INPUT DAN OUTPUT
Dalam dunia teknologi
komputer ada istilah input dan output yang sering terdengar ditelinga kita. Input
dan output atau dikenal dengan lambang I/O ini termasuk bagian sistem
mikroprosesor yang digunakan untuk menghubungkan komputer dengan perangkat
luar, misalnya keyboard, mouse, printer, monitor, dll. Namun, apakah kita sudah
mengetahui apa pengertian input dan output pada komputer? Mari kita ulas
mengenai pengertian/definisinya secara sederhana terlebih dahulu.
Pengertian
Input pada Komputer
Input adalah (masukkan) unit/perangkat
luar yang dipasang sesuai dengan slot atau portnya masing-masing untuk
memasukkan atau mentransfer data dari luar ke dalam mikroprosesor untuk di
proses dan diterjemahkan secara digital. Perangkat input yang biasanya memberi
masukkan pada komputer seperti mouse dan keyboard. Dengan adanya sistem input
pada komputer ini membantu kita untuk melakukan pengetikan dan menggerakkan
kursor dengan lancar.
Pengertian
Output pada Komputer
Output adalah (keluaran) unit/perangkat
luar yang digunakan untuk menampilkan atau menerjemahkan data yang keluar dari
mikroprosesor komputer. Perangkat luar yang menangkap output dari sistem
mikroprosesor ini misalnya data digital yang ditampilkan pada layar monitor,
atau data script yang dicetak pada printer dan sebagainya.
Fungsi
Input Device dan Output Device
Fungsi input device pada komputer
adalah untuk menerima masukkan data dari perangkat luar yang disambungkan
menuju mikroprosesor dan diterjemahkan menjadi sebuah informasi. Data input
device yang masuk ke mikroprosesor bisa berupa data signal input atau data
maintance input. Signal input berupa data yang masuk ke mikroprosesor dan
maintance input berupa program yang dipakai untuk menerjemahkan data signal
input. Contoh perangkat input device atau unit input device adalah keyboard,
mouse, scanner, webcam, microphone, CD, hardisk dan lain-lain.
Fungsi output device pada komputer
adalah untuk menerima keluaran data dari mikroprosesor CPU komputer yang telah
diterjemahkan sehingga dapat berupa gambar, tulisan, suara dan sebagainya.
Contoh perangkat o utput device yang biasanya digunakan untuk
menerima hasil olahan komputer seperti printer, monitor, speaker, dan
sebagainya.
Sedikit
kesimpulan yang dapat diambil dari penjelasan pengertian input dan output pada
komputer ini adalah keduanya saling terikat dan tidak terlepaskan. Input dan
Output (I/O) adalah suatu kesatuan sistem yang ada pada komputer, alat yang
paling penting dalam membantu proses input dan output ini adalah mikroprosesor.
Mikroprosesor merupakan central processing unit (CPU) yang dibuat dari
transistor mini dan kumpulan sirkuit yang terintegrasi semikonduktor. Dengan
bantuan alat ini, proses input device dan output device dapat terlaksana dengan
lancar.
Pembahasan
Input/Output Lanjutan
Selain prosesor dan
satu set modul memori, elemen kunci ketiga dari sistem komputer adalah
seperangkat I/O modul. Setiap modul interface ke sistem bus atau switch sentral
dan kontrol satu atau lebih perangkat periferal. Modul I/O bukan hanya satu set
konektor mekanik yang kawat perangkat ke sistem bus.
Sebaliknya, modul I/O
berisi logika untuk melakukan fungsi komunikasi antara perifer dan bus. Pembaca
mungkin bertanya-tanya mengapa seseorang tidak menghubungkan perangkat secara
langsung ke bus sistem. Alasannya adalah sebagai berikut:
• Ada
berbagai macam periferal dengan berbagai metode operasi.
• Kecepatan
transfer data dari peripheral sering jauh lebih lambat dibandingkan dengan memori
atau prosesor. Dengan demikian, tidak praktis untuk menggunakan bus sistem
berkecepatan tinggi untuk berkomunikasi secara langsung dengan perangkat a.
• Di
sisi lain, tingkat transfer data dari beberapa periferal lebih cepat dari bahwa
dari memori atau prosesor. Sekali lagi, ketidakcocokan akan menyebabkan inefisiensi
jika tidak dikelola dengan baik.
• Periperal
sering menggunakan format data yang berbeda dan panjang kata dari komputer yang mereka terpasang.
EXTERNAL
DEVICES
I/O operasi dilakukan
melalui berbagai macam perangkat eksternal yang menyediakan sarana pertukaran
data antara lingkungan eksternal dan komputer. Perangkat eksternal menempel ke
komputer dengan link ke modul I/O (Gambar 7.1). link tersebut digunakan untuk
bertukar kontrol, status, dan data antara modul I/O dan perangkat eksternal. Perangkat
eksternal yang terhubung ke modul I/O sering disebut sebagai perangkat
periferal atau, sederhana,
periferal. Kami secara
luas dapat mengklasifikasikan perangkat eksternal ke dalam tiga kategori:
• Manusia dibaca: Cocok untuk berkomunikasi
dengan pengguna komputer
• Mesin dibaca: Cocok untuk berkomunikasi
dengan peralatan
• Komunikasi: Cocok untuk berkomunikasi dengan
perangkat jarak jauh
Gambar 7.1 Generic Model I/O Modul
Contoh perangkat yang
dapat dibaca manusia adalah display terminal video (VDT) dan printer. Contoh
perangkat mesin-dibaca bersifat magnetis disk dan tape sistem, dan sensor dan
aktuator, seperti yang digunakan dalam aplikasi robotika. Dari sudut pandang
fungsional, perangkat ini merupakan bagian dari hirarki memori, dan
penggunaannya. Dari sudut pandang struktural, perangkat ini dikendalikan oleh I/O
modul perangkat komunikasi memungkinkan komputer untuk bertukar data dengan
remote perangkat, yang mungkin menjadi perangkat yang dapat dibaca manusia,
seperti terminal, perangkat machinereadable, atau bahkan komputer lain.
Antarmuka untuk modul I/O
adalah dalam bentuk kontrol, data, dan status sinyal. sinyal kontrol menentukan
fungsi perangkat akan melakukan, seperti mengirim data ke modul I/O (INPUT atau
READ), menerima data dari modul I/O (OUTPUT atau MENULIS), status laporan, atau
melakukan beberapa fungsi kontrol tertentu ke perangkat (misalnya, posisi
kepala disk). Data yang berupa satu set bit untuk menjadi dikirim atau diterima
dari modul I/O. sinyal Status menunjukkan keadaan alat. Contohnya adalah READY
/ NOT-READY untuk menunjukkan apakah perangkat siap untuk transfer data.
DISK DRIVE
Sebuah disk drive
berisi elektronik untuk data bertukar, kontrol, dan sinyal Status dengan modul I/O
ditambah elektronik untuk mengendalikan disk membaca mekanisme / write. Dalam
disk tetap kepala, transduser mampu mengkonversi antara pola magnetik pada permukaan
disk bergerak dan bit di perangkat penyangga (Gambar 7.2).
Sebuah disk
bergerak-kepala juga harus dapat menyebabkan lengan disk untuk memindahkan
radial dan di seluruh permukaan disk.
Fungsi utama atau persyaratan untuk I/O modul
jatuh ke berikut kategori:
• Kontrol dan waktu
• Komunikasi Processor
• Komunikasi Perangkat
• penyangga data
• Kesalahan deteksi
Selama periode waktu,
prosesor dapat berkomunikasi dengan satu atau lebih perangkat eksternal dalam
pola yang tak terduga, tergantung pada kebutuhan program untuk I/O.
I/O MODULES
Modul Fungsi
Fungsi utama atau
persyaratan untuk I/O modul dibagi berdasarkan beberapa kategori, sebagai
berikut:
• Kontrol dan waktu
• Komunikasi Processor
• Komunikasi Perangkat
• penyangga data
• Kesalahan deteksi
Selama periode waktu,
prosesor dapat berkomunikasi dengan satu atau lebih perangkat eksternal dalam
pola yang tak terduga, tergantung pada kebutuhan program untuk I/O. Sumber daya
internal, seperti memori utama dan sistem bus, harus dibagi antara sejumlah
kegiatan, termasuk data I/O. Dengan demikian, fungsi I/O meliputi kontrol dan
persyaratan waktu, untuk mengkoordinasikan arus lalu lintas antara intern
sumber daya dan perangkat eksternal. Misalnya, kendali transfer data dari
perangkat eksternal untuk prosesor mungkin melibatkan urutan langkah berikut:
1. Prosesor
menginterogasi modul I/O untuk memeriksa status terlampir alat.
2. Modul
I/O mengembalikan status perangkat.
3. Jika
perangkat operasional dan siap untuk mengirimkan, prosesor meminta transfer
data, dengan menggunakan perintah ke modul I/O.
4. Modul
I/O memperoleh unit data (misalnya, 8 atau 16 bit) dari perangkat eksternal.
5. Data
ditransfer dari modul I/O ke prosesor.
I/O MODUL
STRUKTUR
I/O modul bervariasi
dalam kompleksitas dan jumlah perangkat eksternal yang mereka kontrol. Kami
akan mencoba hanya deskripsi yang sangat umum di sini. (Satu tertentu
perangkat, Intel 82C55A, dijelaskan dalam Gambar 7.3 menyediakan umum diagram
blok dari modul I/O. Modul ini menghubungkan ke seluruh komputer melalui
serangkaian garis sinyal (misalnya, jalur bus sistem). Data yang ditransfer ke
dan dari modul yang buffered dalam satu atau lebih register data. Mungkin juga
ada satu atau lebih register status itu memberikan informasi status. Sebuah
register status mungkin juga fungsi sebagai kontrol register, untuk menerima
informasi kontrol rinci dari prosesor. Logika dalam modul berinteraksi dengan
prosesor melalui satu set kontrol baris. prosesor menggunakan garis kontrol
untuk mengeluarkan perintah ke modul I/O. Beberapa garis kontrol dapat
digunakan oleh modul I/O (misalnya, untuk arbitrase dan sinyal status). Modul
ini juga harus mampu mengenali dan menghasilkan alamat terkait dengan perangkat
itu kontrol. Setiap modul I/O memiliki alamat yang unik atau, jika ia
mengendalikan lebih dari satu perangkat eksternal, seperangkat unik alamat.
Akhirnya, I/O modul berisi logika khusus untuk antarmuka dengan masing-masing
perangkat yang mengontrol.
PROGRAMMED I/O
Tiga teknik yang
mungkin untuk operasi I/O. Dengan diprogram I/O, data dipertukarkan antara
prosesor dan modul I/O. Prosesor mengeksekusi program yang memberikan kontrol
langsung dari operasi I/O, termasuk status perangkat penginderaan, mengirim
membaca atau menulis perintah, dan mentransfer data. Ketika prosesor masalah
perintah ke modul I/O, itu harus menunggu sampai operasi I/O selesai. Jika
prosesor lebih cepat dari modul I/O, ini boros waktu prosesor.
Dengan I/O, prosesor
mengeluarkan perintah I/O interrupt-driven, terus melaksanakan instruksi lain,
dan terganggu oleh modul I/O ketika yang terakhir telah selesai pekerjaannya.
INTERRUPT-DRIVEN
I/O
Masalah dengan
diprogram I/O adalah bahwa prosesor harus menunggu waktu yang lama untuk modul
I/O perhatian siap untuk baik penerimaan atau transmisi data. prosesor, sambil
menunggu, harus berulang kali menginterogasi status I/O modul. Akibatnya,
tingkat kinerja seluruh sistem parah terdegradasi. Alternatif adalah untuk
prosesor untuk mengeluarkan perintah I/O modul dan kemudian pergi untuk
melakukan beberapa pekerjaan yang berguna lainnya. Modul I/O maka akan
mengganggu prosesor untuk meminta layanan ketika siap untuk bertukar data
dengan prosesor. Prosesor kemudian mengeksekusi transfer data, seperti sebelumnya,
dan kemudian dilanjutkannya mantan pengolahan. Mari kita perhatikan bagaimana
ini bekerja, pertama dari sudut pandang modul I/O. Untuk input, modul I/O
menerima perintah BACA dari prosesor. I/O modul kemudian mulai membaca data
dalam dari perifer terkait. Setelah data berada di modul register data, modul
sinyal interupsi ke prosesor melalui jalur kontrol. modul kemudian menunggu
sampai data yang diminta oleh prosesor. Ketika permintaan dibuat, modul
menempatkan data pada bus data dan kemudian siap untuk I/O operasi lain.
interupsi Pengolahan. Ketika suatu I/O
device melengkapi operasi I/O, mengikuti urutan kejadian hardware terjadi:
1. Perangkat
mengeluarkan sinyal interupsi ke prosesor.
2. Prosesor
selesai pelaksanaan instruksi saat sebelum menjawab untuk mengganggu.
3. Tes
prosesor untuk interupsi, menentukan bahwa ada satu, dan mengirim sinyal
pengakuan ke perangkat yang mengeluarkan interupsi. pengakuan memungkinkan
perangkat untuk menghapus mengganggu sinyal nya.
4. Prosesor
sekarang perlu mempersiapkan diri untuk mentransfer kontrol ke rutin interupsi.
Untuk memulai, perlu untuk menyimpan informasi yang diperlukan untuk
melanjutkan program saat di titik interupsi. Informasi minimum yang diperlukan
adalah (a) status prosesor, yang terkandung dalam daftar yang disebut kata
status program (PSW), dan (b) lokasi instruksi berikutnya yang akan dieksekusi,
yang terkandung dalam program counter. Ini dapat didorong ke stack sistem
kontrol
5. Prosesor
sekarang memuat program counter dengan lokasi masuknya mengganggu penanganan
program yang akan menanggapi interupsi ini. Bergantung kepada arsitektur
komputer dan sistem operasi desain, mungkin ada satu program; satu program
untuk setiap jenis interrupt; atau satu program untuk masing-masing perangkat
dan setiap jenis interrupt.
6. Pada
titik ini, program counter dan PSW berkaitan dengan terputus Program telah disimpan pada sistem stack.
Namun, ada informasi lain yang dianggap bagian dari "negara" dari
program mengeksekusi. Secara khusus, isi dari prosesor register harus
diselamatkan, karena ini register dapat digunakan oleh interrupt handler. Jadi,
semua nilai-nilai ini, ditambah informasi negara lain, perlu diselamatkan.
7. Interrupt
handler berikutnya memproses interupsi. Ini termasuk pemeriksaan informasi
status yang berkaitan dengan I/O operasi atau peristiwa lain yang menyebabkan
interupsi. Hal ini juga dapat melibatkan mengirimkan perintah tambahan atau
ucapan terima kasih ke perangkat I/O.
8. Ketika
pengolahan interupsi selesai, nilai-nilai register yang disimpan akan diambil
dari tumpukan dan dikembalikan ke register.
9. Tindakan
terakhir adalah untuk mengembalikan PSW dan program counter nilai-nilai dari
stack. Akibatnya, instruksi berikutnya yang akan dieksekusi akan dari
sebelumnya Program terganggu. Perhatikan bahwa penting untuk menyimpan semua
informasi negara tentang terputus Program untuk memulai kembali nanti. Hal ini
karena interupsi yang tidak rutin yang disebut dari program ini. Sebaliknya,
interrupt dapat terjadi setiap saat dan karena itu setiap titik dalam
pelaksanaan program pengguna. kejadiannya tidak dapat diprediksi. Memang,
seperti kita akan melihat dalam bab berikutnya, dua program mungkin tidak
memiliki kesamaan apa pun dan mungkin milik dua pengguna yang berbeda.
DIRECT MEMORY
ACCESS
Kerugian dari
Programmed dan Interrupt-Driven I/O Interrupt-driven I/O, meskipun lebih
efisien daripada sederhana diprogram I/O, masih membutuhkan intervensi aktif
dari prosesor untuk mentransfer data antara memori dan modul I/O, dan transfer
data harus melintasi jalan melalui prosesor. Dengan demikian, baik
bentuk-bentuk I/O menderita dua kelemahan yang melekat:
1. Tingkat
transfer I/O dibatasi oleh kecepatan yang prosesor dapat menguji dan layanan
perangkat.
2. Prosesor
ini diikat dalam mengelola transfer I/O; sejumlah instruksi harus dijalankan
untuk setiap I/O Transfer. Ada sedikit dari trade-off antara dua kelemahan ini.
Pertimbangkan transfer blok data. Menggunakan sederhana diprogram I/O, prosesor
ini didedikasikan untuk tugas I/O dan dapat memindahkan data pada tingkat yang
agak tinggi, pada biaya melakukan tidak ada lagi. Interupsi I/O membebaskan
prosesor sampai batas tertentu dengan mengorbankan transfer rate I/O. Namun
demikian, kedua metode memiliki dampak yang merugikan pada kedua Kegiatan prosesor
dan I/O transfer rate. Ketika volume besar data yang harus dipindahkan, teknik
yang lebih efisien adalah diperlukan: akses memori langsung (DMA).
Fungsi DMA:
Yaitu melibatkan modul
tambahan pada sistem bus. DMA modul (Gambar 7.11) mampu meniru prosesor dan,
memang, dari mengambil alih kontrol dari sistem dari prosesor. Perlu melakukan
ini untuk mentransfer data ke dan dari memori atas sistem bus. Untuk tujuan
ini, modul DMA harus
menggunakan bus hanya
ketika prosesor tidak membutuhkannya, atau harus memaksa prosesor untuk
menangguhkan operasi sementara. Teknik yang terakhir adalah lebih umum dan
disebut sebagai siklus mencuri, karena modul DMA berlaku mencuri siklus bus.
Ketika prosesor ingin membaca atau menulis sebuah blok data, itu
mengeluarkan perintah ke modul DMA,
dengan mengirimkan ke modul DMA berikut informasi:
• Apakah membaca atau menulis diminta,
menggunakan membaca atau menulis garis kontrol antara prosesor dan modul DMA
• Alamat
perangkat I/O yang terlibat, dikomunikasikan pada baris data
• Lokasi
mulai di memori untuk membaca dari atau menulis ke, dikomunikasikan pada garis
data dan disimpan oleh modul DMA di alamat register
• Jumlah
kata harus dibaca atau ditulis, lagi dikomunikasikan melalui data garis dan
disimpan dalam hitungan register data Prosesor kemudian berlanjut dengan
pekerjaan lain. Ini telah mendelegasikan operasi I/O ini ke modul DMA. Modul
DMA mentransfer seluruh blok data, satu kata pada suatu waktu, langsung ke atau
dari memori, tanpa melalui prosesor. Ketika transfer selesai, modul DMA
mengirim sinyal interupsi ke prosesor. Dengan demikian, prosesor ini terlibat
hanya pada awal dan akhir Transfer
I/O SALURAN
DAN PROSESOR
Evolusi dari I/O Fungsi
Seperti sistem
komputer telah berevolusi, telah terjadi pola meningkatnya kompleksitas dan
kecanggihan komponen individu. Tempat ini lebih jelas daripada dalam fungsi
I/O. Kita telah melihat bagian dari evolusi itu. Evolusi langkah dapat
diringkas sebagai berikut:
1. CPU
langsung mengontrol perangkat periferal. Ini terlihat dalam perangkat
mikroprosesor yang dikendalikan sederhana.
2. Sebuah
controller atau modul I/O ditambahkan. CPU menggunakan diprogram I/O tanpa
menyela. Dengan langkah ini, CPU menjadi agak bercerai dari rincian spesifik
antarmuka perangkat eksternal.
3. konfigurasi
yang sama seperti pada langkah 2 yang digunakan, tapi sekarang interupsi
bekerja.
CPU tidak perlu menghabiskan waktu menunggu operasi I/O
yang akan dilakukan, sehingga meningkatkan efisiensi.
4. Modul
I/O diberikan akses langsung ke memori melalui DMA. Sekarang bisa bergerak blok
data ke atau dari memori tanpa melibatkan CPU, kecuali di awal dan akhir
transfer.
5. Modul I/O ditingkatkan menjadi prosesor
dalam dirinya sendiri, dengan khusus set instruksi disesuaikan untuk I/O. CPU
mengarahkan I O prosesor / untuk mengeksekusi program I/O di memori. I/O
prosesor menjemput dan mengeksekusi petunjuk ini tanpa intervensi CPU. Hal ini
memungkinkan CPU untuk menentukan urutan kegiatan I/O dan menjadi terganggu
hanya ketika seluruh urutan telah dilakukan.
6. Modul I/O memiliki memori lokal sendiri
dan, pada kenyataannya, komputer dalam haknya sendiri. Dengan arsitektur ini,
satu set besar perangkat I/O dapat
dikontrol, dengan keterlibatan CPU minimal. Penggunaan umum untuk
seperti arsitektur telah mengendalikan komunikasi dengan terminal interaktif.
I/O prosesor mengurus sebagian besar tugas yang terlibat dalam mengendalikan
terminal.
Demikianlah Sekilas
Pembahasan mengenai Input dan Output Device beserta penjelasan dan contohnya. Tulisan
ini disadur dari sumber: Computer Organization and Architecture
Designing for Performance, William Stallings. Kurang lebiih nya saya
mohon maaf.. trimakasih kunjungannya, Semoga Bermanfaat .
Hormat Saya:
~ Leonard Deswin H.
Pardede
