Tugas 6 Aorkom : Sistem BUS pada komputer

Tugas 6 Aorkom : Sistem BUS pada komputer

Organisasi dan Arsitektur Komputer: SISTEM BUS

Pengertian Sistem BUS 

Bus sistem (bahasa Inggris: System bus) dalam arsitektur komputer merujuk pada bus yang digunakan oleh sistem komputer untuk menghubungkan semua komponennya dalam menjalankan tugasnya. Sebuah bus adalah sebutan untuk jalur di mana data dapat mengalir dalam komputer. Jalur-jalur ini digunakan untuk komunikasi dan dapat dibuat antara dua elemen atau lebih. Data atau program yang tersimpan dalam memori dapat diakses dan dieksekusi oleh CPU melalui perantara sistem bus.

Sebuah komputer memiliki beberapa bus, agar dapat berjalan. Banyaknya bus yang terdapat dalam sistem, tergantung dari arsitektur sistem komputer yang digunakan. Sebagai contoh, sebuah komputer PC dengan prosesor umumnya Intel Pentium 4 memiliki bus prosesor (Front-Side Bus), bus AGP, bus PCI, bus USB, bus ISA (yang digunakan oleh keyboard dan mouse), dan bus-bus lainnya.

Bus disusun secara hierarkis, karena setiap bus yang memiliki kecepatan rendah akan dihubungkan dengan bus yang memiliki kecepatan tinggi. Setiap perangkat di dalam sistem juga dihubungkan ke salah satu bus yang ada. Sebagai contoh, kartu grafis AGP akan dihubungkan ke bus AGP. Beberapa perangkat lainnya (utamanya chipset atau kontrolir) akan bertindak sebagai jembatan antara bus-bus yang berbeda. Sebagai contoh, sebuah kontrolir bus SCSI dapat mengubah sebuah bus menjadi bus SCSI, baik itu bus PCI atau bus PCI Express.

 

SISTEM BUS PADA KOMPUTER ~ ALDAMA

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.
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:

1. 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.

2. 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.

3. 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.

 Pada bus utama sistem komputer, bisa dibedakan menjadi beberapa jenis yaitu bus prosesor, bus ISA, bus PCI, dan bus AGP. Adapun penjelasan dari keempat jenis bus tersebut adalah sebagai berikut:

 

1. Bus Prosesor

Disebut juga front-side bus (FSB), merupakan bus tercepat pada komputer dan merupakan inti dari chipset (dan motherboard). Utamanya, bus ini digunakan oleh mikroprosesor untuk melewatkan informasi ke/dari chache atau memori utama, dan juga ke chipset north-bridge. Bus prosesor pada komputer sekarang berjalan pada kecepatan 66MHz, 100MHz, 133MHz, atau 200Mhz menggunakan lebar jalur data 64 bit (8byte).

 

2. Bus ISA 

Bus 16-bit 8MHz. Kecepatan ini sangat rendah namun cukup ideal untuk peripheral yang memang berkecepatan rendah, termasuk piranti lama. Untuk keperluan modern, sound-card, dan piranti berkecepatan rendah lain, bus ini masih mencukupi. Komputer generasi terakhir seperti Pentium 4 relatif tidak menyertakan bus/slot ini di dalamnya. Pada chipset south-bridge terdapat controler yang bekerja sebagai bus ISA sekaligus interface dengan bus PCI di atasnya. Chip super I/O biasanya terhubung kepadanya, terutama pada sistem lama yang masih memiliki slot ISA. Bus lain bernama EISA hasil dari arsitektur Micro Channel IBM untuk kompatibel dengan PC. IBM Micro Channel Architecture (MCA) sendiri selesai dibuat pada tahun 1987 ketika mikroprosesor 80386 diluncurkan tahun 1985.

 

3. Bus PCI 

Bus 32-bit yang normalnya berjalan pada 33MHz. Komputer yang modern mendukung PCI 64-bit 66MHz. Bus ini terdapat baik pada chipset north-bridge atau pada I/O controller hub. Disajikan di motherboard sebagai slot 32-bit yang umumnya berwarna putih sebanyak 3 dan 6 slot dan banyak digunakan oleh peripheral komputer yang membutuhkan kecepatan tinggi, misalnya SCSI, kartu jaringan (Network Interface Card, NIC), dan lain-lain.

 

4. Bus AGP

Bus cepat 32 bit yang khusus untuk kartu grafis/video. Berjalan pada kecepatan 66MHz (AGP 1x), 133MHz (AGP 2x), 266 MHz (AGP 4x), atau 533 MHz (AGP 8x) yang akan menghasilkan bandwith hingga sebesar 2,133 MB/det, AGP dihapuskan ke north-bridge atau memori controller hub pada chipset dan konektornya pada motherboad yang diwujudkan dalam bentuk slot AGP pada sistem yang mendukungnya. Umumnya berwana coklat. 

 

Pada motherboard ada juga bus yang tersembunyi, misalnya LPC. Bus ini hanya terdapat pada chipset arsitektur hub dan tidak ada konektor hubungan keluar yang dapat dilihat.

 

Elemen Kontrol Unit

Elemen Kontrol Unit

 

 

 

CONTROL UNIT ( CU )

CU memiliki kepanjangan dari Control Unit . Pengertian Control Unit adalah salah satu unit dari Processor (CPU) yang memiliki fungsi mengontrol atau pengendali dari operasi yang dilakukan oleh ALU ( Arithmetic Logical Unit ) CPU . Output CU akan mengatur aktivitas dari unit lainnya dari perangkat CPU. Pada awal desain komputer, CU diimplementasikan sebagai ad-hoc logic yang susah untuk didesain. Sekarang, CU diimplementasikan sebagai sebuah microprogram yang disimpan di dalam tempat penyimpanan kontrol (control store).  Control Unit dan ALU membentuk suatu unit tersendiri yang disebut Central Processing Unit (CPU).

 

FUNGSI CONTROL UNIT ( CU )

  • Mengatur dan mengontrol peralatan dari input dan output.
  • Mengambil perintah-perintah  dari memori utama.
  • Mengambil data dari memori utama kalau diperlukan oleh proses.
  • Mengirim instruksi ke ALU ketika ada proses yang bersifat perhitungan aritmatika atau perbandingan.
  • logika serta mengawasi kerja.
  • Menyimpan hasil proses kedalam memori utama.

 

Proses Tiga Langkah Karakteristik Control Unit :

  • Menentukan elemen dasar prosesor
  • Menjelaskan operasi mikro yang akan dilakukan prosesor
  • Menentukan fungsi-fungsi yang harus dilakukan control unit agar menyebabkan pembentukan operasi mikro

 

INPUT OUTPUT CONTROL UNIT

 

INPUT CONTROL UNIT

Berfungsi untuk menerima  dan membaca inputan kemudian meneruskan atau disimpan ke Memory. Yang termasuk dalam inputan Control Unit :

  • Clock / pewaktu

Clock / pewaktu adalah cara control unit dalam menjaga waktunya. Unit control menyebabkan sebuah operasi mikro (atau sejumlah operasi mikro yang bersamaan) dibentuk bagi setiap pulsa waktu. Pulsa ini dikenal sebagai waktu siklus prosesor.

  • Register instruksi

Register instruksi adalah opcode instruksi saat itu digunakan untuk menentukan operasi mikro mana yang akan dilakukan selama siklus eksekusi.

  • FLAG

Flag adalah bagian Input Control Unit yang diperlukan untuk menentukan status prosesor dan hasil operasi ALU sebelumnya.

  • Sinyal control 

Sinyal control adalah sinyal untuk mengontrol bus  adalah Bagian bus control bus system memberikan sinyal-sinyal ke unit control, seperti sinyal-sinyal interupsi dan acknowledgement.

 

OUTPUT CONTROL UNIT

Berfungsi untuk menerima hasil pengolahan data dari CPU melalui memori. Yang termasuk dalam Output Control Unit :

  • Sinyal control didalam prosesor terdiri dari dua macam: sinyal-sinyal yang menyebabkan data dipindahkan dari register yang satu keregister yang lainnya, dan sinyal-sinyal yang dapat mengaktifasi fungsi-fungsi ALU tertentu.
  • Sinyal control bagi Bus adalah Control sinyal ini juga terdiri dari dua macam: sinyal control bagi memori dan sinyal control bagi modu-modul I/O.

 

MACAM-MACAM CONTROL UNIT

A. Single-Cycle CU

Proses di CUl ini hanya terjadi dalam satu clock cycle, artinya setiap instruksi ada pada satu cycle, maka dari itu tidak memerlukan state. Dengan demikian fungsi boolean masing-masing control line hanya merupakan fungsi dari opcode saja. Clock cycle harus mempunyai panjang yang sama untuk setiap jenis instruksi. Ada dua bagian pada unit kontrol ini, yaitu proses men-decodeopcode untuk mengelompokkannya menjadi 4 macam instruksi (yaitu di gerbang AND), dan pemberian sinyal kontrol berdasarkan jenis instruksinya (yaitu gerbang OR). Keempat jenis instruksi adalah “R-format” (berhubungan dengan register), “lw” (membaca memori), “sw” (menulis ke memori), dan “beq” (branching). Sinyal kontrol yang dihasilkan bergantung pada jenis instruksinya. Misalnya jika melibatkan memori ”R-format” atau ”lw” maka akan sinyal ”Regwrite” akan aktif. Hal lain jika melibatkan memori “lw” atau “sw” maka akan diberi sinyal kontrol ke ALU, yaitu “ALUSrc”. Desain single-cycle ini lebih dapat bekerja dengan baik dan benar tetapi cycle ini tidak efisien.

 

B. Multi-Cycle CUa

Unit kontrol yang multi-cycle lebih memiliki banyak fungsi. Dengan memperhatikan state dan opcode, fungsi boolean dari masing-masing outputcontrol line dapat ditentukan. Masing-masingnya akan menjadi fungsi dari 10 buah input logic. Jadi akan terdapat banyak fungsi boolean, dan masing-masingnya tidak sederhana. Pada cycle ini, sinyal kontrol tidak lagi ditentukan dengan melihat pada bit-bit instruksinya. Bit-bit opcode memberitahukan operasi apa yang selanjutnya akan dijalankan CPU, bukan instruksi cycle selanjutnya 

 

 

Operasi Control Unit 

 

Pada Control Unit terdapat operasi yaitu Siklus Intruksi. Instruksi  merupakan bentuk dari pengeksekusian langkah langkah kecil yang biasa disebut dengan Siklus fetch, Siklus Eksekusi, Siklus Pengambilan Tak Langsung, dan Siklus Interrupt.

Masing-masing Siklus  masih dapat diuraikan kembali menjadi langkah – langkah  yang lebih kecil lagi, yaitu micro-operation. Suatu micro-operation biasanya berupa transfer antar register, transfer antara register dan interface eksternal (seperti system bus), atau suatu operasi ALU biasa ( aritmetik dan logika).


Pengertian Operasi Mikro


Di dalam CU terdapat Operasi yang disebut Operasi Mikro dimana operasi tingkat rendah yang dapat dilakukan oleh komputer atau CPU sehingga fungsi-fungsi operasi akan dihasilkan untuk memindahkan data antar register. Salah satu cara dalam melakukan operasi mikro tersebut dengan menggunakan bahasa transfer register atau Register Transfer Language (RTL). RTL adalah sebuah bahasa yang digunakan untuk menjabarkan atau melaksanakan operasi mikro. Untuk mengungkapkan bahasa RTL ini dapat digunakan notasi RTL yang merupakan aturan penulisan pemberian instruksi RTL.

Operasi Mikro mengatur fungsi-fungsi sebagai berikut :

  1. Membuka/menutup suatu gerbang (gate) dari sebuah register ke sebuah bus
  2. Mentransfer data sepanjang bus
  3. Memberi inisial sinyal-sinyal kendali seperti READ, WRITE, SHIFT, CLEAR dan SET
  4. Mengirimkan sinyal-sinyal waktu
  5. Menunggu sejumlah periode waktu tertentu
  6. Menguji bit-bit tertentu dalam sebuah register

 

Prosesor


Prosesor adalah komponen komputer yang merupakan otak yang menjalankan proses dan pengendali kerja komputer dengan bekerjasama dengan perangkat komputer lainnya.
Prosesor juga sering disebut dengan ‘Microprosesor’. Bagian-bagian penting dari prosesor antara lain :

  1. Aritcmatics Logical Unit (ALU) : Melakukan semua perhitungan aritmatika (matematika) yang terjadi sesuai dengan intruksi program.
  2. Control Unit (CU) : Pengatur lalu lintas data seperti input, dan output.
  3. Memory Unit (MU) : Alat penyimpanan kecil yang mempunyai kecepatan akses cukup tinggi.

 

Elemen Dasar


Elemen dasar pembentuk komputer sebagai pengeksekusi program adalah :

  1. Prosesor : Mengontrol operasi computer dan melakukan fungsi pengolahan data. Apabila  hanya terdapat sebuah prosesor, maka prosesor tersebut disebut central processing unit (CPU).
  2. Memori utama : Menyimpan data program. Memori ini umumnya volatile. Memori utama juga disebut real memori atau memori primer.
  3. Modul-modul I/O : Memindahkan data antara computer dengan lingkungan eksternalnya. Lingkungan eksternal terdiri dari bermacam-macam perangkat eksternal, yang meliputi perangkat memori sekunder, peralatan komunikasi, dan terminal.
  4. Sistem bus : Beberapa struktur dan mekanisme yang melakukan komunikasi antara prosesor, memori utama, dan modul I/O.