If you can't read please download the document
View
0
Download
0
Embed Size (px)
10/8/2014
1
ARSITEKTUR DAN ORGANISASI KOMPUTER
PRIO HANDOKO, S.KOM., M.T.I.
PART 2: THE COMPUTER SYSTEM
CHAPTER 7: INPUT/OUTPUT
Kompetensi Dasar
Arsitektur dan Organisasi Komputer 3
CHAPTER 7: INTERNAL MEMORY
Mahasiswa memahami interaksi antara I/O dan processor
Agenda
• External Devices
• I/O Modules
Arsitektur dan Organisasi Komputer 4
• I/O Operation • Programmed I/O
• Interrupt-Driven I/O
• Direct Memory Access
• I/O Channels and Processors
• The External Interface: Firewire and Infiniband
CHAPTER 7: INTERNAL MEMORY
10/8/2014
2
I/O Introduction
5
1. Sistem komputer berhubungan dunia luar.
2. Terdapat permasalahan yang muncul berkenaan dengan I/O:
1. format data dan panjang word berbeda dengan sistem komputer;
2. kecepatan transfer data peripheral < CPU dan RAM
Arsitektur dan Organisasi Komputer
I/O Introduction (2)
6
3. Dibutuhkan sebuah arsitektur yang:
1. dirancang untuk menyediakan alat yang sistematis untuk mengontrol interaksi dengan dunia luar;
2. menyediakan:
1. sistem operasi serta informasi yang diperlukan
untuk mengatur aktivitas I/O secara efektif; 2. antar muka ke CPU dan memory, melalui sistem
bus;
3. antar muka ke satu atau lebih peripherals
dengan link data yang sesuai.
Arsitektur dan Organisasi Komputer
7 Arsitektur dan Organisasi Komputer
I/O Introduction (3)
Sumber: William Stalling, 2010, Computer Organization and Architecture: Designing for Performance, 8th edition
7.1 External Devices
8
Perangkat eksternal secara luas digolongkan kedalam 3 kategori :
1. Human Readable
2. Machine Readable
3. Communication
Arsitektur dan Organisasi Komputer
10/8/2014
3
9 Arsitektur dan Organisasi Komputer
7.1 External Devices (2)
Sumber: William Stalling, 2010, Computer Organization and Architecture: Designing for Performance, 8th edition
Block Diagram of an External Device
10 Arsitektur dan Organisasi Komputer
Typical I/O Device Data Rates
7.2 I/O Module
11
Module Function 1. Control & Timing, mengkoordinasikan lalu
lintas antara sumber daya internal dan perangkat eksternal.
2. CPU Communication, melakukan komunikasi antara CPU dan perangkat eksternal. 1. Command Decoding 2. Data 3. Status Reporting 4. Address Recognition
Arsitektur dan Organisasi Komputer
7.2 I/O Module (2)
12
3. Device Communication, komunikasi yang melibatkan perintah, informasi status, dan data.
4. Data Buffering, menampung data sementara.
5. Error Detection, sebuah mekanisme pelaporan kesalahan proses I/O ke CPU.
Arsitektur dan Organisasi Komputer
10/8/2014
4
13 Arsitektur dan Organisasi Komputer
Block Diagram of an I/O Module
Sumber: William Stalling, 2010, Computer Organization and Architecture: Designing for Performance, 8th edition
7.3 I/O Operation
14
Terdapat 3 buah teknik yang berkenaan dengan operasi I/O.
1. Programmed I/O
2. Interrupt-Driven I/O
3. Direct Memory Access
Arsitektur dan Organisasi Komputer
7.3 I/O Operation (2)
15
Programmed I/O
• CPU memiliki kontrol langsung terhadap operasi I/O, termasuk: • mengetahui status perangkat;
• mengirimkan perintah R/W; dan
• melakukan pengiriman data.
• CPU menunggu hingga modul I/O menyelesaikan operasinya
• Memboroskan waktu CPU
Arsitektur dan Organisasi Komputer 16 Arsitektur dan Organisasi Komputer
7.3 I/O Operation (3)
Cara Kerja Programmed I/O
1. CPU requests I/O operation
2. I/O module performs operation
3. I/O module sets status bits
4. CPU checks status bits periodically
5. I/O module does not inform CPU directly
6. I/O module does not interrupt CPU
7. CPU wait until I/O operation finish
10/8/2014
5
17 Arsitektur dan Organisasi Komputer
7.3 I/O Operation (4)
I/O Command - Programmed I/O
1. CPU menerbitkan alamat
• Modul I/O & perangkat eksternal tertentu
2. CPU memberikan perintah I/O:
• Control
• Test
• Read
• Write
18
I/O Instruction – Programmed I/O
1. Bentuk dari instuksi tergantung kepada cara perangkat eksternal dialamatkan.
2. Setiap perangkat diberikan penanda unik (alamat).
3. Perintah CPU mengandung penanda unik perangkat .
4. Modul I/O harus menterjemahkan alamat tersebut
Arsitektur dan Organisasi Komputer
7.3 I/O Operation (4)
7.3 I/O Operation (5)
19
Interrupt-Driven I/O • Menghilangkan waktu menunggu CPU terhadap
proses I/O
• CPU tidak perlu secara periodik melakukan pengecekkan status modul I/O
• Interupsi akan diberikan ketika modul I/O telah siap untuk bertukar data dengan CPU
• Modul I/O telah siap interrupt CPU menanggapi menangguhkan proses selanjutnya transfer data finish melajutkan kembali proses yang ditangguhkan
Arsitektur dan Organisasi Komputer 20 Arsitektur dan Organisasi Komputer
7.3 I/O Operation (6)
Interrupt-Driven I/O – I/O Module Viewpoint • CPU memberikan perintah baca kepada
modul I/O
• Modul I/O menerima perintah tersebut dan melakukan pembacaan data dari perangkat yang dimaksud
• Ketika data telah tersimpan pada data register modul I/O, modul I/O akan mengirimkan sinyal interrupt kepada CPU dan menunggu
10/8/2014
6
21 Arsitektur dan Organisasi Komputer
7.3 I/O Operation (7)
• Ketika CPU meminta data, modul I/O menyimpan data tersebut pada bus data, kemudian bersiap untuk melakukan operasi I/O lainnya.
22 Arsitektur dan Organisasi Komputer
7.3 I/O Operation (8)
Interrupt-Driven I/O – CPU Viewpoint • CPU memberikan perintah baca kepada modul
I/O
• Modul I/O menerima perintah tersebut dan melakukan pembacaan data dari perangkat yang dimaksud
• CPU mengerjakan pekerjaan yang lain
• Setiap kali CPU telah menyelesaikan 1 siklus pengolahan CPU cek interrupt ada CPU menyimpan konteks pengolahan (PC dan register) menanggapi interrupt
23 Arsitektur dan Organisasi Komputer
7.3 I/O Operation (9)
Interrupt-Driven I/O – Interrupt Processing
Sumber: William Stalling, 2010, Computer Organization and Architecture: Designing for Performance, 8th edition
24 Arsitektur dan Organisasi Komputer
7.3 I/O Operation (11)
Interrupt-Driven I/O – Design Issues
• How does the processor determine which device issued the interrupt?
• How does the processor decide which one to process? If multiple interrupt accured.
• 4 teknik yang umum digunakan:
1. Multiple interrupt lines
2. Software poll
3. Daisy Chain (Hardware poll, vectored)
4. Bus Arbitration (vector)
10/8/2014
7
25 Arsitektur dan Organisasi Komputer
7.3 I/O Operation (11)
Interrupt-Driven I/O – Design Issues
1. Multiple Interrupt Lines, menyediakan banyak jalur interupsi antara CPU dan modul I/O.
2. Software Poll. 1. mengumpulkan setiap modul I/O untuk menentukan
modul I/O yang menyebabkan interrupt;
2. CPU menempatkan alamat modul I/O tertentu pada bus alamat;
3. modul I/O akan memberi respon apabila modul I/O memberikan interrupt;
26 Arsitektur dan Organisasi Komputer
7.3 I/O Operation (12)
4. karena setiap modul I/O memiliki register status yang dapat dialamatkan, maka CPU akan membaca register status setiap modul I/O untuk mengidentifikasikan modul yang mengirimkan interrupt;
5. ketika modul I/O yang tepat ditemukan, maka device- service routine diberikan kepada perangkat tersebut.
3. Daisy Chain. 1. semua modul I/O berbagi interrupt request line;
2. sinyal interrupt acknowledge line dikirimkan secara
berantai (chained) melalui modul-modul; 3. ketika CPU mengetahui adanya interrupt, CPU
menerbitkan interrupt acknowledge;
27 Arsitektur dan Organisasi Komputer
7.3 I/O Operation (13)
4. sinyal interrupt acknowledge merambat melalui serangkaian modul I/O hingga ke modul yang memberikan interrupt;
5. modul yang memberikan interrupt menanggapi dengan dengan menempatkan word pada bus data (vector);
6. Bus Arbitration, modul I/O harus memperoleh kontrol bus sebelum menggunakan interrupt request line.
28
Kekurangan programmed I/O dan interrupt- driven I/O: 1. baik interrupt-driven I/O maupun programmed
I/O membutuhkan keterlibatan CPU;
2. kecepatan pengiriman data dibatasi oleh kecepatan transfer I/O;
3. prosesor ditentukan oleh pengaturan transfer I/O, dimana sejumlah instruksi harus dieksekusi untuk setiap transfer I/O.
Arsitektur dan Organisasi Komputer
7.4 Di
