Interkoneksi Struktur dan Bus

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 basic. 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 :

1. Memori ke CPU : CPU melakukan pembacaan data maupun instruksi dari memori.

2. CPU ke Memori : CPU melakukan penyimpanan atau penulisan data ke memori.

3. I/O ke CPU : CPU membaca data dari peripheral melalui modul I/O.

4. CPU ke I/O : CPU mengirimkan data ke perangkat peripheral melalui modul I/O.

5. 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

Pada umumnya, sistem interkoneksi direalisasikan dengan BUS dengan karakteristi ksebagai berikut :

1. Merupakan saluran bersama (share) yang menghubungkan 2 atau lebih modul penyusun sistem komputer.
2. Bersifat broadcast, 1 modul yang sedang menjadi sumber data dapat memberikan data tersebut ke seluruh modul lainnya.
3. Harus dipastikan, pada 1 saat hanya ada 1 modul yang menjadi sumber data, meletakkan data pada share BUS tersebut.

Umumnya terdiri dari 50 sampai 100 jalur, yaitu :

1.    Address Information (address bus)

»  Menentukan asal/tujuan transfer data

»  Ukurannya menentukan kapasitas data pada sistem.

2.    Data Information (data bus)

» ukurannya menentukan unjuk kerja secara umum

3.  Control Information

» Kendali untuk address dan data bus

4.  Lain-lain seperti : Power, Ground, Clock.

Unjuk kerja BUS sangat dibatasi oleh 2 hal, yaitu waktu propagasi dan jumlah keperluan akses. Makin banyak jumlah modul yang harus dihubungkan dengan BUS, maka waktu propagasi makin panjang dan keperluan (demand) akses BUS akan semakin banyak. Untuk mengatasi kelambatan proses pada BUS bersama (bottleneck in share BUS), maka disiapkan beberapa set BUS sesuai dengan kecepatan akses modul yang dihubungkan dengannya. Sistem interkoneksi seperti ini harus bersifar hirarki, BUS cepat (high speed) untukjalur penghubung yang dekat dengan prosesor dan BUS lambat (low speed) untuk jalur penghubung yang jauh dari prosesor. memperlihatkan contoh konfigurasi BUS untuk mengatasi bottleneck.

Berkaitan dengan pengaturan pemakaian BUS, berikut ini adalah hal-hal yang perlu diketahui:

• Pada satu saat hanya ada satu sumber data yang meletakkan data pada BUS.
• Mekanisme majikan-budak (master-slave). Master mengendalikan BUS dan dapat meletakkan data pada BUS. Sedangkan slave hanya menerima informasi dari master.

Ada 2 macam metode pengaturan atau pengendalian, yaitu

a)      Centralized.

Seluruh permohonan (request) akses diatur oleh sebuah sentral,  misalnya prosesor.

b)      Decentralized.

Tidak ada pengendali pusat, setiap device pengguna BUS memiliki rangkaian digital dan cara untuk mengakses BUS, seperti akses ethernet LAN dengan CSMA/CD (Carrier Send Multiple Access / Collision Detection).

Ada2 macam timing, yaitu Synchronous dan Asynchronous.

a)      Synchronous,

»  Kejadian pada BUS ditentukan oleh clock

»  Seluruh kejadian harus bermula pada awal clock

»  Contoh: PCI bus

b)      Asynchronous

 » Kejadian pada BUS mengikuti dan bergantung kepada kejadian sebelumnya.

» Lebih fleksibel dari synchronous, tetapi jelas lebih rumit.

» Dapat mengakomodir beragam kecepatan I/O device.

» Misal : Futurebus+

Sistem BUS

1.      Penghubung bagi keseluruhan komponen komputer dalam menjalankan tugasnya

2.      Komponen komputer :

1. CPU
2. Memori
3. Perangkat I/O

Transfer data antar komponen komputer.

1. Data atau program yang tersimpan dalam memori dapat diakses dan dieksekusi CPU melalui perantara bus
2. Melihat hasil eksekusi melalui monitor juga menggunakan sistem bus
3. Kecepatan komponen penyusun komputer harus diimbangi kecepatan dan manajemen bus yang baik

Contoh eksekusi program

Tahap 1 :

PC ( Program Counter ) berisi alamat 300 untuk instruksi pertama. Instruksi yang berada dialamat 300 dimuatkan ke IR ( Instruction Register ). Tentunya proses ini melibatkanpenggunaan MAR ( Memory Address Register ) dan MBR ( Memory Buffer Register )

Tahap 2 :

Instruksi dalam IR: untuk 4 bit pertama menunjukkan opcode, bit berikutnya yaitu 12 bitmenunjukkan alamat. Jadi instruksi 1940 maksudnya 1 = opcode 0001 = isi AC dari memori alamat 940

Tahap 3 :

PC bertambah nilainya dan instruksi berikutnya diambil yaitu di alamat 301 dan dimasukkan di dalam IR.

 

Tahap 4 :

Instruksi dalam IR yaitu 5941 maksudnya 5=opcode 0101 =tambahkan AC dengan isimemori alamat 941 dan hasilnya disimpan dalam AC.

 

Tahap 5 :

PC bertambah nilainya dan instruksi berikutnya diambil yaitu di alamat 302 dan dimasukkan di dalam IR.

 

Tahap 6 :

Instruksi dalam IR yaitu 2941 maksudnya 2 = opcode 0010 = isi AC disimpan di memorialamat 941.

Referensi :

http://nhunhea.blogspot.com/2013/05/struktur-interkoneksi.html

http://kode59sistemkomputer.blogspot.com/2015/11/struktur-interkoneksi-bus.html

http://rizalpamungkassmkmuda.blogspot.com/2014/08/bab-3-struktur-dan-interkoneksi-bus_11.html

http://ruangbelajarbareng.blogspot.com/2012/09/contoh-eksekusi-program.html