AMAZING WORLD: SISTEM INPUT/OUTPUT

I/O System merupakan bagian untuk menangani inputan dan outputan dari DCS. Inputan dan outputan tersebut bisa analog atau digital.

Inputan/outputan digital seperti sinyal-sinyal ON/OFF atau Start/Stop. Kebanyakan dari pengukuran proses dan outputan terkontrol merupakan jenis analog.

I/O merupakan salah satu komponen computer yang penting, I/O devices menjadikan komputer berguna bagi manusia, Sebuah sistem kontrol I/O bertujuan untuk memberikan bantuan kepada user untuk memungkinkan mereka mengakses berkas, tanpa memperhatikan detail dari karakteristik dan waktu penyimpanan. Kontrol I/O menyangkut manajemen berkas dan peralatan manajemen yang merupakan bagian dari sistem operasi.

I/O system terdiri dari beberapa bagain penting yaitu:

a. I/O Hardware

b. Application I/O Interface

c. Kernel I/O Subsystem

d. I/O Requests to Hardware Operations

e. Streams

f. Performance

Pengertian Sistem Input (Masukan)

Pengertian input (masukan) yaitu

energi yang dimasukkan ke dalam sistem dan menentukan keluaran sistem. Masukan dapat berupa masukan perawatan (maintenance input) dan masukan sinyal (signal input). Umumnya data yang diperlukan adalah sebagai masukan sistem yang diturunkan dari kebutuhan informasi. Agar data dapat diterima oleh komputer dengan baik, komputer memiliki peralatan yang berfungsi untuk hal ini yang disebut dengan input device. Input device (Perangkat Keras Masukan) adalah Perangkat untuk memasukkan data dari luar ke dalam suatu memori dan processor untuk diolah guna menghasilkan informasi yang diperlukan.

Beberapa alat input mempunyai fungsi ganda,yaitu disamping sebagai alat input juga berfungsi sebagai alat output sekaligus. Alat yang demikian disebut sebagai terminal. Terminal dapat dihubungkan ke sistem komputer dengan menggunakan kabel langsung atau lewat alat komunikasi. Contoh: Modem, Ethernet, ATM, PDA, kamera digital dll.

Terminal digolongkan menjadi : intelligent terminal, mempunyai alat pemroses dan memori di dalamnya sehingga input yang terlanjur dimasukkan dapat dikoreksi kembali dan dapat diprogram oleh pemakai. Contoh: PC non intelligent terminal (dumb terminal), hanya berfungsi sebagai alat memasukkan input dan penampil output, dan tidak bisa diprogram karena tidak mempunyai alat pemroses. Contoh : Teleprinter. Smart Terminal , mempunyai alat pemroses dan memori didalamnya sehingga input yang terlanjur dimasukkan dapat dikoreksi kembali, tetapi tidak dapat diprogram oleh pemakai kecuali pabrik pembuatnya. Contoh : Calculator, Telepon.

Pengertian Sistem Output (Keluaran)

Pengertian output (keluaran) yaitu hasil dari suatu proses atau aktifitas menerima data dari hasil pengolahan pada bagian pemrosesan. Tentu saja pada bagian ini diperlukan juga peralatan yang bekerja, dimana peralatan tersebut disebut dengan output device.

Output device (Perangkat Keras Keluaran) Adalah Perangkat yang berfungsi untuk mengeluarkan hasil pemrosesan ataupun pengolahan data yang berasal dari CPU kedalam suatu media yang dapat dibaca oleh manusia ataupun dapat digunakan untuk penyimpanan data hasil proses. Berdasarkan bentuk outputnya, unit output terdiri dari :

a. Hardcopy device, alat yang digunakan untuk mencetak output ( misal: tulisan, angka, karakter dan simbol-simbol ) serta image ( grafik dan gambar ) pada media hard ( keras ) seperti kertas dan film. Contoh : Printer.

b. Drive device, berupa alat yang digunakan untuk merekam atau menyimpan hasil output dapam bentuk yang hanya dapat dibaca oleh mesin, dan juga berfungsi sebagai alat output maupun alat input. Contoh : Flashdisk, Harddisk, Disket dan CD.

c. Softcopy device, alat yang digunakan untuk menampilkan tulisan ( kata, angka, karakter dan simbol-simbol ) serta image ( grafik dan gambar ) ke dalam sinyal elektronik. Contoh : Monitor, Alpha Numerik Display, Projector dan Speaker.

Perangkat Eksternal

Operasi-operasi I/O diperoleh melalui sejumlah perangkat ekternal dengan menggunakan link (fungsinya untuk pertukaran kontrol,status dan data antara modul I/O dengan device eksternalnya) .

Perangkat Eksternal dikategorikan menjadi 3

Pembacaan di sisi Manusia (Human readable) : perangkat yang berhubungan dengan manusia sebagai pengguna komputer. Screen, printer, keyboard mouse, printer, joystick, disk drive
Pembacaan disisi mesin (Machine readable) : perangkat yang berhubungan dengan peralatan. Biasanya berupa modul sensor dan tranduser untuk monitoring dan kontrol suatu peralatan atau sistem. monitoring dan control
Komunikasi (memungkinkan komputer untuk saling bertukar data dengan perangkat jarak jauh). Modem dan Network Interface Card (NIC)

Pengklasifikasian juga bisa berdasarkan arah datanya, yaitu perangkat output, perangkat input dan kombinasi output-input. Contoh perangkat output: monitor, proyektor dan printer. Perangkat input misalnya: keyboard, mouse, joystick, scanner, mark reader, bar code reader.

MODUL I/O

Modul Input/Output (Module I/O) adalah elemen penting ketiga pada sistem komputer setelah CPU dan memory. Setiap komputer harus memiliki cara yang efisien untuk menerima input dan mengirim output. Kegagalan dalam masalah ini telah menjerumuskan banyak sistem yang dianggap baik. Beberapa hal yang akan dibahas pada modul ini adalah modul I/O dan cara menghubungkannya dengan bagian lain dari system komputer, mekanisme I/O serta contoh antarmuka.

Bagaimana modul I/O dapat menjalankan tugasnya, yaitu menjembatani CPU dan memori dengan dunia luar merupakan hal yang terpenting untuk kita ketahui. Inti mempelajari sistem I/O suatu komputer adalah mengetahui fungsi dan struktur modul I/O

Description: http://ellyatulhasanah.files.wordpress.com/2014/06/9a07d-modulgeneriksuatumodulio.jpg

Mengapa perlu modul Input/Output ?

1. Karena Jenis peripheral (device) sangat bermacam-macam:

- Ukuran data yang dapat ditransfer dalam satu saat berbeda

- Kecepatan berbeda

- Format data berbeda

- Dll

2. Kecepatan semua peripheral jauh lebih lambat dibanding CPU dan RAM

Modul I/O Merupakan peralatan antarmuka (interface) bagi sistem bus atau switch sentral dan mengontrol satu atau lebih perangkat peripheral. Tidak hanya sekedar modul penghubung, tetapi sebuah piranti yang berisi logika dalam melakukan fungsi komunikasi antara peripheral dan bus komputer

Dua fungsi utama :

· Sebagai piranti antarmuka ke CPU dan memori melalui bus sistem.

· Sebagai piranti antarmuka dengan peralatan peripheral lainnya dengan menggunakan link data tertentu

Sistem input dan output Komputer

· Menjembatani CPU dan memori dengan dunia luar merupakan hal yang terpenting untuk kita ketahui

· Mengetahui fungsi dan struktur modul I/O

· Modul I/O adalah suatu komponen dalam sistem komputer

· Bertanggung jawab atas pengontrolan sebuah perangkat luar atau lebih

· Bertanggung jawab pula dalam pertukaran data antara perangkat luar tersebut dengan memori utama ataupun dengan

Biasanya, device atau peralatan eksternal komputer tidak terhubung langsung dengan struktur BUS, karena :

- Beragam device atau alat memerlukan beragam logika antarmuka. Sangat tidak praktis untuk mengharapkan CPU selalu tahu cara mengontrol device.

- Kecepatan transfer antara I/O dengan CPU sangat jauh berbeda.

- CPU dan I/O memiliki representasi data yang berbeda.

Untuk mengatasinya, dirancang modul I/O yang :

– Menyediakan antarmuka yang baku antar CPU dan BUS untuk I/O.

– Dirancang untuk device khusus dan kebutuhan antarmukanya.

– Membebaskan CPU dari manajemen I/O device.

– Antarmuka meliputi :

» Control

» Status and

» Data signal

Description: https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEhC5_Pjum2CZaWo4-DjxDrMrOpP9x16nMOf54VfFtuJpO748SwwVm0pI3ymMA3tgACcBpu-NGuqeCVOnzeGBHCKDIJv3YOnn5nnfMwM8-mFhlj9dzQiiDYUwVb59nOx4HHNfkGnDmC1fSI/s1600/mo.jpg

Fungsi Modul I/O
Modul I/O adalah suatu komponen dalam sistem komputer 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.Dalam mewujudkan hal ini, diperlukan antarmuka internal dengan komputer (CPU dan
Memori utama) dan antarmuka dengan perangkat eksternalnya untuk menjalankan fungsi – fungsi pengontrolan.

Fungsi dalam menjalankan tugas bagi modul I/O dapat dibagi menjadi beberapa katagori,
yaitu:
• Kontrol dan pewaktuan.
• Komunikasi CPU.
• Komunikasi perangkat eksternal.
• Pem-buffer-an data.
• Deteksi kesalahan.

1. Kontrol dan Pewaktuan

· Fungsi kontrol dan pewaktuan (control & timing) merupakan hal yang penting untuk mensinkronkan kerja masing – masing komponen penyusun komputer.

· Dalam sekali waktu CPU berkomunikasi dengan satu atau lebih perangkat dengan pola tidak menentu dan kecepatan transfer komunikasi data yang beragam, baik dengan perangkat internal seperti register – register, memori utama, memori sekunder, perangkat peripheral.

· Proses tersebut bisa berjalan apabila ada fungsi kontrol dan pewaktuan yang mengatur sistem secara keseluruhan

· Transfer data tidak akan lepas dari penggunaan sistem bus, maka interaksi CPU dan modul I/O akan melibatkan kontrol dan pewaktuan sebuah arbitrasi bus atau lebih

2. Proses fungsi komunikasi antara CPU dan modul I/O

· Command Decoding, yaitu modul I/O menerima perintah – perintah dari CPU yang dikirimkan sebagai sinyal bagi bus kontrol.

· Misalnya, sebuah modul I/O untuk disk dapat menerima perintah:

§ Read sector, Scan record ID, Format disk.

· Data, pertukaran data antara CPU dan modul I/O melalui bus data.

· Status Reporting, yaitu pelaporan kondisi status modul I/O maupun perangkat peripheral, umumnya berupa status kondisi Busy atau Ready. Juga status bermacam – macam kondisi kesalahan (error).

· Address Recognition, bahwa peralatan atau komponen penyusun komputer dapat dihubungi atau dipanggil maka harus memiliki alamat yang unik, begitu pula pada perangkat peripheral, sehingga setiap modul I/O harus mengetahui alamat peripheral yang dikontrolnya

3. Komunikasi perangkat eksternal.

· Modul I/O berfungsi sebagai media komunikasi dari device eksternal menuju CPU

· Meneruskan perintah/command dari CPU ke device

· Meneruskan status dari device ke CPU

· Meneruskan data dari device ke CPU

4. Buffering

· Tujuan utama adalah mendapatkan penyesuaian data sehubungan perbedaan laju transfer data dari perangkat peripheral dengan kecepatan pengolahan pada CPU.

· Laju transfer data dari perangkat peripheral lebih lambat dari kecepatan CPU maupun media penyimpan

· sebagai penampung data sementara baik dari CPU/memori maupun dari peripheral

5. Deteksi Kesalahan

· Bila perangkat peripheral terdapat masalah sehingga proses tidak dapat dijalankan, maka modul I/O akan melaporkan kesalahan tersebut.

· Misal informasi kesalahan pada peripheral printer seperti: kertas tergulung, pinta habis, kertas habis.

· Teknik yang umum untuk deteksi kesalahan adalah penggunaan bit paritas

Terdapat berbagai macam modul I/O seiring perkembangan komputer itu sendiri,contoh yang sederhana dan fleksibel adalah Intel 8255A yang sering disebut PPI(Programmable Peripheral Interface).Bagaimanapun kompleksitas suatu modul I/O,terdapat kemiripan struktur, seperti terlihat pada gambar

Description: https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEjLHBFRjMHL5fQPLb2gUNFmNYNfh_t5Sa1-_IQqvIAN90M6HDxrStrPZh9OFEz7HfkHXRueSh5MS7X66M3IYMkhOcTWDF04tWEcb9_ZRCWQaFtBoaWKaQhf-NIqK09QG7MWb3KNvNhO3ls/s1600/1.jpg

Antarmuka modul I/O ke CPU melalui bus sistem komputer terdapat tiga saluran, yaitu saluran data, saluran alamat dan saluran kontrol. Bagian terpenting adalah blok logika I/O yang berhubungan dengan semua peralatan antarmuka peripheral, terdapat fungsi pengaturan dan switching pada blok ini.

Langkah-langkah Penanganan I/O

1. CPU mengecek staus modulI/O Device
2. I/O module mengirimkan statusnya
3. Jika ready, CPU meminta transfer data
4. I/O modul mengambil data dari device
5. I/O modul transfer data ke CPU dalam variasi output yang diinginakan

Input/Output Terprogram

Pada I/O terprogram, data saling ditukarkan antara CPU dan modul I/O. CPU mengeksekusi program yang memberikan operasi I/O kepada CPU secara langsung, seperti pemindahan data, pengiriman perintah baca maupun tulis, dan monitoring perangkat. 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. Dalam teknik ini, modul I/O tidak dapat melakukan interupsi kepada CPU terhadap proses – proses yang diinteruksikan padanya. Seluruh proses merupakan tanggung jawab CPU sampai operasi lengkap
dilaksanakan.Untuk melaksanakan perintah – perintah I/O, CPU akan mengeluarkan sebuah alamat bagi modul I/O dan perangkat peripheralnya sehingga terspesifikasi secara khusus dan sebuah perintah I/O yang akan dilakukan. Terdapat empat klasifikasi perintah I/O, yaitu :

1. Perintah control.
Perintah ini digunakan Pada I/O terprogram, data saling ditukarkan antara CPU dan modul I/O. CPU mengeksekusi program yang memberikan operasi I/O kepada CPU secara langsung, seperti pemindahan data, pengiriman perintah baca maupun tulis, dan monitoring perangkat. 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. Dalam teknik ini, modul I/O tidak dapat melakukan interupsi kepada CPU terhadap proses – proses yang diinteruksikan padanya. Seluruh proses merupakan tanggung jawab CPU sampai operasi lengkap. Prosesor mengeluarkan perintah start untuk memulai operasi I/O prosesor menunggu sampai controller I/O mengirimkan sinyal DONE sebagai tanda operasi telah selesai. Jika berupa input maka prosesor akan memindahkan data ke dalam memoriuntuk mengaktivasi perangkat peripheral dan memberitahukan tugas yang diperintahkan padanya.

2. Perintah test.
Perintah ini digunakan CPU untuk menguji berbagai kondisi status modul I/O dan peripheralnya. CPU perlu mengetahui perangkat peripheralnya dalam keadaan aktif dan siap digunakan, juga untuk mengetahui operasi – operasi I/O yang dijalankan serta mendeteksi kesalahannya.

3. Perintah read.
Perintah pada modul I/O untuk mengambil suatu paket data kemudian menaruh dalam buffer internal. Proses selanjutnya paket data dikirim melalui bus data setelah terjadi sinkronisasi data maupun kecepatan transfernya.

4. Perintah write.
Perintah ini kebalikan dari read. CPU memerintahkan modul I/O untuk mengambil data dari bus data untuk diberikan pada perangkat peripheral tujuan data tersebut.

Dalam teknik I/O terprogram, terdapat dua macam implementasi perintah I/O yang tertuang dalam instruksi I/O, yaitu: memory-mapped I/O dan isolated I/O.

Dalam memory-mapped I/O, terdapat ruang tunggal untuk lokasi memori dan perangkat I/O. CPU memperlakukan register status dan register data modul I/O sebagai lokasi memori dan menggunakan instruksi mesin yang sama untuk mengakses baik memori maupun perangkat I/O. 13

Konskuensinya adalah diperlukan saluran tunggal untuk pembacaan dan saluran tunggal untuk penulisan. Keuntungan memory-mapped I/O adalah efisien dalam pemrograman, namun memakan banyak ruang memori alamat.

Dalam teknik isolated I/O, dilakukan pemisahan ruang pengalamatan bagi memori dan ruang pengalamatan bagi I/O. Dengan teknik ini diperlukan bus yang dilengkapi dengan saluran pembacaan dan penulisan memori ditambah saluran perintah output. Keuntungan isolated I/O adalah sedikitnya instruksi I/O.

Instruksi – Instruksi I/O

Dengan menggunakan I/O terprogram, terdapat hubungan yang erat antara instruksi I/O yang di ambil CPU dari memori dengan perintah I/O yang di keluarkan CPU ke mdul I/O untuk mengeksekusi instruksi. Dengan kata lain instruksi dengan mudah di petakan kedalam perintah-perintah I/O.

Umumnya, akan banyak terdapat perangkat I/O yang terhubung melalui modul I/O ke sistem. Setiap perangkat diberi pengenal atau alamat yang unik. Pada saat CPU mengelurakan perintah I/O, perintah akan berisi alamat perangkat yang diinginkan.