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.
Saat ini
terjadi perkembangan struktur interkoneksi,
namun yang banyak digunakan adalah sistem bus.
Sistem bus ada yang digunakan yaitu sistem bus
tunggal dan struktur sistem bus campuran, tergantung karakteristik sistemnya.
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 :
i.
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.
ii.
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.
iii.
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 :
o Memory Write, memerintahkan
data pada bus yang akan dituliskan ke dalam lokasi alamat.
o Memory Read memerintahkan data
dari lokasi alamat ditempatkan pada bus data.
o I/O Write, memerintahkan data
pada bus dikirim ke lokasi port I/O.
o I/O Read, memerintahkan data
dari port I/O ditempatkan pada bus data.
o Transfer ACK,
menunjukkan data telah diterima dari bus
atau data telah ditempatkan pada bus.
o Bus Request, menunjukkan bahwa
modul memerlukan kontrol bus.
o Bus Grant,
menunjukkan modul yang melakukan request telah diberi hak mengontrol bus.
o Interrupt Request, menandakan
adanya penangguhan interupsi dari modul.
o Interrupt ACK, menunjukkan
penangguhan interupsi telah diketahui CPU.
o Clock, kontrol untuk
sinkronisasi operasi antar modul.
o 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 :
·
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 :
§ 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 :
v Memerlukan transfer data berkecepatan tinggi
v Memerlukan transfer data berkecepatan rendah
v Modul dengan transfer data berkecepatan tinggi
disambungkan dengan bus berkecepatan tinggi pula,
v Modul yang tidak memerlukan transfer data cepat
disambungkan pada bus ekspansi
Arsitektur Bus Jamak Kinerja Tinggi
Keuntungan hierarki bus jamak kinerja tinggi, yaitu :
v Bus berkecepatan tinggi lebih terintegrasi dengan
prosesor.
v Perubahan pada arsitektur prosesor tidak begitu
mempengaruhi kinerja bus
Eksekusi
Instruksi (Instruction Execution)
Eksekusi
instruksi meliputi langkah-langkah berikut :
a) Penentuan alamat instruksi
berikutnya yang akan dieksekusi
b) Pengambilan instruksi dari lokasi
yang ditunjuk tersebut, kemudian meletakkannya di register instruksi (Instruction
Register) yang terletak berdampingan dengan Control Unit.
c) Penterjemahan (decode)
instruksi untuk mengetahui operasi apa yang harus dilakukan.
d) Kalkulasi alamat operand (data
yang akan dilibatkan dalam operasi), kemudian ambil operand tersebut.
e) Melakukan operasi tertentu
terhadap operand tersebut.
f) Simpan hasilnya pada salah satu
lokasi data, register atau memori.
g) Pengecekan terhadap keberadaan
interupsi. Jika ada, maka eksekusi instruksi berikutnya ditunda dan operasi
instruksi interupsi dimulai.
Gambar 2.3
memperlihatkan siklus instruksi yang secara garis besar terdiri dari tahap
pengambilan (fetch cycle) dan tahap eksekusi (execution cycle). Sedangkan
Gambar 2.4 berisi diagram keadaan (state diagram ) yang merupakan
rincian siklus eksekusi instruksi.
Gambar 2.3. Siklus Instruksi
Gambar 2.4. Diagram Keadaan untuk Langkah Instruksi
Gambar 2.5
memperlihatkan contoh siklus eksekusi sebuah instruksi yang terdiri dari 6
tahap, yaitu :
1.
Karena PC (Program
Counter) berisi angka 300, maka instruksi yang akan diambil adalah
instruksi yang terletak di memori alamat 300, yaitu instruksi dengan kode 1940.
Instruksi tersebut diambil dari memori kemudian disimpan di register instruksi
(Instruction Register).
2.
Misalkan
kode 1940 merupakan instruksi dengan kode operasi (Operation Code, opcode)
1, diikuti dengan 940 yang merupakan alamat operand. Opcode 1 berarti instruksi
untuk mengcopy data dari alamat operand (dalam hal ini 940) ke akumulator. Maka
data yang terletak di alamat 940 dicopy ke accumulator untuk diproses dalam
siklus eksekusi ini.
3.
Setelah itu
isi PC ditambah satu (incremented) sehingga isinya menjadi 301. Artinya,
instruksi berikutnya yang harus diambil dari memori dan dieksekusi terletak di
memori alamat 301, yaitu instruksi dengan kode 5941. Instruksi tersebut
mengandung opcode 5 dan alamat operand 941.
4.
Karena 5
berarti penjumlahan antara isi akumulator dengan isi memori yang alamatnya
diberikan di sebelah angka 5, maka isi akumulator dijumlahkan dengan isi memori
alamat 941. Kemudian hasil penjumlahannya dikembalikan ke akumulator.
5.
Setelah PC
ditambah satu, maka isinya menjadi 302, sehingga instruksi berikutnya yang
diambil dari memori adalah 2941, yaitu opcode 2 dan operand 941.
6.
Arti 2941
adalah perintah untuk mengcopy isi akumulator ke memori alamat 941.
Sumber :
http://www.scribd.com/doc/20951460/
Sistem-Bus-Komputer#scribd
