SISTEM BUS

1. A.       Pengertian Sistem Bus

 

            Bus adalah jalur komunikasi yang dibagi pemakai suatu set kabel tunggal yang digunakan untuk menghubungkan berbagai subsistem. Karakteristik penting sebuah bus adalah bahwa bus merupakan media transmisi yang dapat digunakan bersama. Sistem komputer terdiri dari sejumlah bus yang berlainan yang menyediakan jalan antara dua buah komponen pada bermacam-macam tingkatan hirarki sistem komputer.

Suatu komputer tersusun atas beberapa komponen penting seperti CPU, memori, perangkat Input/Output. Setiap komputer saling berhubungan membentuk kesatuan fungsi.

Sistem bus adalah penghubung bagi keseluruhan komponen komputer dalam menjalankan tugasnya. Transfer data antar komponen komputer sangatlah mendominasi kerja suatu komputer. Data atau program yang tersimpan dalam memori dapat diakses dan dieksekusi CPU melalui perantara bus, begitu juga kita dapat melihat hasil eksekusi melalui monitor juga menggunakan system bus.

Satu bus berisi satu jalur, bus biasanya berbentuk jalur-jalur parallel PCB, ribbon cables, strip connectors (ditemui dalam motherboard), kumpulan kabel.

Bus yang biasa dipakai, yaitu :

• Single bus : Bus dengan hanya 1 jalur saja
• Multiple bus :Bus dengan jalur lebih dari satu

Sistem bus yang ada pada komputer, yaitu :

• Control bus : Jalur tempat mengirimkan intruksi atau perintah
• Address bus : Jalur tempat mengkodean / pengalamatan dari sebuah proses
• Data Bus : Jalur pengiriman data

 

1. B.        Cara Kerja Sistem Bus

 

            Pada sistem komputer yang lebih maju, arsitektur komputernya  akan  lebih kompleks, sehingga untuk meningkatkan  performa, digunakan beberapa buah bus. Tiap bus merupakan jalur data antara beberapa device yang berbeda. Dengan cara ini RAM, Prosesor, GPU (VGA AGP) dihubungkan oleh bus utama berkecepatan tinggi yang lebih dikenal dengan nama FSB (Front Side Bus) . Sementara perangkat lain yang lebih lambat dihubungkan oleh bus yang berkecepatan lebih rendah yang terhubung dengan bus lain yang lebih cepat sampai ke bus utama. Untuk komunikasi antar bus ini digunakan sebuah bridge.

 

1. C.        Jenis – Jenis Bus

Berdasar jenis busnya, bus dapat dibedakan menjadi bus yang khusus menyalurkan data tertentu, contohnya paket data saja, atau alamat saja, jenis ini disebut Dedicated Bus. Namun apabila bus yang dilalui informasi yang berbeda baik data, alamat, dan sinyal kontrol dengan metode multipleks data maka bus ini disebut Multiplexed Bus.

Kekurangan multiplexed bus adalah hanya memerlukan saluran sedikit sehingga menghemat tempat tapi kecepatan transfer data menurun dan diperlukan mekanisme yang komplek untuk mengurai data yang telah dimultipleks. Sedangkan untuk dedicated bus merupakan kebalikan dari multipexed bus.

 

1. D.       Struktur Bus

Sebuah bus sistem terdiri dari 50 hingga 100 saluran yang terpisah. Masing-masing saluran ditandai dengan arti dan fungsi khusus. Walaupun terdapat sejumlah rancangan bus yang berlainan, fungsi saluran bus dapat diklasifikasikan menjadi tiga kelompok, yaitu saluran data, saluran alamat, dan saluran kontrol. Selain itu, terdapat pula saluran distribusi daya yang memberikan kebutuhan daya bagi modul yang terhubung.

 

 

 

 

 

Interkoneksi Bus

 

1. a.    Saluran Data

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.

1. b.   Saluran Alamat

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.

1. c.    Saluran Kontrol

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.

Beberapa sistem bus yang terdapat pada komputer, yaitu:

v   Synchronous Bus

Dalam synchronous bus, semua perangkat mendapatkan informasi

timing dari jalur clock bersama. Pulsa yang berjarak setara pada jalur ini mendefinisikan waktu yang setara. Dalam bentuk yang paling sederhana suatu synchronous bus, tiap interval ini merupakan suatu bus cycle dimana satu transfer data. Skema semacam itu diilustrasikan pada gambar berikut, jalur alamat dan data ada gambar.

Transfer Multiple-Cycle

Skema yang di deskripsikan pada gambar tersebut menghasilkan desain sederhana untuk antar muka perangkat. Akan tetapi, skema tersebut memiliki beberapa keterbatasan.

Untuk megatasi keterbatasan ini, kebanyakan bus menggabungkan sinyal kontrol yang menyatakan respon dari perangkat tersebut. Sinyal ini memberitahu master bahwa slave telah mengenali alamatnya dan telah siap untuk berpartisipasi dalam operasi data transfer. Bus tersebut juga memungkinkan untuk mengatur durasi periode data transfer untuk menyesuaikan dengan kebutuhan perangkat yang berpartisipasi.

v  Asynchronous Bus

Pada asynchronous bus untuk mengontrol transfer data pada bus berdasar pada penggunaan handshake antara master dan slave. Konsep handshake adalah generealisasi dari ide sinyal Slave-ready. Clock umum digantikan dengan dua jalur control timing, Master-ready dan Slave-ready. Yang pertama dinyatakan oleh master untuk mengindikasikan telah siap melakukan transaksi, dan yang kedua adalah respon dari Slave.

Pada suatu desain tertentu melibatkan pertukaran antara berbagai faktor seperti:

• Kesederhanaan antar muka perangkat.
• Kemampuan untuk mengakomodasi antar muka perangkat yang menyatakan jumlah jeda yang berbeda.
• Waktu total yang diperlukan untuk transfer bus.
• Kemampuan untuk mendeteksi error yang dihasilkan dari pengalamatan perangkat yang tidak ada atau dari kegagalan antar muka.

v  Sirkuit Antar Muka

Suatu antar muka I/O terdiri dari sirkuit yang diperlukan untuk menghubungkan perangkat I/O ke bus komputer, pada satu sisi antar muka kita memiliki sinyal bus untuk alamat, data, dan kontrol. Pada sisi yang lain kita memiliki jalur data dengan kontrol yang sesuai untuk mentransfer data antar muka dan perangkat I/O. Sisi ini disebut port, yang diklasifikasikan sebagai port paralel dan serial.

Dalam hal port paralel, koneksi antar perangkat dan komputer menggunakan konektor multiple-pin dan kabel dengan banyak kawat, biasanya diatur dalam konfigurasi datar. Sirkuit pada kedua ujung relative sederhana, karena tidak ada kebutuhan untuk mengkovensi antara format serial dan paralel. Pengaturan ini cocok untuk perangkat yang secara fisik dekat dengan komputer. Untuk jarak jauh, persoalan timing skew yang disebutkan sebelumnya membatasi kecepatan penggunaan data. Format serial lebih mudah

dan cost-effective dengan memerlukan kabel yang lebih panjang.

Antar Muka Input Output Standar

• Bus Peripheral Component Interconnect (PCI)
• Bus SCSI (Small Computer System Interface)
• Universal Serial Bus (USB)

v  Port Serial

Sesuai dengan namanya Port Serial melakukan transmisi data pengiriman satu bit per satu waktu, karena sifatnya demikian pegiriman data berjalan agak lambat. Biasanya digunakan untuk mengoneksi piranti seperti : monitor, printer, mouse, modem, PLC (programmable Logic controller), pembaca kartu maknetik dan pembaca barcode.

Port ini sering dinyatakan dengan nama COM. Konektor yang digunakan adalah RS-232C terbatas hanya sampai puluhan dengan 9 pin atau 25 pin.

v  Port Paralel

Port Paralel atau sering disebut port LPT bekerja atas dasar 8 bit perwaktu, cocok untuk pengiriman data dengan cepat, tetapi dengan kabel yang pendek (tidak lebih dari 15 kaki).

Umumnya digunakan untuk printer paralel, harddisk eksternal dan zip drive. Konektor yang digunakan adalah DB-25 yang terdiri dari 25 pin.

v  Transfer Multiple Cycle

Data multiplexing dari Zorro III bus memiliki beberapa keuntungan. Hal ini memungkinkan Zorro III kartu untuk menggunakan konektor 100-pin yang sama sebagai kartu II Zorro, yang menghasilkan setiap slot bus menjadi 32-bit Slot, bahkan jika ada sebuah konektor alternatif in-line dengan salah satu atau semua slot sistem, konektor alternatif saat ini meliputi Video Amiga dan PC-AT (sekarang kadang-kadang disebut ISA, untuk Arsitektur Standar Industri, sekarang bahwa pada dasarnya di luar kendali IBM) konektor yang kompatibel. Desain ini juga membuat implementasi bus controller untuk sistem seperti A3000 sederhana. Dan itu dapat menyebabkan biaya yang lebih rendah untuk Zorro III PICs dalam banyak kasus.

Kerugian utama dari bus multiplexing adalah bahwa multiplexing kaleng buang waktu. Waktu akses alamat yang sama untuk multiplexing dan non-multiplexing bus, tetapi karena waktu multiplexing, Zorro III PICs harus menunggu sampai data waktu untuk menegaskan data, yang menempatkan batas tetap seberapa cepat data dapat berlaku. Siklus III Zorro transfer Beberapa adalah Modus khusus dirancang untuk memungkinkan bus untuk mendekati kecepatan dari non-multiplexing desain. Mode ini sangat efektif untuk kecepatan tinggi transfer antara memori dan I / O kartu.

Seperti namanya, Beberapa siklus transfer merupakan perpanjangan dari siklus penuh dasar yang menghasilkan beberapa 32-bit transfer. Dimulai dengan siklus alamat normal penuh fase transaksi, di mana bus master drive alamat 32-bit dan menegaskan sinyal FCS. Seorang guru yang mampu mendukung Siklus transfer Beberapa juga akan menegaskan MTCR pada saat yang sama waktu sebagai FCS. Budak mengunci alamat dan merespon dengan menegaskan Slaven line. Jika mampu transfer beberapa, itu akan
juga menegaskan  MTACK, menunjukkan ke bus master bahwa itu mampu perpanjang siklus. Jika salah satu MTCR / MTACK ditiadakan untuk siklus, siklus yang akan menjadi dasar siklus penuh.

Dengan asumsi jabat tangan mentransfer beberapa berjalan melalui, beberapa siklus
terus terlihat mirip dengan siklus dasar menjadi fase data. Bus master menegaskan DOE (mungkin dengan menulis data) dan sesuai  DSN, maka budak merespon dengan DTACK (mungkin dengan membaca data di waktu yang sama) , seperti biasa. Setelah ini, bagaimanapun, siklus ini karakter perubahan. Alih-alih mengakhiri siklus dengan meniadakan FCS, DSN, dan DOE, master meniadakan DSN dan MTCR, tetapi tetap mempertahankan
FCS dan DOE. Budak terus menegaskan  Slaven, dan bus masuk ke dalam apa yang disebut siklus pendek.

Siklus pendek dimulai dengan bus master mengemudi alamat orde rendah
baris A7-A2, ini adalah alamat non-multiplexing dan dapat mengubah tanpa fase alamat baru yang diperlukan (ini pada dasarnya adalah halaman modus, akses sepenuhnya acak pada halaman ini 256-byte). Garis BACA mungkin juga mengubah saat ini. Master kemudian akan menegaskan MTCR untuk menunjukkan kepada budak bahwa siklus pendek mulai. Untuk membaca, yang sesuai DSN yang dinyatakan bersamaan dengan MTCR, untuk menulis, data dan  DSN yang menegaskan sedikit setelah MTCR. Budak akan memasok data untuk
berbunyi, kemudian menegaskan  DTACK, dan bus akan mengakhiri siklus pendek
dan mulai menjadi baik siklus pendek yang lain atau siklus penuh, tergantung pada
handshaking beberapa siklus yang telah terjadi.

Pertanyaan apakah siklus berikutnya akan menjadi siklus penuh atau pendek
siklus dijawab oleh arbitrase siklus ganda. Jika master tidak bisa mempertahankan lain siklus pendek, itu akan meniadakan FCS dan DOE bersama dengan MTCR pada akhir siklus pendek saat ini, mengakhiri siklus penuh juga. Sang guru selalu sampel negara MTACK pada jatuh
tepi MTCR. Jika seorang budak tidak dapat mendukung siklus pendek tambahan,
meniadakan  MTACK satu siklus pendek dari waktu ke depan. Pada singkat berikut
siklus, master bus akan melihat bahwa tidak ada siklus lebih pendek dapat ditangani oleh
budak, dan sepenuhnya mengakhiri siklus pengalihan beberapa kali terakhir ini siklus pendek dilakukan.

PICS tidak mutlak diperlukan untuk mendukung siklus transfer Beberapa, meskipun adalah fitur yang sangat dianjurkan, terutama untuk papan memori. Dan tentu saja, semua PICs harus bertindak cerdas tentang siklus seperti pada bus, kartu tidak meminta atau mengakui setiap Siklus transfer Beberapa hal tidak dapat mendukung.

1. E.      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, FuturaBus+, FireWire, dan lain-lain. Semua memiliki keunggulan, kelemahan, harga, dan teknologi yang berbeda sehingga akan mempengaruhi jenis-jenis penggunaannya.

ü  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.

ü  Bus ISA

Industri computer 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.

ü  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 meranccang bus untuk peralatan I/O berkecepatan rendah. Standar yang dihasilakan dinamakan Universal Standard Bus (USB).

ü  Bus SCSI

Small Computer System Interface (SCSI) adalah perangkat peripheral eksternal yang dipo[ulerkan oleh macintosh pada tahun 1984. SCSI merupakan interface standar untuk drive CD-ROM, peralatan audio, hard disk, dan perangkat penyimpanan eksternal berukuan besar. SCSI menggunakan interface paralel dengan 8,16, atau 32 saluran data.

• Arbitrasi Bus

Beberapa modul dapat mengendalikan bus, dan setiap saat hanya satu modul yang dapat mengendalikan. Terdapat 2 arbitrasi :

a)      Arbitrasi Centralised

• Ada satu hardware device yg mengendalikan akses bus
• Bisa berupa bagian dari CPU atau terpisah

b)      Arbitrasi Distributed

• Setiap module dapat meng-klaim bus
• Setiap modules memiliki Control logic

• Bus PCI

• Jalur yang harus ada pada Bus PCI :
  • Jalur System
  • Address & Data
  • Interface Control
  • Arbitrasi
  • Error lines

• Jalur tambahan pada Bus PCI :
  • Interrupt lines
  • Cache support
  • 64-bit Bus Extension
  • JTAG/Boundary Scan

 

 

 

Bus Traditional

 

 

 

High Performance Bus

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Mengenal lebih dekat dengan konsep program dan program
Program adalah penghungung antara komponen logik yang telah dikonfigurasi dengan tujuan untuk melakukan proses operasi aritmatika dan logik. Alasan dibuatnya program :

• Peralatan yang diprogram dengan kumpulan komponena elektronik tidak fleksibe
• Program mampu melakukan multi tasking
• Lebih mudah menambahkan perintah baru pada program daripada menambahkan komponen elektronika baru pada device yang ada

Komponen yang diperlukan untuk dapat menjalankan suatu program
Control Unit (CU) dan Arithmetic and Logic Unit (ALU) membentuk Central Processing Unit (CPU). Intruksi yang masuk dan keluar melalui perangkat I/O diperlukan media penyimpan sementara untuk menyimpan intruksi – Memori.

Komponen komputer

 

Siklus intruksi

Terdapat 2 siklus intruksi, yaitu : Fetch Cycle dan Execute Cycle

 

Fetch Cycle

Program Counter berisikan alamat intruksi selanjutnya yang akan dijalankan

Memori akan mengambil intruksi di memori sesuai dengan alamat yang ditunjuk Program Counter Intruksi akan dimasukkan kedalam Instruction Register Prosesor akan melakukan tindakan yang diperlukan.

Execute Cycle

• Processor-memory
• Transfer data antara CPU dengan main memory
• Processor I/O
• Transfer data antara CPU dengan I/O module
• Data processing
• Operasi arithmetic dan logical pada data tertentu
• Control
• Mengubah urutan operasi
• Jump

Intrupsi

1. A.     Siklus Intrupsi

Proses intrupsi masuk kedalam siklus intruksi, yang kemudian dipersiksa oleh prosesor, prosesor akan menunda eksekusi program yang sedang / akan berjalan, context program yang ditunda akan disimpan, prosesor akan set alamat intruksi ke alamat intrupsi, setelah intrupsi selesai, prosesor akan mengembalikan context dan melanjutkan program yang tertunda

Intrupsi banyak.

1. B.      Disable interrupts

• Processor akan mengabaikan interrupt berikutnya
• Interrupts tetap akan diperiksa setelah interrupt ynag pertama selesai dilayani
• Interrupts ditangani dalam urutan sesuai datangnya

1. C.      Define priorities

• Low priority interrupts dapat di interrupt oleh higher priority interrupts
• Setelah higher priority interrupt selesai dilayani, akan kembali ke interrupt sebelumnya.

Sambungan

1. 1.      Sambungan Memori

• Menerima dan mengirim data
• Menerima addresses
• Menerima sinyal kendali: Read, Write, dan Timing

Sambungan Input/Output

1. Serupa dengan sambungan memori
2. Output
   • Menerima data dari Komputer
   • Mengirimkan data ke peripheral
3. Input
4. Mengirimkan sinyal interrupt

• Menerima data dari peripheral
• Mengirimkan data ke komputer

5. Menerima sinyal kendali dari Komputer
6. Mengirimkan sinyal kendali ke peripherals
7. Menerima address dari komputer

Sambungan CPU

1. Membaca instruksi dan data
2. Menuliskan data (setelah diproses)
3. Mengirimkan sinyal kendali ke unit-unit lain
4. Menerima (& menanggapi) interrupt