A.
Interkoneksi
Struktur
Komputer terdiri dari satu set komponen atau modul dari tiga tipe dasar (CPU, memori,
I/O) yang berkomunikasi satu sama lain. Pada dasarnya, komputer adalah jaringan
modul bacis. Sehingga harus ada jalan untuk menghubungkan modul.
Struktur interkoneksi adalah
kumpulan lintasan atau saluran berbagai modul(CPU,Memory,I/O)
Struktur interkoneksi bergantung
pada:
1.
Jenis data
2.
Karakteristik
pertukaran data
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. CPU juga 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
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, 2, …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.
Dari jenis pertukaran data yang diperlukan
modul–modul komputer, maka struktur interkoneksi harus mendukung perpindahan
data.
·
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 : digunakan 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 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.
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
:
·
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.
·
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. Saluran Alamat :
·
Digunakan untuk menspesifikasi sumber dan tujuan data
pada bus data.
·
Digunakan untuk mengirim alamat word pada memori yang
akan diakses CPU.
·
Digunakan untuk saluran alamat perangkat modul
komputer saat CPU mengakses suatu modul.
·
Semua peralatan yang terhubung dengan sistem komputer,
agar dapat diakses harus memiliki alamat.
Contoh :
mengakses port I/O, maka port I/O harus memiliki alamat hardware-nya.
·
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 :
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 sebagai berikut :
Prinsip operasi bus 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 :
1.
Semakin besar delay propagasi untuk mengkoordinasikan
penggunaan bus.
2.
Antrian penggunaan bus semakin panjang.
3.
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,
·
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 :
Ø Bus berkecepatan tinggi lebih terintegrasi dengan prosesor.
Ø Perubahan pada arsitektur prosesor tidak begitu mempengaruhi kinerja bus
Elemen-Elemen Rancangan Bus
Rancangan suatu bus dapat dibedakan atau
diklasifikasikan oleh elemen-elemen sebagai berikut:
1. Jenis bus
2. Metode Arbitrasi
3. Timing
4. Lebar Bus
5. Jenis Transfer Data
i.
Jenis Bus
Jenis bus dapat dibedakan atas :
1.
Dedicated
Merupakan metode di mana setiap bus ( saluran ) secara
permanen diberi fungsi atau subset fisik komponen komputer.
2. Time Multiplexed
Merupakan metode penggunaan bus yang sama untuk
berbagai keperluan,sehingga menghemat ruang dan biaya.
ii.
Metode Arbitrasi
Metode arbitrasi adalah metode pengaturan dari
penggunaan bus, dan dapat dibedakan atas:
1. Tersentralisasi : menggunakan arbiter sebagai
pengatur sentral
2. Terdistribusi : setiap bus memiliki access control
logic
iii.
Timing
Timing berkaitan dengan cara terjadinya event yang
diatur pada bus system, dan dapat dibedakan atas:
1. Synchronous : Terjadinya event pada bus ditentukan oleh clock (
pewaktu )
2. Asynchronous : Terjadinya sebuah event pada bus mengikuti dan
tergantung pada event sebelumnya
iv.
Lebar Bus
Semakin lebar bus data, semakin besar bit yang dapat
ditransfer pada suatu saat.
v.
Jenis Transfer Data
Transfer data yang menggunakan bus di antaranya adalah
:
1. Operasi Read
2. Operasi Write
3. Operasi Read Modify Write
4. Operasi Read After Write
5. Operasi Block
vi.
PCI
Ø
PCI adalah singkatan dari Peripheral Component Interconnect dan merupakan
bus yang tidak tergantung pada prosesor, berbandwith tinggi serta dapat
berfungsi sebagai mezzanine atau bus peripheral.
Ø
PCI memberikan sistem yang lebih baik bagi subsistem I/O berkecepatan
tinggi , seperti : graphic display adapter, network interface controller, dan
disc controller PCI dirancang untuk mendukung bermacam-macam konfigurasi
berbasiskan mikroprosesor, baik sistem mikroprosesor tunggal ataupun sistem
mikroprosesor jamak. Karena itu PCI memanfaatkan timing synchronous dan pola
arbitrasi tersentralisasi untuk memberikan sejumlah fungsi.
Ø
Spesifikasi bus PCI pertama kali dirilis
pada bulan Juni 1992, sebagai PCI vesi 1.0. Perkembangan selanjutnya dapat
dilihat pada tabel berikut.
|
Spesifikasi BUS PCI
|
Dirilis Pada
|
Perubahan Yang Dilakukan
|
|
PCI 1.0
|
Juni 1992
|
Spesifikasi asli PCI, memiliki lebar BUS 32- bit atau 64-bit
|
|
PCI 2.0
|
April 1993
|
Spesifikasi ini mendefinisikan jenis konektor dan papan ekspansi
|
|
PCI 2.I
|
Juni 1995
|
Operasi 66 MHz diberlakukan; Perubahan pada latency; Adanya fungsi
transaction ordering.
|
|
PCI 2.2
|
Januari 1999
|
Fitur manajemen daya diberlakukan; Ada beberapa klarifikasi mekanika
|
|
PCI-X 1.0
|
September 1999
|
Spesifikasi PCI-X 133 MHz, sebagai tambahan bagi versi PCI 2.2.
|
|
Mini-PCI
|
November 1999
|
Spesifikasi PCI 2.2 untuk motherboard dengan form factor yang kecil
(Micro-ATX)
|
|
PCI 2.3
|
Maret 2002
|
Pensinyalan 3.3 Volt; Penggunaan kartu yang bersifat low-profile
|
|
PCI-X 2.0
|
Juli 2002
|
Modus kerja 266 MHz dan 533 MHz; dukungan terhadap pembagian bus 64-bit
menjadi segmen-segmen berukuran 16-bit atau 32-bit; Pensinyalan 3.3 Volt atau
1.5 Volt.
|
|
PCI Express 1.0
|
Juli 2002
|
PCI dengan cara transmisi serial, dengan kecepatan 2500Mb/s tiap jalur
transmisi tiap arah, menggunakan pensinyalan 0.8 Volt, sehingga menghasilkan
bandwidth kira-kira 250MB/s tiap jalurnya; Didesain untuk menggantikan PCI
2.x dalam sistem PC.
|
vii.
Future Bus +
Future Bus + adalah standar bus asinkron berkinerja tinggi yang dibuat oleh
IEEE dan didasarkan atas:
1. Tidak tergantung pada arsitektur, prosesor dan teknologi tertentu
2. Memiliki protokol transfer asinkron dasar
3. Menyediakan dukungan bagi sistem-sistem yang fault tolerant dan memiliki
reliabilitas yang tinggi
4. Menawarkan dukungan langsung terhadap memori berbasis cache yang dapat
digunakan bersama
5. Memberikan definisi transportasi pesan yang kompetibel.
C. Contoh Eksekusi Program
penjelasan
contoh eksekusi program diatas.
Dari contoh
eksekusi diatas siklus instruksi dengan langkah langkah berikut:
Mengambil (fetch) instruksi ADD,
Membaca isi lokasi memori A ke dalam prosesor, Membaca isi lokasi memori B ke
dalam prosesor, agar isi A tidak hilang prosesor harus memiliki sedikitnya dua
buah register untuk menyimpan nilai-nilai memori dibanding akumulator tunggal,
Menambahkan kedua nilai-nilainya, Menuliskan hasilnya dari prosesor ke lokasi
memori A.
Jadi, siklus eksekusi untuk instruksi tertentu boleh melibatkan lebih dari satu referensi ke memori, juga suatu instruksi dapat menentukan suatu operasi I/O.
Untuk lebih jelasnya sebagai beriktu :
Jadi, siklus eksekusi untuk instruksi tertentu boleh melibatkan lebih dari satu referensi ke memori, juga suatu instruksi dapat menentukan suatu operasi I/O.
Untuk lebih jelasnya sebagai beriktu :
1.
control unit
mengambil data 1940 di main memory dengan alamat 300 di taruh di cpu register
dengan dgn pc counter berisikan alamat instruksi 300
2.
kemudian
control unit mengambil data 0003 di main memory dengan alamat940 di taruh di
accumulator dgn pc counter berisikan alamat instruksi 300.
3.
control unit
mengambil data 5941 di main memory dengan alamat 301 dan di replace di cpu
register dgn pc counter berisikan alamat instruksi 301.
4.
di
accumulator data 0003 di tambah dengan data 0002 di alamat 941 sehingga jumlah
data menjadi 0005 di accumulator dgn pc counter beralamatkan instruksi 301.
5.
kemudian data
2941 di main memory dgn alamat 302 oleh control unit akan di kirim ke cpu
register pc counter berisikan alamat instruksi 302.
6.
kemudian
dari accumulator oleh control unit data 0005 di bawa ke main memory ke alamat
941 data di replace yang tadinya 0002 menjadi 0005 dengan pc counter alamat
instruksi 302.
Bagian-bagian yang ada dalam gambar
tersebut adalah:
·
Program
Counter (PC)
Program Counter adalah prosessor
yang didalmnya terdapat alamat instruksi yang sedang dieksekusi pada waktu itu.
Program counter juga menyimpan register yang menunjuk ke instruksi berikutnya
yang harus diambil dan dijalankan.
·
Instruction
Register (IR)
Instruction Register merupakan
tempat untuk menampung instruksi yang akan dieksekusi.
·
Accumulator
(AC)
·
Accumulator
secara sederhana merupakan register penyimpanan sementara operand dan hasil
operasi ALU. Namun, memiliki fungsinya yang lebih spesifik adalah:
·
tempat
penympanan sementara hasil suatu operasi aritmatika atau logika.
·
tempat
memasukkan nomor layanan interupsi, untuk keperluan pemesanan sebuah layanan
interupsi.
·
tempat
menyimpan bilangan yang dikalikan dan setengah bagian terkecil dari suatu
perkalian.
·
tempat
menyimpan setengah bagian terkecil sebuah bilangan yang akan dibagi dan hasil
bagi suatu pembagian.
source:
buku ORGANISASI
DAN ARSITEKTUR KOMPUTER edisi Bahasa Indonesia Jilid 1,pengarang William Stallings
