Struktur dan Interkoneksi BUS (Sistem Komputer)

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.