Hukum Moore

Hukum Moore adalah salah satu hukum yang terkenal dalam industri mikroprosesor yang menjelaskan tingkat pertumbuhan kecepatan mikroprosesor. Diperkenalkan oleh Gordon E. Moore salah satu pendiri Intel. Ia mengatakan bahwa pertumbuhan kecepatan perhitungan mikroprosesor mengikuti rumusan eksponensial.

Perkembangan teknologi dewasa ini menjadikan HUKUM MOORE semakin tidak Relevan untuk meramalkan kecepatan mikroprossesor. Hukum Moore, yang menyatakan bahwa kompleksitas sebuah mikroprosesor akan meningkat dua kali lipat tiap 18 bulan sekali, sekarang semakin dekat kearah jenuh. Hal ini semakin nyata setelah Intel secara resmi memulai arsitektur prosesornya dengan code Nehalem. Prosesor ini akan mulai menerapkan teknik teknologi nano dalam pembuatan prosesor, sehingga tidak membutuhkan waktu selama 18 bulan untuk melihat peningkatan kompleksitas tapi akan lebih singkat

Akan tetapi, saat ini Hukum Moore telah dijadikan target dan tujuan yang ingin dicapai dalam pengembangan industri semikonduktor. Peneliti di industri prosesor berusaha mewujudkan Hukum Moore dalam pengembangan produknya. Industri material semikonduktor terus menyempurnakan produk material yang dibutuhkan prosesor, dan aplikasi komputer dan telekomunikasi berkembang pesat seiring dikeluarkannya prosesor yang memiliki kemampuan semakin tinggi.

Secara tidak langsung, Hukum Moore menjadi umpan balik (feedback) untuk mengendalikan laju peningkatan jumlah transistor pada keping IC. Hukum Moore telah mengendalikan semua orang untuk bersama-sama mengembangkan prosesor. Terlepas dari alasan-alasan tersebut, pemakaian transistor akan terus meningkat hingga ditemukannya teknologi yang lebih efektif dan efisien yang akan menggeser mekanisme kerja transistor sebagaimana yang dipakai saat ini.

Meskipun Gordon Moore bukanlah penemu transistor atau IC, gagasan yang dilontarkannya mengenai kecenderungan peningkatan pemakaian jumlah transistor pada IC telah memberikan sumbangan besar bagi kemajuan teknologi informasi. Tanpa jasa Moore mungkin kita belum bisa menikmati komputer berkecepatan 3GHz seperti saat

Review :

Pada tahun 1965 Gordon Moore dari Bell Labs mencatatat, jumlah transistor pada sebuah chip meningkat 2X lipat setiap 18-24 bulan.
Karena itu kemudian dia membuat prediksi bahwa:
TEKNOLOGI SEMICONDUKTOR AKAN BERLIPAT DUAKALI KEEFEKTIFITASANNYA SETIAP 18 BULAN (terjemahan )
sekarang kita lihat apa saja yang terus mengikuti Hukum moore:
1. Jumlah transistor
dari Microprosesor INTEL 4004 (2300 Trans.) sampai dengan Pentium IV (42 juta Transistor) terlihat double setiap 2 tahun.
dan diprediksi tahun 2010 akan ada 1 milyar transistor dalam satu chip (mungkin Pentium VI kali ya).
2. Microprocessor
hampir setiap 1,96 tahun keluar microprocessor baru dengan jumlah Transistor 2X lipat.
3. Besarnya Ukuran Die/Chip/Dice
tumbuh 7%/tahun atau 14% per dua tahun (2X lipat setiap 10 tahun)
ini memang agak tidak mengikuti Hukum moore
4. frequensi Clock
dari 4004 (800 kHz) s/d Pentium IV (2.8 GHz), terlihat double setiap 2 tahun (sayang grafiknya gak bisa tak tampilin, tapi bisa dilihat di website Intel)
5. Disipasi Daya
Trend-nya ikut naik seiring perkembangan mikroprosesor, dan ini akan menjadi Major Problem dalam IC Design. karena s/d Pentium IV, power density sudah mencapai 10W/cm2, kalau melihat grafiknya, diperkirakan bisa naik sampai dengan 50W/cm2 (Hot Plate), atau diatas 100W/cm2 (Nuclear Reactor) atau malah 1000W/cm2 (rocket nozzle) pada 2010 keatas.
6. DRAM
berkembang dari tahun 1980 (84 Kbit)/sebesar halaman. kemudian sebesar Buku (lbkr 7000 Kbit), hingga sebesar ensiklopedia, lbkr. 1 jt Kbit/1024MByte (2 jam Audio CD)/30 Sec. HDTV di tahun 2002 sampai diperkirakan dengan melihat grafiknya, bisa sampai sebesar Human memory/human DNA yaitu 64juta KBit (berapa MB?) di thn 2010.
DRAM berkembang 4X lipat setiap 3 Tahun.
7. Cell Phone
dari 48Million (1996)-86M (1997)-162M(1998)-260M (1999) sampai 435M (2000)...atau naik 2X tiap 1 thn

sampai kapan hukum moore akan terus berlaku...

keuntungan dari semua diatas;
1. teknologi menyusut 0.7/generasi
2. tiap generasi dapat mengintegrasikan 2X lebih banyak fungsi per chip sehingga biaya tidak naik
3. Cost of function decrease by 2X
TETAPI
Bagaimana merancang CHIP dengan makin banyak fungsi sementara Engineer Elektronika tidak naik 2X lipat setiap 2 tahun???
bisa kita lihat dari data INTEL
1997 untuk merancang uP (400MHz/13juta Transistor) membutuhkan 210 IC design Engineer.
1997 untuk merancang uP (500MHz/20juta Transistor) membutuhkan 270 IC design Engineer
1999 untuk merancang uP (600MHz/32juta Transistor) membutuhkan 360 IC design Engineer
2002 untuk merancang uP (800MHz/130juta Transistor) membutuhkan 800 IC design Engineer

Sumber : http://dwyprahari.blogspot.com/

»»  READMORE...

Perkembangan Mikroprocesor

1971 : 4004 Microprocessor

Pada tahun 1971 munculah microprocessor pertama Intel ,microprocessor 4004 ini digunakan pada mesin kalkulator Busicom.Dengan penemuan ini maka terbukalah jalan untuk memasukkan kecerdasan buatan pada benda mati. 4004 dirilis dalam kemasan CERDIP 16-kaki pada tanggal 15 November 1971. Adapun orang yang membuat prosesor ini adalah Ted Hoff dan Federico Faggin dari Intel dan MasatoshiShima dari Busicom. Spesifikasinya : Maximum kecepatannya adalah 740 kHz, prosesor ini menggunakan bus 4-bit tunggal dimultiplex untuk mentransfer: Alamat 12-bit, instruksi 8-bit, tidak ditaruh di memori yang sama dengan, data word 4-bit

1972 : 8008 Microprocessor

Prosesor ini berkemampuan dua kali lipat dari intel 4004.Spesifikasinya : kecepatannya

berjalan pada 0.5 MHz, lebih lambat 0.8MHz. Prosesor ini menggunakan bus 8-bit tunggal untuk mentransfer :Alamat 14-bit, 16K bytes memory, 8 input ports dan 24 output ports.

1974 : 8080 Microprocessor

 Merupakan otak dari sebuah komputer yang bernama Altair.Pada seri ini intel melakukan perubahan dari mp multivoltage menjadi triple voltage, teknologi yang di pakai NMOS, lebih cepat dari seri sebelumnya yang memakai teknologi PMOS.Spesifikasinya: memory sudah sampai 64 kilobyte. Kecepatanya sampai 10 kali lipat dari mpsebelumnya

1978 : 8086-8088 Microprocessor

 merupakan CPU 16 bit pertama Intel yang menggunakan bus sistem 16 bit. Tetapi perangkat keras 16 bit seperti motherboard saat itu terlalu mahal, dimana komputer mikro 8 bit merupakan standart. Pada 1979 Intel merancang ulang CPU sehingga sesuai dengan perangkat keras 8 bit yang ada. 8088 merupakan CPU 16 bit, tetapi hanya secara internal.Lebar bus data eksternal hanya 8 bit yang memberi kompatibelan dengan perangkat keras yang ada. Prosesor ini menjadi sebuah penjualan penting dalam divisi komputer terjadi pada produk untuk komputer pribadi buatan IBM yang memakai prosesor 8088 yang berhasil mendongkrak nama intel.

1982 : 286 Microprocessor

 Prosessor ini mempunyai kemajuan yang relatif besar dibanding chip-chip generasi pertama.Frekuensi clock ditingkatkan, tetapi perbaikan yang utama ialah optimasi penangananperintah. Intel 286 atau yang lebih dikenal dengan nama 80286 adalah sebuah processoryang pertama kali dapat mengenali dan menggunakan software yang digunakan untukprocessor sebelumnya. Kecepatan awalnya (6 MHz) berunjuk kerja empat kali lebih baik dari8086 pada 4.77 MHz. Sepsifikasinya : kecepatan clock 8,10,dan 12 MHz dan menggunakanlebar bus 16-bit

1985 : Intel386 Microprocessor

 Intel 80386 atau lebih dikenal dengan i386 adalah sebuah prosesor yang memiliki 275.000 transistor yang tertanam diprosessor tersebut yang jika dibandingkan dengan 4004 memiliki 100 kali lipat lebih banyak dibandingkan dengan 4004.Prosessor ini menggunakan bus 16-bit. Dan adapun kecepatan prosesor ini atau faster clocknya adalah 33 MHz. Tipe dari prosesor ini ada 5 variant, yaitu : i386DX, i386SX, i386SL, RapidCAD, dan Versions for embedded systems ( i376, i386EX, i386EXTB and i386EXTC, i386CXSA and i386SXSA (or i386SXTA), dan i386CXSB)

1989 : Intel486 DX CPU Microprocessor

 Prosesor ini adalah prosesor yang berupa chip tanpa penggandaan clock. Processor yang pertama kali memudahkan berbagai aplikasi yang tadinya harus mengetikkan command-command menjadi hanya sebuah klik saja, dan mempunyai fungsi komplek matematika sehingga memperkecil beban kerja pada processor.

1993 : Intel® Pentium® Processor

 Processor ini adalah processor yang terbilang sudah sangat maju karena processor ini adalah Processor generasi baru yang mampu menangani berbagai jenis data seperti suara, bunyi, tulisan tangan, dan foto. Jadi sudah adanya processor yang dapat menggabungngkan beberapa media menjadi satu menjadi multimedia. Intel itu yang disebut Pentium karena mereka tidak bisa merek dagang kode nomor 80586. Pentium yang asli adalah lebih cepat dari pada chip 486 dengan beberapa fitur tambahan lainnya; nanti juga model terpadu yang mengatur instruksi MMX.

1995 : Intel® Pentium® Pro Processor

 Pentium Pro yang merupakan generasi keenam arsitektur microprocessor, awalnya ditujukan untuk menggantikan Pentium asli di sejumlah aplikasi, tetapi kemudian dikurangi menjadi peran yang lebih sempit sebagai server dan high-end desktopchip. Processor yang dirancang untuk digunakan pada aplikasi server dan workstation, yang dibuat untuk memproses data secara cepat, processor ini mempunyai 5,5 jt transistor yang tertanam. Prosesor baru ini diperkenalkan pada frekuensi 90MHz, 75 MHz, 100 MHz. Selanjutnya dirilis pula seri dengan kecepatan 120 MHz, 133 MHz,150 MHz, 166 MHz, dan yang tercepat 200 MHz. Berbeda dengan prosesor Pentium Generasi awal, prosesor ini dibangun dengan menggunakan teknologi manufaktur BipolarCMOS 600 nanometer, mengikuti beberapa saingannya dari Motorola dan IBM. Versi yanglebih baru (120 MHz ke atas) bahkan dibuat dengan menggunakan teknologi manufaktur350 nanometer, sehingga dapat menampung 3300000 transistor. Dengan menggunakan teknologi manufaktur yang lebih canggih, Pentium pun lebih ramping dan lebih hemat daya(frekuensi 200 MHz hanya memakan 15.5 Watt).

1997 : Intel® Pentium® II Processor

Pentium II mengacu pada merek Intel Microarchitectu regenerasi keenam ( ³Intel P6) dan x86kompatibel mikroprosesor diperkenalkan pada 7 Mei 1997. Pentium II yang didasarkan pada versi modifikasi dari P6 inti pertama digunakan untuk Pentium Pro, tetapi dengan meningkatkan kinerja 16-bit dan penambahan SIMD instruksi MMX yang ditetapkan, yang telah diperkenalkan pada Pentium MMX

.Processor Pentium II merupakan processor yang menggabungkan Intel MMX yang dirancangsecara khusus untuk mengolah data video, audio, dan grafik secara efisien. Terdapat 7.5 jutatransistor terintegrasi di dalamnya sehingga dengan processor ini pengguna PC dapat mengolah berbagai data dan menggunakan internet dengan lebih baik.Pentium II menampilkan versi perbaikan dari generasi P6 pertama inti dari Pentium Pro, yang berisi 5,5 juta transistor. Namun, dengan L2 cache ( dari 512 KB ke 2048 KB ) subsistem adalahdowngrade bila dibandingkan dengan Pentium Pro.

1998 : Intel® Pentium II Xeon® Processor

Pada tahun 1998, Intel Pentium II dekat dengan keluarga yang merilis Pentium II Celeron berbasis garis prosesor untuk low-end workstationdan Pentium II Xeon baris untuk server dan workstation high-end.Celeron iniditandai dengan dikurangi atau dihilangkan (dalam beberapakasus ada tetapi cacat) kecepatan penuh L2 cache dan 66

MT/ s FSB.TheXeon ini ditandai oleh serangkaian penuh kecepatan L2 cache (dari512 KB ke 2048 KB),100MT/ s FSB, antarmuka fisik yang berbeda(Slot 2), dan dukungan untuk multiprocessing simetris. Processor yang dibuat untuk kebutuhan pada aplikasi server. Intel saat itu ingin memenuhi strateginya yang inginmemberikan sebuah processor unik untuk sebuah pasar tertentu.

1999 : Intel® Celeron® Processor

 Processor Intel Celeron merupakan processor yang dikeluarkan sebagai processor yang ditujukan untukpengguna yang tidak terlalu membutuhkan kinerja processor yang lebih cepat bagi pengguna yang ingin membangun sebuah system computer dengan budget (harga) yang tidak terlalu besar. Processor Intel Celeron ini memiliki bentuk dan formfactor yang sama dengan processor Intel jenis Pentium,tetapi hanya dengan instruksi-instruksi yang lebih sedikit, L2 cache-nya lebih kecil, kecepatan (clock speed) yang lebih lambat, dan harga yang lebih murah daripada processor Intel jenis Pentium. Dengan keluarnya processor Celeron inimaka Intel kembali memberikan sebuah processor untuk sebuah pasaran tertentu.

1999 : Intel® Pentium® III Processor

 Awal versi dari Pentium III yang sangat mirip dengan Pentium II sebelumnya, perbedaan yang paling penting adalah tambahaninstruksi SSE. Pentium III mengacu pada merek Intel 32-bit x86desktop dan mobile berdasarkan mikroprosesor generasi keenammikroarsitektur Intel P6 diperkenalkan pada 26 Februari 1999.Processor Pentium III merupakan processor yang diberitambahan 70 instruksi baru yang secara dramatis memperkayakemampuan pencitraan tingkat tinggi, tiga dimensi, audiostreaming, dan aplikasi-aplikasi video serta pengenalan suara.Pertama kali dirilis pada kecepatan 450 dan 500 MHz. Dua versi yang dirilis: 550 MHz pada17 Mei 1999 dan 600 MHz pada 2 Agustus 1999. On September 27, 1999 Intel merilis 533Bdan 600B berjalan pada 533 & 600 MHz masing-masing. The B suffix menunjukkan bahwaini menggunakan 133 MHz FSB, bukannya 100 MHz FSB dari model-model sebelumnya.

1999 : Intel® Pentium® III Xeon® Processor

 Mirip dengan Pentium II, Pentium III juga disertai oleh merekXeon untuk high-end (server dan workstation) derivatif.Pentium III akhirnya digantikan oleh Pentium 4, tetapi intiTualatin juga menjabat sebagai dasar untuk Pentium M CPU,yang digunakan banyak ide dari mikroarsitektur Intel P6.Selanjutnya, itu adalah AM mikroarsitektur dari merekPentium M CPU, dan bukan ditemukan NetBurst prosesorPentium 4, yang membentuk dasar bagi energi Intel Coremikroarsitektur Intel efisien dari merek CPU Core 2, PentiumDual-Core, Celeron (Core) , dan Xeon. Intel kembali merambah pasaran server dan workstation dengan mengeluarkan seri Xeon tetapi jenisPentium III yang mempunyai 70 perintah SIMD. Keunggulan processor ini adalah ia dapat mempercepat pengolahan informasi dari system bus ke processor , yang juga mendongkrak performa secara signifikan. Processor ini juga dirancang untuk dipadukan dengan processorlain yang sejenis.

2000 : Intel® Pentium® 4 Processor

 Processor Pentium IV merupakan produk Intel yang kecepatan prosesnya mampu menembus kecepatan hingga 3.06 GHz. Pertama kali keluar processor ini berkecepatan1.5GHz dengan formafactor pin 423, setelah itu intel merubah formfactor processor IntelPentium 4 menjadi pin 478 yang dimulai dari processor Intel Pentium 4 berkecepatan 1.3GHz sampai yang terbaru yang saat ini mampu menembus kecepatannya hingga 3.4 GHz.Pentium 4 yang telah generasi baru 7. ³NetBurst´ arsitektur. Yang saat ini chip x86 yangtercepat di pasar sehubungan dengan clock speed, mampu hingga 3,8 GHz. Pentium 4 chips juga memperkenalkan palen ³Hyper Threading´, dan ³Multi-core´ chips

2001 : Intel® Xeon® Processor

 Processor Intel Pentium 4 Xeon merupakan processor Intel Pentium 4 yang ditujukan khusus untuk berperan sebagai computer server. Processor ini memiliki jumlah pin lebih banyakdari processor Intel Pentium 4 serta dengan memory L2 cache yang lebih besar pula.

2001 : Intel® Itanium® Processor

 Itanium adalah processor pertama berbasis 64 bit yang ditujukan bagi pemakain pada server dan workstation serta pemakai tertentu. Processor ini sudah dibuat dengan struktur yang benar-benar berbeda dari sebelumnya yang didasarkan pada desain dan teknologi IntelsExplicitly Parallel Instruction Computing ( EPIC ). Dan pada tahun 2002 diluncurkan versi ke II nya.

2005 : Intel Pentium 4 Extreme Edition 3.73GHz

 Sebuah processor yang ditujukan untuk pasar pengguna komputer yang menginginkan sesuatu yang lebih dari komputernya, processor ini menggunakan konfigurasi 3.73GHz frequency, 1.066GHz FSB, EM64T, 2MB L2 cache, dan HyperThreading.

2005 : Intel Pentium D 820/830/840

 Processor berbasis 64 bit dan disebut dual core karena menggunakan 2 buah inti, dengan konfigurasi 1MB L2 cache pada tiap core, 800MHz FSB, dan bisa beroperasi pada frekuensi2.8GHz, 3.0GHz, dan 3.2GHz. Pada processor jenis ini juga disertakan dukungan HyperThreading. 

2006 : Intel Core

Arsitektur dari prosesor Core sebenarnya yang bahkan lebih maju dari versi 6. Generasi arsitektur datang kembali ke 1995 Pentium Pro. Keterbatasan dari NetBurst arsitektur,terutama dalam aplikasi mobile, yang terlalu besar untuk membenarkan penciptaan lebih NetBurst prosesor. Core prosesor yang dirancang untuk beroperasi secara lebih efisien dengan kecepatan clock yang lebih rendah. Semua merek Core prosesor mempunyai dua core pemrosesan. Core Solos yang memiliki satu inti dinonaktifkan, sementara Core Duosprosesor yang digunakan keduanya.

2006 : Intel Core 2 Quad Q6600

 Yang dapat di upgrade, versi 64-bit dari arsitektur Core.Processor untuk type desktop dandigunakan pada orang yang ingin kekuatan lebih dari komputer yang ia miliki memiliki 2buah core dengan konfigurasi 2.4GHz dengan 8MB L2 cache (sampai dengan 4MB yang

dapat diakses tiap core ), 1.06GHz Front-side bus, dan thermal design power ( TDP).Semua versi             deskto  pnya multi-core.

2010 : Intel Core i3 ( 7 January 2010 )

 Intel Core i3 merupakan varian paling value dibandingkan dua saudaranya yang lain.Processor ini akan mengintegrasikan GPU (Graphics Processing Unit) alias Graphics On-board didalam processornya. Kemampuan grafisnya diklaim sama dengan Intel GMA pada chipset G45. Selain itu Core i3 nantinya menggunakan manufaktur hybrid, inti processor dengan 32nm, sedangkan memory controller/graphics menggunakan 45nm. Code produkCore i3 adalah Arrandale.

2010 : Intel Core i5 ( 7 January 2010 )

 Kelebihan Core i5 ini adalah ditanamkannya fungsi chipset Northbridge pada inti processor(dikenal dengan nama MCH pada Motherboard). Maka motherboard Core i5 yang akan menggunakan chipset Intel P55 (dikelas mainstream) ini akan terlihat lowong tanpa kehadiran chipset northbridge. Jika Core i7 menggunakan Triple Channel DDR 3, maka diCore i5 hanya menggunakan Dual Channel DDR 3. Penggunaan dayanya juga diturunkan menjadi 95 Watt. Chipset P55 ini mendukung Triple Graphic Cards (3x) dengan 1×16 PCI-Eslot dan 2×8 PCI-E slot. Pada Core i5 cache tetap sama, yaitu 8 MB L3 cache

2010 : Intel Core i7 ( 7 January 2010 dan 30 May 2010 )

Core i7 sendiri merupakan processor pertama dengan teknologi Nehalem. Nehalem menggunakan platform baru yang betul-betul berbeda dengan generasi sebelumnya. Salah satunya adalah mengintegrasikan chipset MCH langsung di processor, bukan motherboard.Nehalem juga mengganti fungsi FSB menjadi QPI (Quick Path Interconnect) yang lebih revolusioner. 

2011 : daftar processor yang akan dirilis tahun ini

- Pentium   "Clark dale" (32 nm, dual-core)

- Pentium  "Sandy  Bridge"  (32 nm, dual-core)

- Core i3  Sandy  Bridge  (32 nm, dual-core)

- Core i5  "Sandy Bridge"  (32 nm)

Ini adalah video perkembangan mikroprosesor :

Sumber : http://dwyprahari.blogspot.com/

»»  READMORE...

PIRANTI I/O

KESELURUHAN PIRANTI I/O

Input / Output

Pengertian :
Input/Output (I/O) adalah bagian dari sistem mikroprosesor  yang digunakan oleh mikroprosesor itu untuk berhubungan dengan dunia luar. Unit input adalah unit luar yang digunakan untuk memasukkan data  dari luar ke dalam mikroprosesor ini, contohnya data yang berasal dari keyboard  atau mouse . Sementara unit output biasanya digunakan untuk menampilkan data, atau dengan kata lain untuk menangkap data yang dikirimkan oleh mikroprosesor, contohnya data yang akan ditampilkan pada layar monitor  atau printer .
Beberapa contoh input
ALAT INPUT LANGSUNG
-          Keyboard
-          Pointing device contoh mouse, ligh pen, digitizer graphic tablet
-          Scanner, contoh micr, magnetic strip, optical data reader(ocr reader, ocr tag reader, bar code wand, omr reader)
-          Sensor, contoh camera
-          Voice recognizer atau speech recognizer
ALAT INPUT TAK LANGSUNG
-          Key to card
-          Key to tape
-          Key to disk
Beberapa contoh output
HARD COPY DEVICE
-          Berupa alat yang digunakan untuk mencetak tulisan serta image pada media kertas seperti kertas, plastic atau film.
-          Contoh: printer, plotter, computer output to microfilm (com)
SOFT COPY DEVICE
-          Berupa alat yang dignakan untuk menampilkan tulisan serta image pada media lunak yang berupa signal elektronik.
-          Contoh: video display (CRT), flat panel display (LCD), seaker
DRIVE DEVICE
-           Berupa alat yang digunakan untuk merekam symbol dalam bentuk yang hanya dapat dibaca oleh mesin dan berfungsi sebagai alat input maupun output.
-          Contoh : disk drive, tape drive, optical drive, CD-ROM.
Pengaksesan I/O terdiri dari 2 cara :

1. MEMORY MAPPED I/O

Piranti I/O dihubungkan sebagai lokasi memori virtual dimana port I/O tergantung memori utama.
Karakteristik:
-          Port I/O dihubungkan ke bus alamat.
-          Piranti input sebagai bagian memori yang memberikan data ke bus data. Piranti output sebagai bagian memori yang memiliki data yang tersimpan di dalamnya.
-          Port I/O menempati lokasi tertentu pada ruang alamat
dan diakses seolah-olah adalah lokasi memori.

1. I/O MAPPED I/O (I/O ISOLATED)

Piranti I/O dihubungkan sebagai lokasi terpisah dengan lokasi memori, dimana port I/O tidak tergantung pada memori utama.
Karakteristik:
-          Port I/O tidak tergantung memori utama.
-          Transfer informasi dilakukan di bawah kendali sinyal kontrol yang menggunakan instruksi INPUT dan OUTPUT
-          Operasi I/O tergantung sinyal kendali dari CPU.
-          lnstruksi I/O mengaktifkan baris kendali read/write pada port I/O, sedangkan instruksi memori
akan mengaktifkan baris kendali read/write pada memori.
-          Ruang memori dan ruang alamat I/O menyatu, sehingga dapat memiliki alamat yang sama.
Kelebihan dan kekurangan:
-          I/O mapped I/O Iebih cepat dan efisien, karena lokasi I/O terpisah dengan lokasi memori.
-          I/O mapped I/O mempunyai keterbatasan jumlah instruksi yang dapat digunakan untuk operasi I/O.
Operasi I/O terbagi menjadi 3 metode :

1.  I/O TERPROGRAM

Metode di mana CPU mengendalikan operasi I/O secara
keseluruhan dengan menjalankan serangkaian instruksi
I/O dengan sebuah program.
Karakteristik:
-          Program tersebut digunakan untuk memulai, mengarahkan dan menghentikan operasi-operasi I/O.
-          Membutuhkan sejumlah perangkat keras (register)
yaitu:

• Register status, berisi status piranti I/O dan data yang akan dikirimkan.
• Register buffer, menyimpan data sementara sampai CPU siap menerimanya
• Pointer buffer, menunjuk ke lokasi memori di mana sebuah karakter harus ditulis atau dan mana karakter tersebut harus dibaca.
• Counter data, tempat penyimpanan jumlah karakter dan akan berkurang nilainya jika karakter ditransfer.

-          Membutuhan waktu proses yang lama dan tidak efesien dalarn pemanfaatan CPU.

1.  I/O INTERUPSI

Metode di mana CPU akan bereaksi ketika suatu piranti mengeluarkan permintaan untuk pelayanan.
Karakteristik:
-          Lebih efisien dalam pemanfaatan CPU, karena tidak harus menguji status dari piranti.
-          Interupsi dapat berasal dari piranti I/O, interupsi perangkat keras misalnya : timer, memori, power supply, dan Interupsi perangkat lunak misalnya :

• overflow, opcode/data yang ilegal, pembagian dengan nol.

Ada 2 jenis interupsi:

1.  lnterupsi maskable

Interupsi yang dapat didisable (dimatikan) untuk sementara dengan sebuah instruksi disable interupsi khusus.
2.  Interupsi nonmaskable
Interupsi yang tidak dapat didisable dengan instruksi perangkat lunak.
Metode Interupsi:
- Polling/polled interupt
Berdasarkan urutan prioritas yang telah ditentukan sebelum piranti memerlukan interupsi.
Misal: piranti A dan B mempunyai urutan prioritas A lebih Iebih dulu dari B, maka jika A dan B secara bersamaan memerlukan pelayanan interupsi, maka piranti A akan didahulukan.
- Vector Interupt
Peralatan yang berinterupsi diidentifikasikan secara Iangsung dan dihubungkan routine pelayanan vector interupt.
INTR  = Sinyal yang dikeluarkan oleh peralatan.
INTA = Sinyal kendali yang digunakan CPU untuk menyiapkan pelayanan interrupt. Cara yang biasa digunakan dengan metode daisy chain dan encoder prioritas.
3. Direct Memory Access (DMA)
Metode transfer data secara langsung antara memori dengan piranti tanpa pengawasan dan pengendalian CPU.
• Skema transfer blok DMA dual port CPU dan DMA controller mengakses memori utama melalui MAR dan MBR dengan menggunakan sebuah memori utama dual port (2 port).
Port I —-> melayani CPU
Port II —-> melayani DMA controller
• Skema transfer blok DMA cycle stealing (pencurian siklus)
Hanya memerlukan sebuah memori port tunggal dimana CPU dan piranti I/O beradu cepat pada basis asinkron, prioritas utama akan diberikan pada piranti I/O.
Interfacing
Adalah peralatan yang digunakan untuk menghubungkan suatu piranti dengan CPU melalui bus.
 
Keterangan:
• Register kendali (CR) digunakan untuk mencatat berbagai perintah dan informasi lainnya dalam peripheral.
• Register status (SR) digunakan untuk menyimpan status piranti dan memberitahukan pesan-pesan kesalahan
• Register data input (IDR) dan register data output (ODR) masing-masing berfungsi sebagai bufer data untuk operasi input dan output.
Urutan operasi interface:
- Unit logika handshaking memasok unit kendali dengan empat sinyal.
- Dua sinyal, register kendali penulisan (WCR atau write control register) dan register status pembacaan (RSR atau read status register), masing-masing berhubungan dengan CR dan SR.
- Sedangkan dua sinyal lainnya adalah register pembacaan data input (RIDR atau read input data register) dan register penulisan data output (WODR atau write output data register ), masing-masing mengendalikan IDP dan ODR.
Transfer data
Format transfer:
- Paralel : semua bit pada karakter (word dengan panjang tertentu) dikirim secara bersamaan dalam batas waktu yang diberikan.
- Serial : Data dikirim secara berurutan dalam satu saluran.
Transfer data secara paralel lebih cepat daripada secara serial karena saluran transmisinya banyak, kelemahannya kalau terlalu panjang akan terjadi interferensi antar saluran.
Mode transfer data:
1. Synchronous mode
Baris kendali digunakan untuk mengsinkronkan waktu pada semua kejadian yang terjadi selama periode waktu tertentu.
Kelemahan:
• Tiap piranti I/O berbeda-beda kecepatan operasinya, sehingga harus diturunkan pada kecepatan yang paling rendah.
 
Gambar 2. Sinyal Pengaturan waktu mode sinkron
2. Asynchronous mode
Menggunakan teknik jabat tangan (hand shaking) untuk menyakinkan transfer data antara pengirim dan penerima tidak ada kesalahan (data valid)
 
Gambar 3. Sinyal Pengaturan waktu mode asinkron
Kelemahan :
- memerlukan lebih banyak kendali
- kecepatan transfer lebih rendah dari yang sebenarnya.
Kelebihan :
- memungkinkan penggunaan piranti I/O yang memiliki berbagai varasi kecepatan dalama system yang sama.
Sistem Prosesor I/O

1. Saluran I/O:

Merupakan sebuah prosesor khusus dengan kemampuan terbatas yang disusun untuk interface beberapa piranti I/O ke memori.
- Saluran I/O dapat melakukan pendeteksian dan pembetulan kesaIahan dan beroperasi dalam basis cycle stealing.
- Saluran I/O berkomunikasi dengan CPU sebagai suatu fasiIitas DMA dan berkomunikasi dengan piranti I/O seolah-olah sebuah CPU.
3 pelayanan saluran:
- Saluran Multiplexer : Digunakan untuk menghubungkan piranti yang berkecepatan rendah dan sedang serta serta mengoperasikannya secara bersamaan dengan multiplexing.
- Saluran Selektor : Digunakan untuk menghubungkan piranti I/O yang berkecepatan tinggi tanpa multiplexing.
Contoh: pita magnetis, disk
-Saluran Multiplexer Blok Merupakan kombinasi dari dua pelayanan diatas.

1. Prosesor I/O (IOP)

Merupakan komputer umum yang berkomunikasi dengan memori utama melalui fasilitas DMA system bus dan dengan piranti I/O atas satu atau lebih bus I/O.
Ada 2 mode yaitu :
-           Single Shared bus
Setiap IOP mengendalikan sejumlah piranti I/O tertentu yang tetap.
 
Gambar 4. Model Single Shared bus
-           Switching matriks bus
Setiap IOP mengendalikan satu piranti I/O

 

Gambar 5. Model Switching matriks bus

Konfigurasi Multiprosesor:
Di dalam satu komputer seakan-akan terdapat beberapa mikroprosesor, meskipun sebenarnya mikroprosesor utamanya hanya satu, sedangkan yang Iainnya berupa prosesor I/O (lOP). Hubungan yang paling sederhana menggunakan common bus.

 

Gambar 6. Model common bus pada multiprosesor
• Bus umum bersifat membagi waktu (time shared) oleh semua prosesor dan hanya satu prosesor yang dapat mengakses memori pada waktu tertentu.Tetapi dapat juga menggunakan bus umum ke dalam organisasi multiprosesor dual bus.
• Setiap komputer dihubungkan suatu pengendali sistem ke bus umum
• Komunikasi interkomputer ini dilakukan pada sistem bus melalui memori umum.
 

Gambar 7. Model system bus pada multiprosesor

Kernel I/O Subsystem:

1. Scheduling :

-          Permohonan I/O dilakukan berdasarkan antrian perangkat
-          Beberapa sistem operasi berusaha untuk seadil mungkin

1. Buffering : menyimpan data di memori selama proses transfer antar perangkat

-          Solusi perbedaan kecepatan dari perangkat yang ada
-          Solusi perbedaan ukuran transfer perangkat
Caching

1. Cache : area memori yang cepat, yang berisikan kopian-kopian data.
2. Beda BUFFER dan CACHE :

-          Buffer dapat menyimpan satu-satunya copy dari sebuah item data yang ada.
-          Cache hanya menyimpan sebuah salinan dari data di tempat lain pada storage sehingga lebih cepat diakses.

1. Peningkatan performa I/O, terutama untuk:

-          berkas yang digunakan secara bersama oleh beberapa aplikasi,
-          berkas yang sedang di baca/tulis secara berulang-ulang.
Spooling

1. Spool : buffer yang menyimpan output device

-          Tidak dapat menerima interleaved data stream.

1. 1 device memenuhi 1 permintaan, tapi aplikasi bisa minta bersamaan.
2. Sistem operasi meng-intercept semua output ke device.

Masing-masing output aplikasi di-spooled ke berkas disk yang berbeda.

1. Setiap Sistem Operasi menyediakan control interface yang :

-          Membuat users dan administrator sistem menampilkan antrian,
-          Menyingkirkan pekerjaan yang tidak diinginkan.
-          dll.

Error Handling

1. Sistem Operasi dengan pelindung memori dapat bertahan dari berbagai jenis error dari perangkat keras dan aplikasi.
2. Sistem Operasi sulit memperbaiki kesalahan permanen bila

terjadi pada komponen penting,.

1. Umumnya akan me-return sebuah error number atau kode

ketika permintaan I/O gagal.

1. Log system error menyimpan laporan masalah yang ada.

Struktur Data Kernel

1. Kernel menyimpan informasi penggunaan komponen I/O, termasuk tabel open-file, koneksinetworking, informasi karakter device.
2. Struktur data yang rumit dapat digunakan untuk memeriksa buffer, alokasi memori, dan menentukan batasan sektor/blok.
3. 3.      Beberapa sistem operasi menggunakan tehnik object oriented untuk mengkapsulasikan perbedaan-perbedaan semantik yang ada.

Transformasi I/O Menjadi Operasi H/W
Proses:

1. Blocking read system call diberikan pada pendeskripsi data

dari data yang sudah terbuka sebelumnya.

1. Kode di kernel memeriksa parameter. Dalam proses input, jika data sudah ada di buffer, data dikembalikan ke proses dan permintaan I/O selesai

Contoh:

1. membaca data dari disk untuk di proses.
2. Menentukan device yang mengandung data,
3. 3.      Menerjemahkan nama ke perwakilan device
4. 4.      Secara fisik memindahkan data dari disk ke buffer
5. Mempersiapkan data untuk proses permintaan I/O
6. Mengembalikan kontrol ke proses

I/O Stream (1)
I/O stream adalah suatu mekanisme pengiriman data secara
bertahap dan terus menerus melalui suatu aliran data (dua arah). Biasa digunakan dalam network protocol.Asynchronous.
-          Menggunakan message passing dalam men-transfer data.
-          Untuk memasukkan ke dalam stream digunakan ioctl system call
-          Untuk menuliskan data ke device digunakan write / putmsg system call
-          Untuk membaca data dari device digunakan read / getmsg system call

Kinerja I/O

1. Pembuat CPU melaksanakan kode device-driver
2. Memberitahukan ke-tidak efisien-an pada mekanisme penanganan interrupt dalam kernel
3. Me-load memory bus sewaktu menyalin data yang dilakukan di controller dan physical memory

Meningkatkan Kinerja I/O

1. Memperkecil jumlah context switch
2. Memperkecil jumlah penyalinan data yang dilakukan sewaktu pengoperan data antara device dan aplikasi
3. Memperkecil jumlah interrupt dengan menggunakan transfer secara besar-besaran, smart controllersdan polling (jika busywaiting bisa diminimalisir)
4. Menambah konkurensi dengan menggunakan DMA controllers atau channels yang telah diketahui untuk meng-offload penyalin sederhana dari CPU
5. Memindahkan proses-proses primitif ke perangkat keras, untuk membuat operasinya dalam device controllers konkuren dengan CPU dan operasi Bus
6. Menyeimbangkan CPU, memory subsystem, bus, dan I/O performance, karena kelebihan di salah satu area akan membuat keterlambatan pada yang lain

Mengimplementasikan I/O

1. I/O seharusnya diimplementasikan dalam pada waktu application level
2. Ketika algoritma pada application-level sudah menunjukkan kegunaannya, implementasikan kembali dalam kernel

1. Kinerja tertinggi bisa didapatkan dari implementasi spesial ke perangkat keras, baik dalam deviceatau dalam controller .
   
   
   Sumber: http://suhhen.blogspot.com/
   
   
   

»»  READMORE...