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 bacis. 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.
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. 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 :
CPU
melakukan pembacaan data maupun instruksi dari memori.
CPU
melakukan penyimpanan atau penulisan data ke memori.
CPU
membaca data dari peripheral melalui modul I/O.
CPU
mengirimkan data ke perangkat peripheral melalui modul I/O.
- I/O ke
Memori atau dari Memori ke I/O
Digunakan
pada sistem DMA.
Interkoneksi Bus
Bus merupakan lintasan komunikasi yang
menghubungkan dua atau lebih perangkat. Umumnya, sebuah bus terdiri dari
sejumlah lintasan komunikasi, atau saluran. Masing-masing saluran dapat
mentransmisikan signal yang menunjukkan biner 1 dan biner 0.
Bus sistem adalah sebuah bus yang menghubungkan komponen-komponen
utama komputer (CPU, memori, I/O).
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.
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
- Meminta
penggunaan bus.
- 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 :
- Semakin
besar delay propagasi untuk mengkoordinasikan penggunaan bus.
- Antrian
penggunaan bus semakin panjang.
- Dimungkinkan
habisnya kapasitas transfer bus sehingga memperlambat data.
gambar arsitektur bus jamak tradisoinal
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
- Bus
berkecepatan tinggi lebih terintegrasi dengan prosesor.
- Perubahan
pada arsitektur prosesor tidak begitu mempengaruhi kinerja bus
Elemen-elemen Rancangan Bus
•Jenis Bus
Saluran bus dapat
dipisahkan menjadi 2 tipe umum :
1.Dedicated
2.Multiplexed
•Metode
Arbitrasi
Macam-macam metode
secara garis besar digolongkan menjadi 2 yaitu :
1.Tersentralisasi
2.Terdistribusi.
•
Timing
Timing berkaitan dengan
cara terjadinya event yang diatur pada bus system, dan dapat dibedakan atas : 1.Synchronous
2.Asynchronous
•Lebar Bus
Semakin lebar bus data, semakin besar bit yang dapat
ditransfer pada suatu saat.
•Jenis Transfer Data
Transfer data yang menggunakan bus di antaranya adalah :
1. Operasi Read
2. Operasi Write
3. Operasi Read Modify Write
4. Operasi Read After Write
5. Operasi Block
Siklus Eksekusi Program
Gambar
diatas memperlihatkan contoh siklus eksekusi sebuah instruksi yang terdiri dari
6 tahap, yaitu :
- Karena
PC (Program Counter) berisi angka 300, maka instruksi yang akan diambil
adalah instruksi yang terletak di memori alamat 300, yaitu instruksi
dengan kode 1940. Instruksi tersebut diambil dari memori kemudian disimpan
di register instruksi (Instruction Register).
- Misalkan
kode 1940 merupakan instruksi dengan kode operasi (Operation Code, opcode)
1, diikuti dengan 940 yang merupakan alamat operand. Opcode 1 berarti
instruksi untuk mengcopy data dari alamat operand (dalam hal ini 940) ke
akumulator. Maka data yang terletak di alamat 940 dicopy ke accumulator
untuk diproses dalam siklus eksekusi ini.
- Setelah
itu isi PC ditambah satu (incremented) sehingga isinya menjadi 301.
Artinya, instruksi berikutnya yang harus diambil dari memori dan
dieksekusi terletak di memori alamat 301, yaitu instruksi dengan kode
5941. Instruksi tersebut mengandung opcode 5 dan alamat operand 941.
- Karena
5 berarti penjumlahan antara isi akumulator dengan isi memori yang
alamatnya diberikan di sebelah angka 5, maka isi akumulator dijumlahkan
dengan isi memori alamat 941. Kemudian hasil penjumlahannya dikembalikan
ke akumulator.
- Setelah
PC ditambah satu, maka isinya menjadi 302, sehingga instruksi berikutnya
yang diambil dari memori adalah 2941, yaitu opcode 2 dan operand.
- Arti
2941 adalah perintah untuk mengcopy isi akumulator ke memori alamat 941.
Bagian-bagian yang ada dalam gambar tersebut
adalah:
Program Counter adalah prosessor yang
didalmnya terdapat alamat instruksi yang sedang dieksekusi pada waktu itu.
Program counter juga menyimpan register yang menunjuk ke instruksi berikutnya
yang harus diambil dan dijalankan.
Instruction Register merupakan tempat
untuk menampung instruksi yang akan dieksekusi.
- Accumulator
secara sederhana merupakan register penyimpanan sementara operand dan
hasil operasi ALU. Namun, memiliki fungsinya yang lebih spesifik
adalah:
·
tempat penympanan sementara hasil suatu
operasi aritmatika atau logika.
·
tempat memasukkan nomor layanan
interupsi, untuk keperluan pemesanan sebuah layanan interupsi.
·
tempat menyimpan bilangan yang dikalikan
dan setengah bagian terkecil dari suatu perkalian.
·
tempat menyimpan setengah bagian
terkecil sebuah bilangan yang akan dibagi dan hasil bagi suatu pembagian.
Referensi
Stallings, William.1998.Organisasi
dan Arsitektur Komputer. Jakarta:PT Prenhallindo.
http://nhunhea.blogspot.co.id/2013/05/struktur-interkoneksi.html
http://lautanilmumahasiswasttpln.blogspot.co.id/2013/11/materi-sistem-bus.html
https://sawitri8580.wordpress.com/sistem-bus/
http://infoteknik-informatika.blogspot.co.id/2014/10/siklus-eksekusi-program.html
http://aetheraion.blogspot.co.id/2014/10/contoh-eksekusi-program.html