INTERKONEKSI

           Interkoneksi merupakan penghubung antara satu komponen dengan komponen yang lainnya di dalam suatu komputer, keterkaitan ini membentuk suatu fungsi untuk menjalankan tugasnya. Kumpulan lintasan atau saluran berbagai modul tersebut disebut struktur interkoneksi.  Rancanagan  struktur  interkoneksi  sangat  bergantung  pada  jenis  dan  karakteristik pertukaran datanya. Komponen-komponen ini terdiri atas :

·         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.

·         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.

·         Perangkat I/O

Operasi perangkat I/O adalah pertukaran data dari dan ke dalam komputer. Berdasakan pandangan internal, perangkat I/O dipandang sebagai sebuah memori dengan operasi pembacaan dan penulisan. Perangkat I/O ini juga dapat mengirimkan sinyal interrupt.

Kemudian dalam menjalankan tugas-tugasnya juga dikenal komponen-komponen sebagai berikut:

·         IR (Instruction Register)           : berfungsi untuk menyimpan instruksi atau perintah yang baru saja diambil.

·         PC (Program Counter) : berfungsi untuk menyimpan alamat instruksi berikutnya yang akan diambil.

·         MAR (Memory Address Register)       : yaitu tempat untuk menampung alamat memori berikutnya yang akan dibaca (read) atau ditulis (write).

·         MBR (Memory Buffer Register)          : yaitu tempat untuk menampung data yang akan ditulis ke memori atau data yang akan dibaca dari memori

·         I/O AR (Input/Output Address register) : yaitu tempat untuk menampung alamat device yang akan dikontrol

·         I/O BR (Input/Output Buffer Register) : yaitu merupakan tempat yang digunakan untuk menampung data yang dipertukarkan antara device dan CPU.

Perintah Pengambilan dan Pelaksanaan (penugasan)

            Didalam jalannya instruksi, pertama-tama prosessor akan mengambil suatu instruksi atau perintah dari memori. Lalu di dalam prosesor, register akan memanggil PC (Program Counter) yang berfungsi untuk menyimpan alamat instruksi berikutnya yang akan diambil. Dan sebaliknya prosesor akan selalu menambahkan perintah apabila PC telah mengambil suatu perintah tersebut dan PC akan terus mengambil instruksi atau perintah selanjutnya dan berjalan terus seperti itu.

Perintah yang sudah diambil tersebut lalu akan mengisi tempat di dalam prosesor dan biasanya kita sebut dengan IR (Instruction Register) yang digunakan untuk menyimpan perintah yang baru saja diambil.

Struktur Interkoneksi

Struktur interkoneksi merupakan kumpulan lintasan atau saluran berbagai modul. Untuk itu struktur interkoneksi ini harus mendukung karakeristik pertukaran data sebagai bertikut :

• Memori Þ CPU : CPU melakukan pembacaan data maupun instruksi dari memori.
• CPU Þ Memori : CPU melakukan penyimpanan atau penulisan data ke memori.
• I/O Þ CPU : CPU membaca data dari peripheral melalui modul I/O.
• CPU Þ I/O : CPU mengirimkan data ke perangkat peripheral melalui modul I/O.

·         I/O Û Memory : I/O saling bertukar data  secara  langsung  dengan  memory,  tanpa  melalui  CPU  (menggunakan  direct memory access (DMA)).

INTERKONEKSI BUS

Bus merupakan lintasan komunikasi yang menghubungkan dua atau lebih komponen komputer. Karena digunakan bersama, diperlukan pengaturan pada transmisinya agar tidak terjadi tabrakan data atau kerusakan data yang ditransmisikan.  Umumnya sebuah bus terdiri dari sejumlah lintasan komunikasi atau saluran. Masing-masing saluran dapat mentransmisikan sinyal yang menunjukkan biner 1 dan biner 0. Serangkaian digit biner dapat ditransmisikan melalui saluran tunggal. Dengan mengumpulkan beberapa saluran dari sebuah bus, dapat digunakan mentransmisikan digit biner secra bersamaan (paralel).

Sebuah bus yang menghubungkan komponen-komponen utama komputer (CPU, memori, input/output) disebut bus sistem. Struktur interkoneksi komputer umumnya didasarkan pada penggunaan satu bus sistem atau lebih. Bus ini biasanya bersifat broadcast artinya data menyebar ke seluruh device yang terhubung ke bus.

Bentuk fisik Bus ini diantaranya :

-        Jalur paralel (50 hingga ratusan) saluran PCB (Printed Circuit Board) yang terpisah

-        Terdapat pita kabel (seperti kabel untuk hardisk)

-        Terdapat konektor stip pada mother board, misalnya : ISA, PCI

-        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.

A.   Saluran Data

-     Saluran data memberikan lintasan bagi perpindahan data antara dua modul sistem.

-     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

-     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.

-      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

-     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. Umumnya saluran kontrol meliputi : memory write, memory read, I/O write, I/O read, dll.

Tipe dari saluran kontrol ini antara lain:

·         Memory Write digunakan untuk  memerintahkan data pada bus yang  akan dituliskan ke dalam lokasi alamat.

·         Momory Read digunakan untuk memerintahkan data dari lokasi alamat ditempatkan pada bus data.

·         I/O Write digunakan untuk memerintahkan data pada bus dikirim ke lokasi port I/O.

·         I/O Read digunakan untuk memerintahkan data dari port I/O ditempatkan pada bus data.

·         Transfer ACK digunakan untuk menunjukkan data telah diterima dari bus atau data telah ditempatkan pada bus.

·         Bus Request digunakan untuk menunjukkan bahwa modul memerlukan kontrol bus.

·         Bus Grant digunakan untuk menunjukkan modul yang melakukan request telah diberi hak mengontrol bus

·         Interrupt Request digunakan untuk menandakan adanya penangguhan interupsi dari modul.

·         Interrupt ACK digunakan untuk menunjukkan penangguhan interupsi telah diketahui CPU.

Secara fisik bus adalah konduktor listrik paralel yang menghubungkan modul – modul. Konduktor ini biasanya adalah saluran utama pada PCB motherboard dengan layout tertentu sehingga didapat fleksibilitas penggunaan. Untuk modul I/O biasanya dibuat slot bus yang mudah dipasang dan dilepas, seperti slot PCI dan ISA. Sedangkan untuk chips akan terhubung melalui pinnya.

Prinsip Operasi bus 

1.      Operasi Pengiriman Data ke Modul

-     Meminta penggunaan bus

-     Apabila telah disetuji, modul akan memindahkan data yang diinginkan ke modul yang dituju

2.      Operasi meminta data dari modul lainnya

-     Meminta penggunaan bus

-     Mengirim request ke modul yang dituju melalui saluran control dan alamat yang sesuai

-     Menunggu modul yang dituju mengirimkan data yang diinginkan

Hierarki Multiple Bus

Bila terlalu banyak modul atau perangkat dihubungkan pada bus maka akan terjadi penurunan kinerja.Faktor – faktor yang menyebabkan hal tersebut adalah:

-        semakin besar delay propagasi untuk mengkoordinasikan penggunaan bus,

-        antrian penggunaan bus semakin panjang. Dimungkinkan habisnya kapasitas transfer bus sehingga memperlambat data.

Elemen-Elemen Rancangan Bus

Saluran bus dapat dipisahkan menjadi dua tipe umum, yaitu dedicated dan multiplexed. Suatu saluran bus didicated secara permanen diberi sebuah fungsi atau subset fisik komponen-komponen komputer.

·         Dedicated

Merupakan jalur data dan jalur alamat terpisah dan penggunaannya tetap atau tidak berubah-ubah. Contoh dedikasi fungsi adalah pada penggunaan alamat dedicated terpisah dan saluran data, yang merupakan suatu hal yang umum bagi bus. Misalnya, alamat dan informasi data dapat ditransmisikan melalui sejumlah salurah yang sama dengan menggunakan saluran address valid control. Pada awal pemindahan data, alamat ditempatkan pada bus dan address valid control diaktifkan. Pada saat ini, setiap modul memilki periode waktu tertentu untuk menyalin alamat dan menentukan apakah alamat tersebut merupakan modul beralamat. Kemudian alamat dihapus dari bus dan koneksi bus yang sama digunakan untuk transfer data pembacaan atau penulisan berikutnya.

·         Multiplexed

Merupakan jalur bus yang digunakan untuk mengirimkan alamat dan data secara bergantian. Keuntungan time multiplexing ini adalah memerlukan saluran yang lebih sedikit, yang menghemat ruang dan biaya. Kerugiannya adalah diperlukannya rangkaian yang lebih kompleks di dalam setiap modul. Terdapat juga penurunan kinerja yang cukup besar karena event-event tertentu yang menggunakan saluran secara bersama-sama tidak dapat berfungsi secara paralel.

Dedikasi fisik berkaitan dengan penggunaan multiple bus, yang masing-masing bus itu terhubung dengan hanya sebuah subset modul. Contoh yang umum adalah penggunaan bus I/O untuk menginterkoneksi seluruh modul I/O, kemudian bus ini dihubungkan dengan bus utama melalui sejenis modul adapter I/O. keuntungan yang utama dari dedikasi fisik adalah throughput yang tinggi, harena hanya terjadi kemacetan lalu lintas data yang kecil. Kerugiannya adalah meningkatnya ukuran dan biaya sistem.

METODE ARBITRASI

Di dalam suatu sistem diperlukan satu modul 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 metode arbitrasi. Pada metode arbitrasi ini, 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 dalam pertukaran data tersebut.