Organisasi Komputer [6] : Input dan Output

Materi terakhir dari mata kuliah Organisasi Komputer adalah Input dan Output (I/O), sedangkan materi tentang processor akan dibahas pada matakuliah Arsitektur Komputer. Unit I/O dari sebuah komputer era modern memegang peran penting selain unit-unit yang lain (contoh memori eksternal), dengan berbagai macam jenis dan varian sekarang  kita dapat menemukan dan memiliki berbagai jenis peralatan I/O yang dapat kita instal ke komputer kita dengan cepat dan dapat menambah fitur-fitur baru dari PC kita. Berbagai varian ini memiliki kecepatan yang berbeda-beda dalam penggunaannya yang terkait dengan aliran data, misal printer. Printer merupakan peralatan output komputer yang digunakan untuk mencetak dokumen ke dalam media kertas. Printer dengan media pencetak tinta berbeda kecepatannya dengan media pencetak karbon (laser). Ini barus satu contoh varian dan produk I/O belum yang lainnya, dari banyaknya varian ini memang konsumen menjadi lebih teliti sebelum membeli, meski jika dibandingkan dengan unit-unit yang lainnya di dalam sebuah PC, I/O termasuk yang paling lambat dibandingkan RAM dan CPU, serta ketergantungan I/O pada modul yang harus diikutsertakan dalam instalasinya menjadikan beberapa permasalahan yang terdeteksi dari I/O.

Modul I/O merupakan sebuah interface dalam bentuk perangkat keras yang digunakan untuk mengendalikan semua peralatan I/O yang ada dan terinstal pada sebuah PC, selain pengendali modul ini juga memiliki interface yang terhubung dengan RAM dan CPU. Lihat gambar berikut ini.

Fungsi dari modul I/O Control & Timing, CPU Communication, Device Communication, Data Buffering, Error Detection. Hal ini akan berhubungan dengan cara modul ini bekerja yaitu CPU mengecek status modul device I/O untuk mengetahui kesiapan dari peralatan I/O untuk melakukan pengiriman atau penerimaan data, kemudian modul I/O akan memberikan statusnya, jika siap, CPU meminta data ditransferkan, setelah itu modul I/O mengambil data dari device, dan kemudian modul I/O mentransfer data ke CPU. Sehingga dapat dikatakan bahwa modul I/O sangat mendukung multiple device, yang dalam sistem operasi Unix dan Linux device dianggap sebagai sebuah file yang membuat fungsi kendali terhadap device dialihkan dari modul I/O ke CPU. Hal ini akan berakibat cara mengendalikan I/O dirancang dengan tiga cara : Programmed, Interrupt driven dan Direct Memory Access (DMA). Pada kendali I/O yang diprogram, CPU memiliki kontrol langsung terhadap I/O dengan cara mengirimkan Sensing status, memberikan perintah Read/write, atau memindahkan data. Setelah kendali dilakukan CPU menunggu modul I/O menyelesaikan operasi dan ini mengakibatkan waktu yang digunakan untuk menunggu terbuang percuma. Secara detail cara kerja I/O yang diprogram : CPU meminta I/O beroperasi, kemudian module  I/O melakukan operasi dan  men-set bit status, setelah itu CPU menge-check bit status secara periodik dan ketika module  I/O tidak menginformasikan CPU secara langsung maka Module  I/O tidak menginterupsi CPUsehingga CPU boleh menunggu atau kembali mengulang langkah dari awal lagi.

Jika I/O yang dirancang dengan program dan Interupt driven tidak cukup dalam mengendalikan device karena disini dituntut keaktifan CPU dan pemindahan data yang dibatasi, maka solusi yang lainnya dengan DMA. DMA berfungsi Menambah Module (hardware) pada bus dan mengambil alih kendali I/O device dari CPU. Cara kerja DMA kurang lebih seperti ini : CPU memberitahu DMA controller (Read/Write, Device address, Starting address of memory block for data, jumlah dari data yang ditransferkan), kemudian CPU menerima  sambil mengerjakan pekerjaan lain, dam DMA controller bertransaksi dengan memindahkan data, serta mengirim interupsi ketika sudah selesai.

Sumber gambar :

1. http://techpubs.sgi.com
2. Staling Wiliam, Computer Organiztion and Architecture,2002