Tugas 2 Organisasi dan Arsitektur Komputer

INTERKONEKSI STRUKTUR DAN INTERKONEKSI BUS

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

Mikroprosesor

• Melakukan pekerjaan secara paralel
• Program dijalankan secara multitasking
• Sistem bus tidak hanya lebar tapi juga cepat

Interkoneksi komponen sistem komputer dalam menjalankan fungsinya

• Interkoneksi bus
• Pertimbangan–pertimbangan perancangan bus

Struktur Interkoneksi adalah Kompulan lintasan atau saluran berbagai modul  (CPU,Memori,I/O)

Struktur interkoneksi bergantung pada

1. Jenis data
2. 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 danWrite. 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 sistem komputer sehingga sebagai konsekuensinya memiliki koneksi ke seluruh modul yang menjadi bagian sistem komputer.

Gambar 1. Modul Komputer

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

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 – 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, yaitu :

• Saluran data
• Saluran alamat
• Saluran kontrol

Gambar 2. Pola Interkoneksi

Saluran Data

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 (Address 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 sistem komputer, agar dapat diakses harus memiliki alamat.

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

Saluran kontrol (Control Bus)

Digunakan untuk mengontrol bus data, bus alamat dan seluruh modul yang ada.

Karena bus data dan bus alamat digunakan oleh semua komponen maka diperlukan suatu mekanisme kerja yang dikontrol melalui bus kontrol ini.

Secara umum, saluran kontrol meliputi beberapa hal berikut:

~Memory write, memerintahkan data pada bus yang akan dituliskan kedalam lokasi alamat

~Memory 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 memerlukan request telah diberi hak mengontrol bus 

~Interupt request, menandakan adanya penangguhan interupsi modul

~Interupt ACK, menunjukkan penangguhan interupsi telah diketahui

~Clock, kontrol untuk sinkronisasi operasi antar modul

~Reset, sebagai inisialisasi seluruh modul

Sinyal – sinyal kontrol terdiri atas

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

Prinsip Operasi Bus

1. Meminta penggunaan bus.
2. Apabila telah disetujui, modul akan memindahkan data yang diinginkan ke modul yang dituju

Hierarki Multiple Bus

Bila terlalu banyak modul atau perangkat dihubungkan pada bus maka akan terjadi penurunan kinerja

Faktor – faktor :

1. Semakin besar delay propagasi untuk mengkoordinasikan penggunaan bus.
2. Antrian penggunaan bus semakin panjang.
3. Dimungkinkan habisnya kapasitas transfer bussehingga memperlambat data.

Gambar 3. Arsitektur bus jamak tradisional

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

Gambar 4. Arsitektur bus jamak kinerja tinggi

Keuntungan hierarki bus jamak kinerja tinggi

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

Contoh eksekusi program

berisi memori dan register-regiser dalam heksadesimal

Dari contoh eksekusi diatas siklus instruksi dengan langkah langkah berikut:

Mengambil (fetch) instruksi ADD,  Membaca isi lokasi memori A ke dalam prosesor,  Membaca  isi lokasi memori B ke dalam prosesor, agar isi A tidak hilang prosesor harus memiliki  sedikitnya dua buah register untuk menyimpan nilai-nilai memori dibanding akumulator tunggal, Menambahkan kedua nilai-nilainya,  Menuliskan hasilnya dari prosesor ke lokasi memori A.

Jadi, siklus eksekusi untuk instruksi tertentu boleh melibatkan lebih dari satu referensi ke memori, juga suatu instruksi dapat menentukan suatu operasi I/O.

Untuk lebih jelasnya sebagai berikut :

1) control  unit mengambil data 1940 di main memory dengan alamat 300 di taruh di cpu register dengan dgn pc counter berisikan alamat instruksi 300

2)      kemudian control  unit mengambil data 0003 di main memory dengan alamat940 di taruh di accumulator dgn pc counter berisikan alamat instruksi 300.

3)  control unit mengambil data 5941 di main memory dengan alamat 301 dan di replace di cpu register dgn pc counter berisikan alamat instruksi 301.

4)  di accumulator data 0003 di tambah dengan data 0002 di alamat 941 sehingga jumlah data menjadi 0005 di accumulator dgn pc  counter beralamatkan instruksi  301.

5)  kemudian data 2941 di main memory dgn alamat 302 oleh control unit akan di kirim ke cpu register pc counter berisikan alamat instruksi 302.

6) kemudian dari accumulator oleh control unit data 0005 di bawa ke main memory ke alamat 941 data di replace yang tadinya 0002 menjadi 0005 dengan pc counter alamat instruksi 302

Referensi

https://sawitri8580.wordpress.com/category/sistem/struktur-interkoneksi-bus/

http://nhunhea.blogspot.co.id/2013/05/struktur-interkoneksi.html?m=1

http://akasrana.blogspot.co.id/2014/08/struktur-interkoneksi.html?m=1

http://wahyu97-blog.blogspot.co.id/2014/11/penjelasan-tentang-struktur-dan.html?m=1

http://senyumpena-almuya.blogspot.co.id/2016/09/interkoneksi-struktur-dan-interkoneksi.html?m=1

http://arhiefafatinna98.blogspot.co.id/2015/07/struktur-dan-interkoneksi-bus.html?m=1
https://hutriiitriii.wordpress.com/2014/10/06/contoh-eksekusi-program/
http://a114308201005201.blogspot.co.id/2011/11/siklus-eksekusi-program.html?m=1

http://infoteknik-informatika.blogspot.co.id/2014/10/siklus-eksekusi-program.html?m=1