STRUKTUR
dan INTERKONEKSI BUS
Interkoneksi
struktur
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.
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.
2.
MEMORY
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.
3.
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.
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 :
a.
Memori ke CPU
CPU melakukan
pembacaan data maupun instruksi dari memori.
b.
CPU ke Memori
CPU melakukan
penyimpanan atau penulisan data ke memori.
c.
I/O ke CPU
CPU membaca data
dari peripheral melalui modul I/O.
d.
CPU ke I/O
CPU mengirimkan
data ke perangkat peripheral melalui modul I/O.
e.
I/O ke Memori atau dari Memori
ke I/O
digunakan
pada sistem DMA.
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 :
1.
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.
2.
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.
3.
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 :
·
Memory Write, memerintahkan
data pada bus yang akan dituliskan ke dalam 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 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.
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 :
1.
Operasi pengiriman data ke
modul lainnya :
a.
Meminta penggunaan bus.
b.
Apabila telah disetujui, modul
akan memindahkan data yang diinginkan ke modul yang dituju.
2.
Operasi meminta data dari modul
lainnya :
a.
Meminta penggunaan bus.
b.
Mengirim request ke modul yang
dituju melalui saluran kontrol dan alamat yang sesuai.
c.
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
Sedangkan
jenis-jenis bus itu sendiri juga dikelompokkan berdasarkan masingmasing
kriteria, tapi disini akan di jelaskan Jenis Bus berdasarkan fungsinya.
Langsung saja berikut Jenis-jenis Bus Berdasarkan Fungsi :
Data Bus :
-
Berfungsi untuk mentransfer
data, membawa data dari dan ke perangkat atau periferal
-
Terdiri atas beberapa jalur
penghantar, 8, 16, 32 bahkan 64 bahkan lebih jalur paralel
-
Data ditransmisikan dalam dua
arah, yaitu dari CPU atau mikroprosesor ke unit memori atau modul I/O dan sebaliknya.
-
Semakin lebar bus maka semakin
besar data yang dapat ditransfer sekali waktu.
Control Bus:
-
Berfungsi untuk mensinkronkan
proses penerimaan dan pengiriman data.
-
Untuk mengatur memori atau port
agar siap ditulis atau dibaca.
-
Sinyal Kontrol: RD, WR, IO/M
-
Sinyal Read dan write : untuk
mengakses data ke dan dari perangkat
Address Bus:
-
membawa informasi untuk
mengetahui lokasi suatu perangkat atau periferal
-
Untuk memilih lokasi memori
atau port yang akan ditulis atau dibaca
-
Untuk menentukan rute data,
bersumber dari mana, tujuannya ke mana.
-
Bersifat searah, cpu memberikan
alamat yang bertujuan untuk menentukan periferal mana yang dituju. Contoh
memori mana yang dituju atau I/O mana yang dituju.
-
Semakin besar bus alamat, akan
semakin banyak range lokasi yang dapat dialamati.
-
Jumlah alamat yang dapat dituju
pada Bus alamat adalah sebanyak 2n. n jumlah jalur Bus alamat.