Input/Output Interface

SISTEM INPUT/OUTPUT (I/O)

I/O Sistem Operasi

I/O System merupakan bagian untuk menangani inputan dan outputan dari DCS. Inputan dan outputan tersebut bisa analog atau digital. Inputan/outputan digital seperti sinyal-sinyal ON/OFF atau Start/Stop. Kebanyakan dari pengukuran proses dan outputan terkontrol merupakan jenis analog.

Pengertian Input
Input adalah semua data dan perintah yang dimasukkan ke dalam memori komputer untuk selanjutnya diproses lebih lanjut oleh prosesor. Sebuah perangkat input adalah komponen piranti keras yang memungkinkan user atau pengguna memasukkan data ke dalam komputer, atau bisa juga disebut sebagai unit luar yang digunakan untuk memasukkan data dari luar ke dalam mikroprosesor.

Pengertian Output
Output adalah data yang telah diproses menjadi bentuk yang dapat digunakan. Artinya komputer memproses data-data yang diinputkan menjadi sebuah informasi. Yang disebut sebagai perangkat output adalah semua komponen piranti keras yang menyampaikan informasi kepada orang-orang yang menggunakannya.

I/O system terdiri dari beberapa bagain penting yaitu:

a.    I/O Hardware

b.    Application I/O Interface

c.    Kernel I/O Subsystem

d.    I/O Requests to Hardware Operations

e.    Streams

f.    Performance

A. I/O Hardware

   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 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.

B. Application I/O Interface

   Merupakan suatu mekanisme untuk mempermudah pengaksesan, sehingga sistem operasi melakukan standarisasi cara pengaksesan peralatan I/O.

   Interface aplikasi I/O melibatkan abstraksi, enkapsulasi, dan software layering. Device driver mengenkapsulasi tiap-tiap peralatan I/O ke dalam masing-masing 1 kelas yang umum (interface standar). Tujuan dari adanya lapisan device driver ini adalah untuk menyembunyikan  perbedaan-perbedaan yang ada pada device controller dari subsistem I/O pada  kernel. Karena hal ini, subsistem I/O dapat bersifat independen dari hardware.

C. Kernel I/O subsystems
   Kernel menyediakan banyak service yang berhubungan dengan I/O. Pada bagian ini, kita akan mendeskripsikan beberapa service yang disediakan oleh kernel I/O subsystem, dan kita akan membahas bagaimana caranya membuat infrastruktur hardware dan device-driver. Service yang akan kita bahas adalah I/O scheduling, buffering, caching, pooling, reservasi device, error handling.

D. I/O Requests to Hardware Operations
   Salah satu contohnya adalah:

a. Ilustrasi membuka sebuah
–  Device mana tempat file yang akan dibuka
–  Menerjemahkan _nama_ ke dalam device yang dimaksud
–  Membaca secara fisik file yang hendak dibuka
–  Data sudah siap untuk diakses
–  Mengembalikan kontrol pada proses
b.Ilustrasi lain pada waktu boot
   Sistem mula-mula meminta bus piranti keras untuk menentukan device apa yang ada.

 E.Streams
   I/O stream adalah suatu mekanisme pengiriman data secara bertahap dan terus menerus melalui suatu aliran data (dua arah).Biasa digunakan dalam network protocol dan menggunakan  message passingdalam men-transferdata Stream terdiri atas : 

·                     sebuah stream head yang merupakan antarmuka dengan user process,

·                     sebuah driver end yang mengontrol device,

·                     dan nol atau lebih stream modules 

F.Performance
   Faktor utama dalam performa sistem :  

·                     Permintaan CPU untuk menjalankan device driver, kode kernel I/O

·                     Keadaan/state untuk melayani interrupt 

·                     Copy data

·                     Network traffic khususnya pada beban kinerja 

CONTOH ALAT INPUT/OUTPUT 

*INPUT
Keyboard

Keyboard digunakan untuk memberikan masukan (input) ke dalam komputer, dimana masukan (input) tersebut dapat berupa data atau perintah yang dimasukkan dengan cara mengetikkannya langsung pada keyboard.

Mouse

Pada dasarnya, penunjuk (pointer) yang dikenal dengan sebutan “Mouse” dapat digerakkan kemana saja berdasarkan arah gerakan bola kecil yang terdapat dalam mouse.

Scanner

Scanner digunakan untuk melakukan proses scanning dari suatu gambar, dimana hasil dari proses ini akan disimpan pada komputer sehingga dapat diolah lebih lanjut sesuai dengan keinginan kita. Scanner ini sangat berguna dalam proses design yang memerlukan banyak gambar untuk kemudian diolah sesuai dengan kepentingan design.

 Kamera digital

Kamera digital adalah peranti yang menangkap gambar secara elektronis, dan menyimpannya dalam memori bukan di atas film.

Light pen

Light pen adalah pointer elektronik yang digunakan untuk modifikasi dan men-design gambar dengan screen (monitor).  

*OUTPUT

Beberapa contoh serta penjelasan Perlengkapan Output,sbb :

·                     Hard-copy device,yaitu alat yang digunakan untuk mencetak tulisan dan image pada media keras seperti kertas atau film. Merupakan alat keluaran yg digunakan untuk mencetak tulisan, grafik atau gambar pada media pencetak. Alat hard copy device yang umum dipergunakan adalah printer. Jenis-jenis printer meliputi dot matrix, inkjet printer dan laser. Selain itu juga dikenal Plotter, alat cetak yang mempunyai kemampuan mencetak grafik atau gambar dengan baik, biasanya menggunakan pen plotter.

·                     Soft-copy device,yaitu alat yang digunakan untuk menampilkan tulisan dan image pada media lunak yang berupa sinyal elektronik.
Contoh :

·                                             Printer : Output device yang berfungsi mencetak data (Dokumen, Picture, web page dll)

·                                             Monitor : Output device yang berfungsi menampilkan data-data dari CPU.

·                                             Projector : Sama halnya monitor, projector berfungsi menampilkan data-data dari CPU, badanya adalah ukuran keluaran projector jauh lebih besar dari monitor.

·                                             Speaker : Alat keluaran untuk device yang berupa suara.

PERANGKAT EKSTERNAL

  

            Mesin komputer akan memiliki nilai apabila bisa berinteraksi dengan dunia luar. Lebih dari itu, komputer tidak akan berfungsi apabila tidak dapat berinteraksi dengan dunia luar. Ambil contoh saja, bagaimana kita bisa menginstruksikan CPU untuk melakukan suatu operasi apabila tidak ada keyboard. Bagaimana kita melihat hasil kerja sistem komputer bila tidak adamonitor.Keyboard dan monitor tergolong dalam perangkat eksternal komputer.

Perangkat eksternal yang dihubungkan modul I/O seringkali disebut perangkat peripheral, atau untuk mudahnya disebut peripheral.

Sistem komputer tidak akan berguna tanpa adanya peralatan input dan output. Operasi-operasi I/O diperoleh melalui sejumlah perangkat eksternal yang menyediakan alat untuk pertukaran data di antara lingkungan luar dengan komputer. Perangkat eksternal dihubungkan dengan komputer oleh suatu link dengan modul I/O

Link digunakan untuk pertukaran kontrol, status, dan data antara modul I/O sering kali disebut sebagai perangkat peripheral, atau untuk mudahnya disebut peripheral.

Klasifikasi

Secara umum perangkat eksternal diklasifikasikan menjadi 3 katagori :

1. Human Readable

    yaitu perangkat yang berhubungan dengan manusia sebagai pengguna komputer.

    Cocok untuk berkomunikasi dengan pengguna komputer.

    Contohnya: monitor, keyboard, mouse, printer, joystick, disk drive.

2. Machine readable

    yaitu perangkat yang berhubungan dengan peralatan. Biasanya berupa modul sensor

    dan tranduser untuk monitoring dan kontrol suatu peralatan atausistem.

    cocok untuk berkomunikasi dengan peralatan.

3. Communication

   yatu perangkat yang berhubungan dengan komunikasi jarak jauh.Misalnya: NIC dan

   modem. cocok untuk berkomunikasi dengan perangkat jarak jauh.

Interface ke modul I/O adalah dalam bentuk signal-signal control, status dan data.

MODUL-MODUL I/O

        Modul I/O adalah suatu komponen dalam sistem komputer yang bertanggung jawab atas pengontrolan sebuah perangkat luar atau lebih dan bertanggung jawab pula dalam pertukaran data antara perangkat luar tersebut dengan memori utama ataupun dengan register – register CPU. Dalam mewujudkan hal ini, diperlukan antarmuka internal dengan komputer (CPU dan memori utama) dan antarmuka dengan perangkat eksternalnya untuk menjalankan fungsi – fungsi pengontrolan.

Fungsi Modul I/O

·                     Control & Timing

Fungsi kontrol dan pewaktuan (control & timing) merupakan hal yang penting untuk
mensinkronkan kerja masing – masing komponen penyusun komputer. Dalam sekali waktu CPU berkomunikasi dengan satu atau lebih perangkat dengan pola tidak menentu dan kecepatan transfer komunikasi data yang beragam, baik dengan perangkat internal seperti register – register, memori utama, memori sekunder, perangkat peripheral. Proses tersebut bisa berjalan apabila ada fungsi  kontrol  dan  pewaktuan  yang  mengatur  sistem  secara  keseluruhan.

Contoh kontrol pemindahan data dari peripheral ke CPU melalui sebuah modul I/O dapat meliputi langkah-langkah penanganan I/O sbb :

1.     Permintaan dan pemeriksaan status perangkat dari CPU ke modul I/O.

2.     Modul I/O memberi jawaban atas permintaan CPU.

3.     Apabila  perangkat  eksternal  telah  siap  untuk  transfer  data,  maka  CPU  akan mengirimkan perintah ke modul I/O.

4.     Modul I/O akan menerima paket data dengan panjang tertentu dari peripheral.

5.     Selanjutnya data dikirim ke CPU setelah diadakan sinkronisasi panjang data dan   kecepatan transfer oleh modul I/O sehingga paket – paket data dapat diterima CPU dengan baik.

Transfer data tidak akan lepas dari penggunaan sistem bus, maka interaksi CPU dan modul I/O akan melibatkan kontrol dan pewaktuan sebuah arbitrasi bus atau lebih.

·                     Komunikasi CPU

Adapun fungsi komunikasi antara CPU dan modul I/O meliputi proses – proses berikut :

1.     Command Decoding, yaitu modul I/O menerima perintah – perintah dari CPU yang dikirimkan sebagai sinyal bagi bus kontrol. Misalnya, sebuah modul I/O untuk disk dapat menerima perintah: Read sector, Scan record ID, Format disk.

2.     Data, pertukaran data antara CPU dan modul I/O melalui bus data.

3.     Status  Reporting,  yaitu  pelaporan  kondisi  status  modul  I/O  maupun  perangkat peripheral, umumnya berupa status kondisi Busy atau Ready. Juga status bermacam macam kondisi kesalahan (error).

4.     Address  Recognition,  bahwa  peralatan  atau  komponen  penyusun  komputer  dapat dihubungi atau dipanggil maka harus memiliki alamat yang unik, begitu pula pada perangkat peripheral, sehingga setiap modul I/O harus mengetahui alamat peripheral yang dikontrolnya.

·                      Komunikasi Perangkat (device communication)

Meliputi perintah, informasi status dan data.

·                     Data Buffering

Tujuan  utama  buffering  adalah  mendapatkan penyesuaian data sehubungan perbedaan laju transfer data dari perangkat peripheral dengan kecepatan pengolahan pada CPU. Umumnya laju transfer data dari perangkat peripheral lebih lambat dari kecepatan CPU maupun media penyimpan.

·                     Deteksi Error

Apabila pada perangkat peripheral terdapat masalah sehingga proses tidak dapat dijalankan, maka modul I/O akan melaporkan kesalahan tersebut. Misal informasi kesalahan pada peripheral printer seperti: kertas tergulung, pinta habis, kertas habis, dan lain – lain. Teknik yang umum untuk deteksi kesalahan adalah penggunaan bit paritas.

I/O TERPROGRAM

            Pada I/O terprogram, data saling dipertukarkan antara CPU dan modul I/O. CPU mengeksekusi program yang memberikan operasi I/O kepada CPU secara langsung, seperti pemindahan data, pengiriman perintah baca maupun tulis, dan monitoring perangkat. Kelemahan teknik ini adalah CPU akan menunggu sampai operasi I/O selesai dilakukan modul I/O sehingga akan membuang waktu, apalagi CPU lebih cepat proses operasinya. Dalam teknik ini, modul I/O tidak dapat melakukan interupsi kepada CPU terhadap proses – proses yang diinteruksikan padanya. Seluruh proses merupakan tanggung jawab CPU sampai operasi lengkap dilaksanakan.
Untuk melaksanakan perintah – perintah I/O, CPU akan mengeluarkan sebuah alamat bagi modul I/O dan perangkat peripheralnya sehingga terspesifikasi secara khusus dan sebuah perintah I/O yang akan dilakukan. Terdapat empat klasifikasi perintah I/O, yaitu:
1. Perintah control.
Perintah ini digunkan untuk mengaktivasi perangkat peripheral dan memberitahukan tugas yang
diperintahkan padanya.
2. Perintah test.
Perintah ini digunakan CPU untuk menguji berbagai kondisi status modul I/O dan
peripheralnya. CPU perlu mengetahui perangkat peripheralnya dalam keadaan aktif dan siap
digunakan, juga untuk mengetahui operasi – operasi I/O yang dijalankan serta mendeteksi
kesalahannya.
3. Perintah read.
Perintah pada modul I/O untuk mengambil suatu paket data kemudian menaruh dalam buffer
internal. Proses selanjutnya paket data dikirim melalui bus data setelah terjadi sinkronisasi data
maupun kecepatan transfernya.
4. Perintah write.
Perintah ini kebalikan dari read. CPU memerintahkan modul I/O untuk mengambil data dari
bus data untuk diberikan pada perangkat peripheral tujuan data tersebut.
Dalam teknik I/O terprogram, terdapat dua macam inplementasi perintah I/O yang tertuang dalam instruksi I/O, yaitu: memory-mapped I/O dan isolated I/O. Dalam memory-mapped I/O, terdapat ruang tunggal untuk lokasi memori dan perangkat I/O. CPU memperlakukan register status dan register data modul I/O sebagai lokasi memori dan menggunakan instruksi mesin yang sama untuk mengakses baik memori maupun perangkat I/O. Konskuensinya adalah diperlukan saluran tunggal untuk pembacaan dan saluran tunggal untuk penulisan. Keuntungan memory-mapped I/O adalah efisien dalam pemrograman, namun memakan banyak ruang memori alamat.
Dalam teknik isolated I/O, dilakukan pemisahan ruang pengalamatan bagi memori dan ruang pengalamatan bagi I/O. Dengan teknik ini diperlukan bus yang dilengkapi dengan saluran pembacaan dan penulisan memori ditambah saluran perintah output. Keuntungan isolated I/O adalah sedikitnya instruksi I/O.

sumber : http://syahrirmdn.blogspot.co.id/2014/10/sistem-inputoutput-io.html