SISTEM I/O

Pengertian Sistem Input Dan Output Komputer I/O    

     Sistem Input Dan Output Komputer atau sering juga disingkat dengan I/O adalah suatu mekanisme

 pengiriman data secara bertahap dan terus menerus melalui suatu aliran data dari proses ke peranti 

(begitu pula sebaliknya). Fungsi I/O pada dasarnya adalah mengimplementasikan algoritma I/O pada level aplikasi

 Hal ini dikarenakan kode apliksi sangat fleksibel, dan bugs aplikasi tidak mudah menyebabkan sebuah

 sistem crash.

      Agar pembahasan kita tidak melebar keman-mana,mari kita langsung saja ketopik utama pembahasan
 kita tentang Sistem Input Dan Output Komputer, Silahkan disimak berikut adalah penjabarannya :

Teknik Pengoperasian Perangkat I/O

A.     Perangkat I/O terprogram (programmed I/O)

Merupakan perangkat I/O komputer yang dikontrol oleh program.Contohnya, perintah mesin in, out, move.
 Perangkat I/O terprogram tidak sesuai, untuk pengalihan data dengan kecepatan tinggi karena dua alasan yaitu:

• Memerlukan overhead (ongkos) yang tinggi, karena beberapa perintah program harus dieksekusi untuk 
• setiap kata data yang dialihkan antara peralatan eksternal dengan memori utama.
• Banyak peralatan periferal kecepatan tinggi memiliki mode operasi sinkron, yaitu pengalihan data dikontrol

        oleh clock frekuensi tetap, tidak tergantung CPU.

B. Perangkat berkendalikan interupsi (Interrupt I/O)

Interupsi lebih dari sebuah mekanisme sederhana untuk mengkoordinasi pengalihan I/O. Konsep interupsi 
berguna di dalam sistem operasi dan pada banyak aplikasi kontrol di mana pemrosesan rutin tertentu
 harus diatur dengan seksama, relatif peristiwa-peristiwa eksternal.

C. DMA (Direct Memory Address)

Direct Memory Access (DMA) ialah sebuah prosesor khusus (special purpose processor) yang berguna
 untuk menghindari pembebanan CPU utama oleh program I/O (PIO). Untuk memulai sebuah transfer DMA
, host akan menuliskan sebuah DMA command block yang berisi pointer yang menunjuk ke sumber transfer,
 pointer yang menunjuk ke tujuan transfer, dan jumlah byte yang ditransfer, ke memori. CPU kemudian
 menuliskan alamat command block ini ke pengendali DMA, sehingga pengendali DMA dapat kemudian
 mengoperasikan bus memori secara langsung dengan menempatkan alamatalamat pada bus tersebut
 untuk melakukan transfer tanpa bantuan CPU.

Tiga langkah dalam transfer DMA:

1. Prosesor menyiapkan DMA transfer dengan menyedia kan data-data dari perangkat, operasi yang
 akan ditampilkan, alamat memori yang menjadi sumber dan tujuan data, dan banyaknya byte yang ditransfer.

2. Pengendali DMA memulai operasi (menyiapkan bus, menyediakan alamat, menulis dan membaca data),
 sampai seluruh blok sudah di transfer.

3. Pengendali DMA meng-interupsi prosesor, dimana selanjutnya akan ditentukan tindakan berikutnya.

         Pada dasarnya, DMA mempunyai dua metode yang berbeda dalam mentransfer data. 
Metode yang pertama ialah metode yang sangat baku dan sederhana disebut HALT, 
atau Burst Mode DMA, karena pengendali DMA memegang kontrol dari sistem bus dan mentransfer semua 
blok data ke atau dari memori pada single burst. Selagi transfer masih dalam prosres, sistem 
mikroprosessor diset idle, tidak melakukan instruksi operasi untuk menjaga internal register. T
ipe operasi DMA seperti ini ada pada kebanyakan komputer.

Metode yang kedua, mengikutsertakan pengendali DMA untuk memegang kontrol dari sistem bus untuk jangka
 waktu yang lebih pendek pada periode dimana mikroprosessor sibuk dengan operasi internal dan tidak 
membutuhkan akses ke sistem bus. Metode DMA ini disebut cycle stealing mode. Cycle stealing DMA
 lebih kompleks untuk diimplementasikan

dibandingkan HALT DMA, karena pengendali DMA harus mempunyai kepintaran untuk merasakan waktu
 pada saat sistem bus terbuka. Download

Kelemahan I/O terprogram dan Interrupt- Driven I/O

• Kelajuan transfer I/O yang tergantung kecepatan operasi CPU.

• Kerja CPU terganggu karena adanya interupsi secara langsung.

Prinsip kerja DMA

• CPU dapat menjalankan proses lainnya tanpa banyak terganggu dengan interupsi

• Melaksanakan transfer data secara mandiri :

1. DMA memerlukan pengambilalihan kontrol bus dari CPU

2. DMA akan menggunakan bus bila CPU tidak menggunakannya atau DMA memaksa CPU untuk
menghentikan sementara penggunaan bus

3. Teknik cyclestealing, modul DMA mengambil alih siklus bus.

I/O Terprogram

        Terdapat tiga buah teknik yang dapat digunakan dalam operasi I/O. Pada I/O terprogram, 
data saling dipertukarkan antara CPU dengan modul I/O. CPU mengeksekusi program yang memberikan
 operasi I/O kepada CPU secara langsung, termasuk status perangkat pengindera, pengiriman perintah
 pembacaan atau penulisan dan pemindahan data. Ketika CPU mengeluarkan perintah ke modul I/O, maka
 CPU harus menunggu sampai operasi I/O selesai. Apabila CPU lebih cepat dibandingkan modul I/O maka
 hal ini akan membuang-buang waktu CPU. Dengan menggunakan interrupt driven I/O, CPU mengeluarkan
 perintah CPU dilanjutkan dengan mengeksekusi instruksi-instruksi lainnya dan diinterupsi oleh modul I/O
apabila instruksi-instruksi tersebut telah selesai dilaksanakan. Dengan menggunakan I/O terprogram dan 
I/O interrupt maka CPU bertanggungjawab atas pengeluaran data dari memori utama untuk keperluan 
output dan penyimpanan data di dalam memori utama untuk keperluan input. Alternatifnya dikenal sebagai 
direct memory access(DMA). Dalam mode ini, modul I/O dan main memori saling bertukar data secara langsung
 tanpa melibatkan CPU.

Contoh Komponen I/O

1. Perangkat Input

Perangkat input adalah perangkat yang digunakan untuk memasukkan data atau

perintah ke dalam komputer. Peralatan yang hanya berfungsi sebagai alat input dapat

digolongkan menjadi :

•  Alat input langsung
•  Alat input tidak langsung

1.           1.Alat Input langsung

Yaitu alat input yang dimasukan dan langsung diproses oleh alat pemroses

2.  Alat Input tidak langsung

            Yaitu alat input yang dimasukan melalui media tertentu sebelum suatu input diproses oleh alat  pemroses. 
Contohnya yaitu: 

a.      Key To Card

Key to card atau keypunch adalah salah satu alat masuka paling tua, alat ini 
memungkinkan operator memasukan data yang akan dipindah terlebih dahulu
 ke dalam bentuk media punched card. Bila digunakan beberapa unit alat 
keypunch,maka dapat dilakukan pembagian tugas merubah data dari
 sumber data ke dalam bentuk kartu plong.kumpulan kartu plong selanjutnya dapat
 dibacakan ke komputer untuk diproses melalui card reader

b.      Key To Tape

Alat ini memungkinkan operator untuk merekamkan data ke media penyimpanan luar
 pita magnetic sebelum diproses ke CPU. Data yang tersimpan di pita magnetic diproses
 ke CPU dapat dibacakan ke computer lewat alat pembaca pita magnetic

c.       Key To Disk

Seperti key to card, maka key to disk memungkinkan operator untuk merekam 
data lebih dulu ke media simpanan luar, misalnya disket. Data yang disimpan dalam disket 
dibaca di CPU lewat Flopy Disk Drive.

      2.  Perangkat Proses

“Perangkat proses yaitu perangkat komputer yang berfungsi untuk memproses atau
 mengelola data yang masuk sehingga menjadi suatu informasi yang diinginkan”.

a. Cpu (Central Procesing Unit)

       merupakan tempat pemrosesan instruksi – instruksi program biasa disebut microprocessor terdiri dari :

Ø  Unit kendali (control unit)

Ø  Unit aritmatika dan logika (aritmetic and logic unit) alu

Ø  Simpanan (register)

b. Main Memory

-       Register

-       Main memory

a.      Ram (random access memory) adalah memory yang dapat diakses  dan bersifat volatile

b.      Rom ( read only memory)  adalah memory yang hanya dapat dibaca dan bersifat non volatile

-       Simpanan luar (external memory)

      3. Perangkat Output

“Output Device yaitu perangkat keras yang berfungsi untuk mengeluarkan data yang telah diproses 
sehingga menjadi suatu informasi”.

Yang termasuk perangkat output diantaranya :

Alat keluaran juga dapat berbentuk :      

1.      Hard copy device

2.      Soft copy device

a.      Hard Copy Device

Merupakan alat keluaran yang digunakan untuk mencetak tulisan, grafik, atau gambar pada 
media pencetak. Alat hard copy device yang umum diperguanakan adalah printer. Selain itu juga 
dikenal plotter, yaitu alat cetak yang mempunyai kemampuan mencetak grafik atau 
gambar dengan baik, biasanya menggunakan pen plotter.

-      Printer, peralatan dari komputer yang dapat mencetak teks atau gambar ke media kertas
atau media lainnya seperti kertas transparansi

-      Plotter, adalah alat yang digunakan untuk mencetak gambar dengan ukauran besar

a.      Soft Copy Device

Merupakan alat yang digunakan untuk menampilkan tulisan, image, dan suara pada media soft (lunak) 
yang berupa sinyal elektronik. Contoh soft copy device adalah video display (monitor), flat panel display
 (Liquid Crystal Display), dan speaker.

-         Monitor,  merupakan unit keluaran yang memberikan informasi kepada pengguna computer 
dari hasil peoses dan masih dalam bentuk softcopy

-         Speaker, merupakan peralatan yang memberkan keluaran dalam bentuk suara

 Prinsip Perangkat Keras I/O

Batasan : bagaimana hardware tersebut di program

Manajemen perangkat I/O mempunyai beragam fungsi, diantaranya :

-        mengirimkan perintah ke perangkat I/O agar menyediakan layanan

-        menangani interupsi perangkat I/O

-        menangani kesalahan pada perangkat I/O

-        menyediakan interface ke pemakai

      Jenis-jenis Perangkat I/O

Secara umum, terdapat beberapa jenis perangkat I/O, seperti :

-         perangkat penyimpanan (disk, tape)

-         perangkat transmisi (network card, modem) dan

-         perangkat antarmuka dengan pengguna (screen, keyboard, mouse).

 Perangkat tersebut dikendalikan oleh instruksi I/O. Alamat-alamat yang dimiliki oleh
 perangkat akan digunakan oleh direct I/O instruction dan memory-mapped I/O. Beberapa
 konsep yang umum digunakan ialah port, bus (daisy chain/shared direct access), dan
 pengendali (host adapter). Port ialah koneksi yang digunakan oleh perangkat untuk berkomunikasi 
dengan mesin. Bus ialah koneksi yang menghubungkan beberapa perangkat menggunakan kabel-kabel.
 Pengendali ialah alat-alat elektronik yang berfungsi untuk mengoperasikan port, bus, dan perangkat.
 Langkah yang ditentukan untuk perangkat ialah command-ready, busy, dan error. Host mengeset
 command-ready ketika perintah telah siap untuk dieksekusi oleh pengendali. Pengendali 
mengeset busy ketika sedang mengerjakan sesuatu, dan men-clear busy ketika telah siap untuk
 menerima perintah selanjutnya. Error diset ketika terjadi kesalahan.

Modul I/O (Input/Output)

       Adalah interface atau central switch untuk mengendalikan satu atau lebih peripheral atau perangkat input output.

Konektor mekanis berisi fungsi logik untuk komunikasi antara bus dan peripheral..

Tidak hanya sekedar modul penghubung, tetapi sebuah piranti yang berisi logika dalam melakukan fungsi komunikasi 
antara peripheral dan bus computerModul I/O adalah suatu komponen dalam sistem komputer yang
 Bertanggung jawab atas pengontrolan sebuah perangkat luar atau lebih dan juga,Bertanggung jawab pula 
dalam pertukaran data antara perangkat luar tersebut dengan memori utama ataupun dengan register – register 
CPU termasuk 
internal interface(antarmuka internal) dengan komputer (CPU dan memori utama) dan perangkat eksternalnya untuk 
menjalankan fungsi – fungsi pengontrolan

Perangkat Eksternal

       Mesin komputer akan memiliki nilai apabila bisa berinteraksi dengan dunia luar. Lebih dari itu, 
komputer tidak akan berfungsi apabila tidak dapat berinteraksi dengan dunia luar. Ambil contoh saja, 
bagaimana kita bisa menginstruksikan CPU untuk melakukan suatu operasi apabila tidak ada keyboard.
 Bagaimana kita melihat hasil kerja sistem komputer bila tidak adamonitor.Keyboard dan monitor
 tergolong dalam perangkat eksternal komputer.

Perangkat eksternal yang dihubungkan modul I/O seringkali disebut perangkat peripheral, atau untuk mudahnya 
disebut peripheral.

      Sistem komputer tidak akan berguna tanpa adanya peralatan input dan output. Operasi-operasi I/O
 diperoleh melalui sejumlah perangkat eksternal yang menyediakan alat untuk pertukaran data di antara 
lingkungan luar dengan komputer. Perangkat eksternal dihubungkan dengan komputer oleh suatu link dengan
 modul I/OLink digunakan untuk pertukaran kontrol, status, dan data antara modul I/O sering kali disebut sebagai
 perangkat peripheral, atau untuk mudahnya disebut peripheral.

Klasifikasi

Secara umum perangkat eksternal diklasifikasikan menjadi 3 kategori :

1. Human Readable

yaitu perangkat yang berhubungan dengan manusia sebagai pengguna komputer.

Cocok untuk berkomunikasi dengan pengguna komputer.

Contohnya: monitor, keyboard, mouse, printer, joystick, disk drive.

2. Machine readable

yaitu perangkat yang berhubungan dengan peralatan. Biasanya berupa modul sensor

dan tranduser untuk monitoring dan kontrol suatu peralatan atausistem.

cocok untuk berkomunikasi dengan peralatan.

3. Communication

yaitu perangkat yang berhubungan dengan komunikasi jarak jauh.Misalnya: NIC dan

modem. cocok untuk berkomunikasi dengan perangkat jarak jauh.

Interface ke modul I/O adalah dalam bentuk signal-signal control, status dan data.

Saluran I/O dan Processor

Proses yang terjadi pada modul I/O masih melibatkan CPU secara langsung, berimplikasi pada :

• CPU akan mendelegasikan kerja I/O kepada DMA

• CPU hanya akan terlibat pada awal proses untuk memberikan instruksi lengkap pada    DMA dan akhir proses saja

Klasifikasi berdasar arah data

Saluran I/O

Pada kebanyakan sistem komputer, CPU tidak dibebani menangani tugas yang berhubungan dengan I/O. 
Tetapi tanggung jawab untuk kontrol peralatan diserahkan pada prosesor I/O, yang dikenal sebagai saluran
 I/O (I/O channel).Saluran I/O itu sendiri merupakan prosesor yang sudah diprogram. Program-program 
yang di-execute ini disebut channel program. Channel program ini menentukan operasi, yang diperlukan 
untuk akses peralatan dan mengontrol jalur data (data pathway).

MACAM-MACAM SALURAN
1.  Selector Channel

Dapat mengatur aliran data antara memori utama dengan sebuah peralatan pada saat tersebut.
Karena saluran merupakan processor-processor yang cepat maka saluran selektor biasanya hanya 
menggunakan peralatan I/O dengan kecepatan tinggi, sepertidisk.Penggunaan peralatan dengan kecepatan 
rendah, misal card reader.

2.  Multiplexor Channel

Dapat mengatur aliran data antara memori utama dengan beberapa peralatan.Saluran Multiplexor lebih 
efektif bila menggunakan peralatan dengan kecepatan rendah, dibandingkan dengan selector channel. 
Dengan saluran multiplexor, beberapa peralatan dapat diaktifkan secara serentak, tetapi saluran harus
 melengkapi saluran program untuk satu peralatan sebelum memulai dengan saluran program lain

3. Block Multiplexor Channel

Mengatur aliran data ke berbagai peralatan. Block Multiplexor Channel dapat mengeksekusi
 satu instruksi dari saluran program untuk satu peralatan, kemudian dapat mengalihkan instruksi-instruksi
 dari saluran program itu ke peralatan yang lain.

MACAM-MACAM DEVICE 

1.  Dedicated Device

Digunakan untuk pengaksesan oleh satu orang pada setiap saat.

Contoh : Terminal.

2.  Shared Device

Digunakan untuk pengaksesan oleh banyak pemakai secara bersamaan.

Contoh : Disk.

Aktifitas I/O untuk shared device adalah sangat kompleks dibanding aktifitas I/O pada
 dedicated device. Dua fungsi yang sangat penting dari shared device adalah alokasi tempat dan
 pemberian akses yang tepat.

AKTIVITAS SALURAN

Tujuan dari saluran I/O adalah sebagai perantara antara CPU-main memory dengan unit pengontrol 
penyimpan.CPU berkomunikasi dengan saluran melalui beberapa perintah yang sederhana.

Beberapa saluran akan memberi perintah :

-  Test I/O, untuk menentukan apakah jalur (pathway) yang menuju peralatan sedang sibuk.

-  Start I/O, pada peralatan tertentu.

- Halt I/O, pada peralatan tertentu.

Saluran biasanya berkomunikasi dengan CPU melalui cara interupsi. Interupsi akan terjadi,
 jika keadaan error terdeteksi, misalnya instruksi CPU yang salah atau jika aktifitas I/O telah diakhiri.

Jika interupsi terjadi, kontrol akan bercabang melalui rutin pengendali interupsi (interrupt-handler routine), 
dimana kontrol akan menentukan penyebab dari interupsi, melakukan kegiatan yang tepat, kemudian 
mengembalikan kontrol pada pemanggil (caller).

KESIMPULAN :

Teknologi zaman ini sudah sangat berkembang pesat sehingga memudahkan kegiatan
 manusia termasuk memenuhi kebutuhan sehari-hari, salah satunya adalah Komputer.
 Komputer(CPU) memiliki sistem yaitu Sistem I/O (Input/Output). Dalam sistem komputer,
 I/O bertanggung jawab atas pengontrolan sebuah perangkat luar atau eksternal dan bertanggung jawab
 pula dalam pertukaran data antara perangkat luar tersebut dengan register-register CPU. Dalam
 untuk melakukan hal ini, di perlukan antarmuka internal dengan komputer(CPU Interface) dan 
antarmuka dengan perangkat eksternalnya untuk menjalankan fungsi-fungsi pengontrolannya. Selain
 sistem I/O ada juga modul modul I/O sistem komputer ini yang bertanggung jawab atas pengontrolan
 sebuah perangkat luar atau lebih dan bertanggung jawab pula dalam pertukaran data antara perangkat luar
 tersebut dengan memori utama ataupun dengan register – register CPU. Dan ada juga I/O terprogram
 yang berperan sebagai pertukaran data antar CPU seperti pemindahan data, pengiriman perintah baca 
maupun tulis, dan monitoring perangkat tapi kelemahan teknik ini adalah CPU akan menunggu sampai 
operasi I/O selesai dilakukan modul I/O sehingga akan membuang waktu, apalagi CPU lebih cepat
 proses operasinya. Inti semuanya dalam I/O itu mempunyai fungsi dan perintah tersendiri yang 
berperan sangat penting untuk sistem komputer.