat menyita banyak waktu. Selama proses berlangsung, modul I/O tidak dapat melakukan interupsi kepada CPU. Proses akan terus berlangsung hingga operasi telah lengkap dilaksanakan. Pada programmed, perintah instruksi terbagi menjadi dua, yaitu memory mapped I/O Dan isolated I/O.
Pada memori mapped I/O terdapat rumah tinggal untuk lokasi memori dan perangkat I/O. Ruang tunggal tersebut digunakan untuk membaca intruksi yang masuk pada CPU dan juga menuliskan kembali instruksi tersebut setelah dibaca oleh CPU. Keuntungan dari memory mapped I/O adalah efisiensi dalam pemrograman namun memerlukan banyak ruang memori.
Pada isolated I/O, dilakukan pemisahan ruang pengalamatan bagi memori dan ruang pengalamatan bagi I/O serta diperlukan bus yang dilengkapi dengan saluran pembacaan dan penulisan memori ditambah saluran perintah output. Keuntungan dari isolated I/O adalah sedikitnya instruksi I/O.

Pada interrupt I/O prosesnya lebih efisien dari sebelumnya. Terdapat selangkah kemajuan dari teknik sebelumnya yaitu CPU melakukan multitasking beberapa perintah sekaligus sehingga tidak ada waktu tunggu bagi CPU. Proses yang terjadi pada interrupt I/O adalah CPU mengeluarkan perintah I/O pada modul I/O, selanjutnya CPU akan langsung mengeksekusi perintah-perintah lainya. Setelah semua instruksi telah dilaksanakan, maka akan terjadi interupsi pada CPU Dan instruksi telah selesai.

Direct Memori  Acces (DMA) merupakan metode penyempurnaan dari metode sebelumnya. Cara kerja DMA tergantung instruksi dari CPU pada saat CPU memberi sinyal pada DMA controller untuk melakukan sebuah tugas. 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.
Dalam menjalankan transfer data secara mandiri, DMA memerlukan pengambilalihan bus dari CPU. Untuk itu DMA akan menggunakan bus bila CPU tidak menggunakannya atau memaksa CPU untuk menghentikan sementara penggunaan bus. Penghentian sementara ini bukanlah bentuk interupsi melainkan hanyalah penghentian proses sesaat yang berimplikasi hanya pada kelambatan eksekusi CPU.

Konfigurasi DMA terbagi menjadi tiga jenis yaitu, Single Bus Detached Controller, Single Bus Integrated DMA Controller, Dan Separate I/O Bus. 

Single Bus Detached DMA Controller memiliki ciri ciri seperti :

• DMA dan modul I/O terpisah.
• Setiap transfer data, harus menggunakan bus dua kali dari modul I/O ke DMA kemudian  DMA ke memori.
• CPU bekerja lebih lambat karene tertunda dua kali.

Single Bus Integrated DMA Controller, memiliki ciri ciri seperti :

• Hanya menggunakan Single bus.
• Modul I/O terpisah.
• Satu DMA Controller dapat menangani lebih dari satu modul I/O.
• Setiap transfer data hanya perlu mengakses bus satu kali saja.
• CPU hanya tertunda satu kali.

Separate I/O Bus memiliki ciri ciri seperti :

• Penggunaan bus I/O secara terpisah.
• Lebih hemat hardware. Semua modul I/O cukup dilayani dengan sebuah DMA.
• Setiap transfer data hanya perlu mengakses bus satu kali saja, yakni dari DMA ke memori.