TUGAS ARSITEKTUR KOMPUTER

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