Tugas 3

 Struktur Antar Hubungan Bus dan Berikan Contohnya

      Sistem komputer terdiri dari sejumlah bus yang berlainan yang menyediakan jalan antara dua buah komponen pada bermacam-macam tingkatan hirarki sisterm komputer. Sebuah bus yang menghubungkan komponen-komponen utama komputer (CPU, memori, input/output) disebut bus sistem. Struktur interkoneksi komputer yang umum didasarkan pada penggunaan satu bus sistem atau lebih.Secara umum, I/O Hardware terdapat beberapa jenis seperti device penyimpanan(disk,tape) transmission device (network card, modem), dan human-interface device (screen, keyboard, mouse). Device tersebut dikendalikan oleh instruksi I/O. Alamat-alamat yang dimiliki oleh device akan digunakan oleh direct I/O instruction dan memory-mapped I/O. Beberapa konsep yang umum digunakan ialah port, bus (daisy chain/ shared direct access), dan controller  (host adapter).

• Port adalah koneksi yang digunakan oleh device untuk berkomunikasi dengan mesin.
• Bus adalah koneksi yang menghubungkan beberapa device menggunakan kabel-kabel.
• Controller adalah alat-alat elektronik yang berfungsi untuk mengoperasikan port, bus, dan device.

Apa itu Sistem Bus?

      Sistem Bus merupakan lintasan komunikasi yang menghubungkan dua atau lebih komponen computer dan sebagai media transmisi yang dapat digunakan bersama oleh sejumlah perangkat yang terhubung padanya. Diperlukan aturan main agar tidak terjadi tabrakan data atau kerusakan data yang ditransmisikan. Walaupun digunakan bersama namun dalam satu waktu hanyaada sebuah perangkat yang dapat menggunakan bus. Berikut adalah macam – macam system bus pada computer :

A.  Saluran Data ( Data Bus )

      Saluran data memberikan lintasan bagi perpindahan data antara dua modul sistem. Saluran ini secara kolektif disebut bus data. Umumnya bus data terdiri dari 8, 16, 32 saluran, jumlah saluran diakitakan denang lebar bus data. Karena pada suatu saat tertentu masing-masing saluran hanya dapat membawa 1 bit, maka jumlah saluran menentukan jumlah bit yang dapat dipindahkan pada suatu saat. Lebar bus data merupakan faktor penting dalam menentukan kinerja sistem secara keseluruhan. Misalnya, bila bus data lebarnya 8 bit, dan setiap instruksi panjangnya 16 bit, maka CPU harus dua kali mengakses modul memori dalam setiap siklus instruksinya.

B.  Saluran Alamat ( Address Bus )

      Saluran alamat digunakan untuk menandakan sumber atau tujuan data pada bus data. Misalnya, bila CPU akan membaca sebuah word data dari memori, maka CPU akan menaruh alamat word yang dimaksud pada saluran alamat. Lebar bus alamat akan menentukan kapasitas memori maksimum sistem. Selain itu, umumnya saluran alamat juga dipakai untuk mengalamati port-port input/outoput. Biasanya, bit-bit berorde lebih tinggi dipakai untuk memilih lokasi memori atau port I/O pada modul.

C.  Saluran Kontrol ( Control Bus )

      Saluran kontrol digunakan untuk mengntrol akses ke saluran alamat dan penggunaan data dan saluran alamat. Karena data dan saluran alamat dipakai bersama oleh seluruh komponen, maka harus ada alat untuk mengontrol penggunaannya. Sinyal-sinyal kontrol melakukan transmisi baik perintah maupun informasi pewaktuan diantara modul-modul sistem. Sinyal-sinyal pewaktuan menunjukkan validitas data dan informasi alamat. Sinyal-sinyal perintah mespesifikasikan operasi-operasi yang akan dibentuk. Umumnya saluran kontrol meliputi : memory write, memory read, I/O write, I/O read, transfer ACK, bus request, bus grant, interrupt request, interrupt ACK, clock, reset.

Contoh-contoh Bus

Banyak perusahaan yang mengembangakan bus-bus antarmuka terutama untuk perangkat peripheral. Diantara jenis bus yang beredar di pasaran saat ini adalah PCI, ISA, USB, SCSI, Future Bus+, FireWire, dan lain-lain. Semua memiliki keunggulan, kelemahan, harga, dan teknologi yang berbeda sehingga akan mempengaruhi jenis-jenis penggunaannya.

1.         Bus ISA

Industri komputer personal lainnya merespon perkembangan ini dengan mengadopsi standarnya sendiri, bus ISA (Industry Standar Architecture), yang pada dasarnya adalah bus PC/AT yang beroperasi pada 8,33 MHz. Keuntungannya adalah bahwa pendekatan ini tetap mempertahankan kompatibilitas dengan mesin-mesin dan kartu-kartu yang ada.

2.         Bus PCI

Peripheral Component Interconect (PCI) adalah bus yang tidak tergantung prosesor dan berfungsi sebagai bus mezzanine atau bus peripheral. Standar PCI adalah 64 saluran data pada kecepatan 33MHz, laju transfer data 263 MB per detik atau 2,112 Gbps. Keunggulan PCI tidak hanya pada kecepatannya saja tetapi murah dengan keping yang sedikit.

PCI memberikan sistem yang lebih baik bagi subsistem I/O berkecepatan tinggi sepertiGraphic Display Adapter, Network Interface Controller, dan Disc Controller.PCI dirancang untuk mendukung bermacam-macam konfigurasi berbasiskan mikroprosesor, baik sistem mikroprosesor tunggal ataupun sistem mikroprosesor jamak. Karena itu PCI memanfaatkan timing synchronous dan polaarbitrasi tersentralisasi untuk memberikan sejumlah fungsi.

3.         Bus USB

Semua perangkat peripheral tidak efektif apabila dipasang pada bus kecepatan tinggi PCI, sedangkan banyak peralatan yang memiliki kecepatan rendah seperti keyboard, mouse, dan printer. Sebagai solusinya tujuh vendor computer (Compaq, DEC, IBM, Intel, Microsoft, NEC, dan Northen Telecom) bersama-sama merancang bus untuk peralatan I/O berkecepatan rendah. Standar yang dihasilkan dinamakan Universal Standard Bus (USB).

4.         Bus SCSI

Small Computer System Interface (SCSI) adalah perangkat peripheral eksternal yang dipopulerkan oleh Macintosh pada tahun 1984. SCSI merupakan interface standar untuk drive CD-ROM, peralatan audio, harddisk, dan perangkat penyimpanan eksternal berukuran besar. SCSI menggunakan interface paralel dengan 8,16 atau 32 saluran data.

5.         Bus P1394 / Fire Wire

Semakin pesatnya kebutuhan bus I/O berkecepatan tinggi dan semakin cepatnya prosesor saat ini yang mencapai 1 GHz, maka perlu diimbangi dengan bus berkecepatan tinggi juga. Bus SCSI dan PCI tidak dapat mencukupi kebutuhan saat ini. Sehingga dikembangkan bus performance tinggi yang dikenal dengan FireWire (P1393 standard IEEE). P1394 memiliki kelebihan dibandingkan dengan interface I/O lainnya, yaitu sangat cepat, murah, dan mudah untuk diimplementasikan. Pada kenyataan P1394 tidak hanya popular pada sistem komputer, namun juga pada peralatan elektronik seperti pada kamera digital, VCR, dan televisi. Kelebihan lain adalah penggunaan transmisi serial sehingga tidak memerlukan banyak kabel.

6.         Future Bus +

Future Bus + adalah standar bus asinkron berkinerja tinggi yang dibuat oleh IEEE dan didasarkan atas:

a.         Tidak tergantung pada arsitektur, prosesor dan teknologitertentu

b.        Memiliki protokol transfer asinkron dasar

c.         Menyediakan dukungan bagi sistem-sistem yang fault tolerantdan memiliki reliabilitas yang tinggi

d.        Menawarkan dukungan langsung terhadap memori berbasiscache yang dapat digunakan bersama

e.         Memberikan definisi transportasi pesan yang kompetibel

Jenis Data

A.  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

B.  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.

C.  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. 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

Metode Arbitrasi

          Di dalam semua sistem kecuali sistem yang paling sederhana, lebih dari satu modul diperlukan untuk mengontrol bus. Misalnya, sebuah modul I/O mungkin diperlukan untuk membaca atau menulis secara langsung ke memori, dengan tanpa mengirimkan data ke CPU. Karena pada satu saat hanya sebuah unit yang akan berhasil mentransmisikan data melalui bus, maka diperlukan beberapa metodi arbitrasi. Bermacam-macam metode secara garis besarnya dapat digolongkan sebagi metode tersentraslisasi dan metode terdistribusi. Pada metode tersentralisasi, sebuah perangkat hardware, yang dikenal sebagai pengontrol bus atau arbitrer, bertanggung jawab atas alokasi waktu pada bus. Mungkin perangkat berbentuk modul atau bagian CPU yang terpisah. Pada metode terdistribusi, tidak terdapat pengontrol sentral. Melainkan, setiap modul terdiri dari access control logic dan modul-modul bekerja sama untuk memakai bus bersama-sama. Pada kedua metode arbitrasi, tujuannya adalah untuk menugaskan sebuah perangkat, baik CPU atau modul I/O, bertindak sebagai master. Kemudian master dapat memulai transfer data (misalnya, membaca atau menulis) dengan menggunakan perangkat-perangkat lainnya, yang bekerja sebagai slave bagi pertukaran data yang khusus ini.

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 bus sehingga memperlambat data.

Gambar 1. 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 2. Arsitektur Bus Jamak Kinerja Tinggi

Kesimpulan

Bus adalah satu lintasan komunikasi yang menghubungkan dua atau lebih perangkat. Ciri utama suatu bus adalah bahwa bus merupakan suatu medium transmisi bersama. Berbagai perangkat yang terhubung ke bus dan suatu sinyal yang di pancarkan oleh tiap perangkat dapat diterima oleh semua perangkat lain yang terhubung ke bus. Jika dua perangkat melakukan transmisi sepanjang periode waktu yang sama, sinyalnya akan tumpang-tindih dan menjadi rusak. Dengan demikian, hanya satu perangkat yang akan berhasil melakukan transmisi pada saat tertentu. Jadi, bus adalah penghubung bagi keseluruhan komponen komputerdalam menjalankan tugasnya.

Komponen komputer yaitu CPU, memori, perangkat Input dan Output. Elemen-elemen rancangan bus terdiri dari jenis bus, metode arbitrase, timing, lebar bus dan jenis transfer data. Jenis bus ada dua yaitu Dedicated dan Multiplexed. Metode arbitrasi juga ada dua yaitu tersentralisasi dan terdistribusi. Timing ada dua yaitu synchronous dan asynchronous.

Contoh-contoh dari bus diantaranya yaitu bus PCI, bus ISA, bus USB, bus SCSI, busP1394 / Fire Wire dan Future Bus+.Semua memiliki keunggulan, kelemahan, harga, dan teknologiyang berbeda sehingga akan mempengaruhi jenis-jenis penggunaannya.

Referensi

• https://ifdesignal396.blogspot.com/2015/12/sistem-bus-dan-hubungan-struktur.html
• https://bayuarista1994.wordpress.com/2014/01/02/jenis-bus-dan-hubungannya-dalam-proses-read-dan-write/
• https://sawitri8580.wordpress.com/sistem-bus/
• https://trimuerisandes.blogspot.com/2014/06/makalah-sistem-bus-organisasi-komputer.html