Sistem Interkoneksi Dalam Komputer

Sistem Bus
Penghubung bagi keseluruhan komponen computer dalm menjalankan tugasnya
Komponen computer terdiri dari :

• CPU
• Memori
• Perangkat I/O

Transfer data antar komponen computer

• Data atau program yang tersimpan dalam memosri dapat diakses dan dieksekusi CPU melalui perantara bus
• Melihat hasil eksekusi melalui monitor juga menggunakan system bus
• Kecepatan komponen penyusun computer harus diimbangi kecepatan dan manajemen bus yang baik

Mikroprosesor

• Melakukan pekerjaan secara parallel
• Program dijalankan secara multitasking
• System bus tidak hanya lebar tapi juga cepat

Interkoneksi komponen system computer dalam menjalankan fungsinya

• Interkoneksi bus
• Pertimbangan-pertimbangan perancangan bus

Struktur Interkoneksi
Kumpulan lintasan atau saluran berbagai modul (CPU, Memori,I/O) .Struktur interkoneksi juga bergantung pada

• Jenis data
• Karakteristik pertukaran data

Jenis data
Memori :
Memori umumnya terdiri atas N word memori dengan panjang yang sama. Masing–masing word diberi alamat numerik yang unik (0, 1, 2, …N-1). Word dapat dibaca maupun ditulis pada memori dengan kontrol Read dan Write. Lokasi bagi operasi dispesifikasikan oleh sebuah alamat.
Modul I/O :
Operasi modul I/O adalah pertukaran data dari dan ke dalam komputer. Berdasakan pandangan internal, modul I/O dipandang sebagai sebuah memori dengan operasi pembacaan dan penulisan. Seperti telah dijelaskan pada bab 6 bahwa modul I/O dapat mengontrol lebih dari sebuah perangkat peripheral. Modul I/O juga dapat mengirimkan sinyal interrupt.
CPU :
CPU berfungsi sebagai pusat pengolahan dan eksekusi data berdasarkan routine– routine program yang diberikan padanya. CPU mengendalikan seluruh system komputer sehingga sebagai konsekuensinya memiliki koneksi ke seluruh modul yang menjadi bagian sistem komputer.
MODUL-MODUL KOMPUTER

Struktur Interkoneksi
Dari jenis pertukaran data yang diperlukan modul–modul komputer, maka struktur interkoneksi harus mendukung perpindahan data.

• Memori ke CPU : CPU melakukan pembacaan data maupun instruksi dari memori.
• CPU ke Memori : CPU melakukan penyimpanan atau penulisan data ke memori.
• I/O ke CPU : CPU membaca data dari peripheral melalui modul I/O.
• CPU ke I/O : CPU mengirimkan data ke perangkat peripheral melalui modul I/O.
• I/O ke Memori atau dari Memori : digunakan pada sistem DMA

Perkembangan struktur interkoneksi

• Sampai saat ini terjadi perkembangan struktur interkoneksi, namun yang banyak digunakan saat ini adalah sistem bus.
• Sistem bus

1. Digunakan secara tunggal
2. Digunakan secara jamak,

Hal ini Tergantung karakteristik sistemnya
Interkoneksi bus
Bus

• merupakan lintasan komunikasi yang menghubungkan dua atau lebih komponen komputer

Sifat penting dan merupakan syarat utama ?

• bus adalah media transmisi yang dapat digunakan bersama oleh sejumlah perangkat yang terhubung padanya

Digunakan bersama ?

• Diperlukan aturan main agar tidak terjadi tabrakan data atau kerusakan data yang ditransmisikan.
• Walaupun digunakan bersama namun dalam satu waktu hanya ada sebuah perangkat yang dapat menggunakan bus

Interkoneksi 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 dalam tiga bagian

• Saluran data
• Saluran alamat
• Saluran control

Pola interkoneksi bus

Saluran data (data bus)

• Lintasan bagi perpindahan data antar modul.
• Secara kolektif lintasan ini disebut bus data. Umumnya jumlah saluran terkait dengan panjang word, misalnya 8, 16, 32 saluran
• Tujuan : agar mentransfer word dalam sekali waktu.
• Jumlah saluran dalam bus data dikatakan lebar bus, dengan satuan bit, misal lebar bus 16 bit

Saluran alamat (addres bus)

• Digunakan untuk menspesifikasi sumber dan tujuan data pada bus data.
• Digunakan untuk mengirim alamat word pada memori yang akan diakses CPU.
• Digunakan untuk saluran alamat perangkat modul komputer saat CPU mengakses suatu modul.
• Semua peralatan yang terhubung dengan system komputer, agar dapat diakses harus memiliki alamat.

Contoh : mengakses port I/O, maka port I/O harus memiliki alamat hardware-nya
Saluran control (control bus)

• Digunakan untuk menspesifikasi sumber dan tujuan data pada bus data.
• Digunakan untuk mengirim alamat word pada memori yang akan diakses CPU.
• Digunakan untuk saluran alamat perangkat modul komputer saat CPU mengakses suatu modul.
• Semua peralatan yang terhubung dengan system komputer, agar dapat diakses harus memiliki alamat.

Contoh : mengakses port I/O, maka port I/O harus memiliki alamat hardware-nya

• Sinyal pewaktuan menandakan validitas data dan alamat
• Sinyal perintah berfungsi membentuk suatu operasi

Saluran control

• Memory Write, memerintahkan data pada bus akan dituliskan ke dalam lokasi alamat.
• Momory Read memerintahkan data dari lokasi alamat ditempatkan pada bus data.
• I/O Write, memerintahkan data pada bus dikirim ke lokasi port I/O.
• I/O Read, memerintahkan data dari port I/O ditempatkan pada bus data.
• Transfer ACK, menunjukkan data telah diterima dari bus atau data telah ditempatkan pada bus.
• Bus Request, menunjukkan bahwa modul memerlukan kontrol bus.
• Bus Grant, menunjukkan modul yang melakukan request telah diberi hak mengontrol bus
• Interrupt Request, menandakan adanya penangguhan interupsi dari modul.
• Interrupt ACK, menunjukkan penangguhan interupsi telah diketahui CPU.
• Clock, kontrol untuk sinkronisasi operasi antar modul.
• Reset, digunakan untuk menginisialisasi seluruh modul

Sinyal control secara fisik

• Konduktor listrik paralel yang menghubungkan modul – modul.
• Konduktor 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

Slot PCI

Slot ISA.

• Untuk chips akan terhubung melalui pinnya

Prinsip Operasi bus (Operasi Pengiriman Data ke Modul)

• Meminta penggunaan bus
• Apabila telah disetuji, modul akan memindahkan data yang diinginkan ke modul yang dituju

Prinsip Operasi Bus (Operasi meminta data dari modul lainnya)

• Meminta penggunaan bus
• Mengirim request ke modul yang dituju melalui saluran control dan alamat yang sesuai
• 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,
• Memerlukan transfer data berkecepatan tinggi
• Memerlukan transfer data berkecepatan rendah.
• Modul dengan transfer data berkecepatan tinggi disambungkan dengan bus berkecepatan tinggi pula,
• Modul yang tidak memerlukan transfer data cepat disambungkan pada bus ekspansi

Arsitektur Bus Jamak Kinerja Tinggi

Keuntungan hierarki bus jamak kinerja tinggi

• Bus berkecepatan tinggi lebih terintegrasi dengan prosesor.
• Perubahan pada arsitektur prosesor tidak begitu mempengaruhi kinerja bus