input, output dan interface

Sistem Input Output Interface

            Di dalam bidang komputer, Unit Input/Output  atau sering juga disingkat  (I/O) adalah bagian dari sistem mikroprosesor komunikasi antara sistem pengolahan informasi (seperti komputer) yang digunakan untuk berhubungan dengan dunia luar, yang memungkinkan manusia atau sistem lain pengolahan informasi. Unit input adalah unit luar yang digunakan untuk memasukkan data dari luar ke dalam mikroprosesor ini atau sinyal (data) yang diterima oleh sistem, contohnya, data yang berasal dari keyboard atau mouse.

           Sementara, Unit output merupakan sinyal atau data yang dikirim dari input. 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. Istilah ini juga dapat digunakan sebagai bagian dari suatu tindakan, untuk “melakukan I / O” adalah untuk melakukan input atau output operasi. I / O device yang digunakan oleh seseorang (atau sistem lain) untuk berkomunikasi dengan komputer. Misalnya, keyboard atau mouse mungkin sebuah perangkat input untuk komputer, sementara monitor dan printer dianggap output perangkat output untuk komputer. Perangkat ini memungkinkan komunikasi antar komputer, seperti modem dan kartu jaringan, biasanya melayani untuk keduanya input dan output.

Unit Input dan Output adalah salah satu bagian dari CPU yang mampu memberikan CPU kemampuan untuk berkomunikasi dengan peripheral. Dua sebab utama dibuatnya unit input dan output adalah besarnya tegangan dan arus isyarat yang diperlukan untuk transfer informasi dari dan ke piranti peripheral umumnya berbeda dari tegangan dan arus isyarat yang digunakan dalam sistem bus.

Kecepatan transfer data antara sistem bus dengan piranti input dan output biasanya jauh berbeda, terutama untu pritanti yang mempunyai unsur mekanis (biasanya piranti dengan unsur mekanis seperti ini mempunyai kecepatan transfer data yang paling lambat dibandingkan dengan lainnya. Waktu transfer pada sistem bus dapat mencapai kurang dari 20 nano detik, sedangkan waktu transfer pada I/O dapat lebih dari 1 m detik)

Fungsi utama dari unit Input dan Output adalah :

1.    Mengatur dan membuat perimbangan perbedaan kecepatan dan pewaktuan antara CPU dengan piranti yang terhubung ke dalam sistem.

2.    Melakukan pengaturan dan penyesuaian tegangan serta arus dari satu aras ke aras yang lain.

3.    Melakukan modifikasi panjang data antara sistem bus dan bus Input Output.

Dasar Input/Output

1.    Transfer data menuju dan keluar dari port input dan output dapat dilakukan dalam dua cara, cara tersebut antara lain:

2.    Dengan melakukan eksekusi terhadap instruksi yang menyebabkans suatu byte tunggal atau word akan ditransfer dan mengeksekusi suatu runtun instruksi yang menyebabkan suatu komponen sistem khusus yang berhubungan dengan antarmuka untuk mentransfer runtun byte atau word ke atau dari blok memori yang dituju. 

3.    Dengan menggunakan transfer blok atau direct memory access (DMA) dan komponen khusus yaitu DMA controller. 

Secara prinsip jenis dari input dan output terdiri atas :

1.    I/O Terprogram (Programmed I/O)

2.    I/O Terinterupsi (Interupt I/O)

3.    Blok transfer

1. Sistem Bus

          System bus atau bus sistem, dalam arsitektur komputer mengkaji 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. Mengenal sistem bus Sistem adalah suatu proses yang terikat atau saling ketergantungan dengan satu unsur dan unsur-unsur yang lainnya Bus adalah lintasan/jalur Sistem bus dalam dunia komputer dapat didefinisikan sebagai proses yang menghubungkan antar komponen utama dari sebuah komputer yang memiliki jalur / lintasan masing-masing dimana tetap saling mempengaruhi satu dengan yang lain. Satu bus berisi satu jalur, bus biasanya berbentuk jalur-jalur parallel PCB, ribbon cables, strip connectors (ditemui dalam motherboard), kumpulan kabel.

2. Standar Input/Output Interface

Interface atau antarmuka adalah Penghubung antara dua sistem atau alat media penghubung antara satu subsistem dengan subsistem lainnya. Melalui penghubung ini memungkinkan sumber daya mengalir dari satu subsistem ke subsistem yang lainnya. Keluaran (output) dari suatu subsistem akan menjadi masukan (input) untuk subsistem lainnya dengan melalui penghubung.

a)    Interface Aplikasi I/O

      Ketika suatu aplikasi ingin membuka data yang ada dalam suatu disk, sebenarnya aplikasi tersebut harus dapat membedakan jenis disk apa yang akan diaksesnya. Untuk mempermudah pengaksesan, sistem operasi melakukan standarisasi cara pengaksesan pada peralatan Input/Output. Pendekatan inilah yang dinamakan interface aplikasi Input/Output.

      Interface aplikasi Input/Output melibatkan abstraksi, enkapsulasi, dan software layering. Abstraksi dilakukan dengan membagi-bagi detail peralatan-peralatan Input/Output ke dalam kelas-kelas yang lebih umum. Dengan adanya kelas-kelas yang umum ini, maka akan lebih mudah untuk membuat fungsi-fungsi standar(interface) untuk mengaksesnya. Lalu kemudian adanya device driver pada masing-masing peralatan Input/Output, berfungsi untuk enkapsulasi perbedaan-perbedaan yang ada dari masing-masing anggota kelas-kelas yang umum tadi. Device driver mengenkapsulasi tiap -tiap peralatan Input/Output ke dalam masing-masing 1 kelas yang umum tadi(interface standar). Tujuan dari adanya lapisan device driver ini adalah untuk menyembunyikan perbedaan-perbedaan yang ada pada device controller dari subsistem Input/Output pada kernel. Karena hal ini, subsistem Input/Output dapat bersifat independen dari hardware.

    Karena subsistem Input/Output independen dari hardware maka hal ini akan sangat menguntungkan dari segi pengembangan hardware. Tidak perlu menunggu vendor sistem operasi untuk mengeluarkan support code untuk hardware-hardware baru yang akan dikeluarkan oleh vendor hardware.

3. Pengaksesan Peralatan Input/Output

        Pengaksesan peralatan(I/O) bergantung pada perspektif mengubah sinyal-sinyal bahwa pengguna manusia bisa melihat atau membaca. Untuk pengguna proses membaca atau melihat representasi ini adalah menerima masukan.

            Interaksi antara komputer dan manusia dipelajari dalam bidang yang disebut interaksi manusia-komputer. CPU dan memori utama dianggap sebagai otak dari komputer, dan dari sudut pandang adanya transfer informasi dari atau ke kombinasi itu, misalnya untuk atau dari disk drive, dianggap Input / Output. CPU dan sirkuit pendukungnya menyediakan memori-mapping Input / Output yang digunakan dalam pemrograman komputer tingkat rendah dalam pelaksanaan driver perangkat. Sebuah Input / Output merupakan salah satu algoritma yang dirancang untuk mengeksploitasi lokalitas dan melakukan efisien bila berada pada penyimpanan data sekunder, seperti disk drive.

Input / Output Interface diperlukan setiap kali Input / Output device didorong oleh prosesor. Antarmuka harus memiliki logika yang diperlukan untuk menafsirkan perangkat alamat yang dihasilkan oleh prosesor. Handshaking harus dilaksanakan oleh antarmuka menggunakan perintah yang sesuai seperti (Sibuk, SIAP, WAIT), dan prosesor dapat berkomunikasi dengan Input / Output device melalui antarmuka. Khusus Input / Output monad, yang memungkinkan program untuk hanya menguraikan Input / Output, dan tindakan yang dilakukan diluar program. Hal ini penting karena Input / Output fungsi akan memperkenalkan efek samping untuk setiap bahasa pemrograman, tapi sekarang pemrograman fungsional murni praktis.

Berikut alamat yang dapat disimpan dalam register. Instruksi akan memiliki register yang memiliki alamat tersebut. Jadi untuk mengambil data, instruksi harus mendaftar didekode sesuai dipilih. Isi register akan diperlakukan sebagai alamat menggunakan alamat lokasi memori yang sesuai dipilih dan data dibaca / ditulis. Port-mapping Input / Output biasanya memerlukan penggunaan instruksi yang secara khusus dirancang untuk melakukan Input / Output operasi.

Pengelolaan I/O :

Tugas utama komputer adalah:

·     Pemrosesan CPU, pemrosesan Input / Output

·     Peran OS dalam pengelolaan Input / Output: Mengelola dan mengontrol operasi Input / Output serta   perangkat Input / Output

·     Fungsi pengelolaan Input / Output: Hardware : port, bus, device controller, software  Input / Output adalah modul device driver sebagai peralatan input/output.

sumber:

http://www.vedcmalang.com/pppptkboemlg/index.php/menuutama/listrik-electro/1464-ss7

http://syahiswandi.blogspot.com/2014/01/inputoutput-unit-dan-arsitektur-family.html

Memory(Eksternal, Internal, Pembagian Klasifikasi)

Memory 

                                (Eksternal, Internal, Pembagian Klasifikasi)

Memori merupakan bagian dari komputer yang berfungsi sebagai tempat penyimpanan informasi yang harus diatur dan dijaga sebaik-baiknya. Memori biasanya disebut juga dengan istilah computer storage, computer memory atau memory, merupakan piranti komputer yang digunakan sebagai media penyimpan data dan informasi saat menggunakan komputer. Memory merupakan bagian yang penting dalam komputer modern dan letaknya di dalam CPU (Central Processing Unit). Sebagian besar komputer memiliki hirarki memori yang terdiri atas tiga level, yaitu physical Register di CPU, berada di level teratas. Informasi yang berada di register dapat diakses dalam satu clock cycle CPU.Memori merupakan media penyimpanan data pada komputer, yang dibagi menjadi beberapa jenis yaitu memory internal dan memory eksternal, berikut akan dijelaskan.

1. Physical Register di CPU, berada di level teratas. Informasi yang berada di register dapat diakses dalam satu clock cycleCPU.

2. Primary Memory (executable memory), berada di level tengah. Contohnya, RAM. Primary Memory diukur dengan satu byte dalam satu waktu, secara relatif dapat diakses dengan cepat, dan bersifat volatile (informasi bisa hilang ketika komputer dimatikan). CPU mengakses memori ini dengan instruksi single load dan store dalam beberapa clock cycle.

3. Secondary Memory, berada di level bawah. Contohnya, disk atau tape. Secondary Memory diukur sebagai kumpulan dari bytes (block of bytes), waktu aksesnya lambat, dan bersifat non-volatile (informasi tetap tersimpan ketika komputer dimatikan). Memori ini diterapkan di storage device, jadi akses meliputi aksi oleh driver dan device.

Ø  Definisi Memory internal :

Memory Internal adalah Memory yang dapat diakses secara langsung oleh prosesor. Dalam hal ini yang disimpan di dalam memori utama dapat berupa data atau program. Fungsi dari memori utama sendiri adalah :

Menyimpan data yang berasal dari peranti masukan sampai data dikirim ke ALU (Arithmetic and Logic Unit)  Untuk diproses. Menyimpan daya hasil pemrosesan ALU sebelum dikirimkan ke peranti keluaran Menampung program/instruksi yang berasal dari peranti masukan atau dari peranti pengingat sekunder. bagaimana memori internal bekerja dalam sistem komputer

1. Register

Register merupakan alat penyimpanan kecil yang mempunyai kecepatan akses cukup tinggi, yang digunakan untuk menyimpan data dan/atau instruksi yang sedang diproses. Memori ini bersifat sementara, biasanya di gunakan untuk menyimpan data saat di olah ataupun data untuk pengolahan selanjutnya. jika dianalogikan, register ini dapat diibaratkan sebagai ingatan di otak bila kita melakukan pengolahan data secara manual, sehingga otak dapat diibaratkan sebagai CPU, yang berisi ingatan-ingatan, satuan kendali yang mengatur seluruh kegiatan tubuh dan mempunyai tempat untuk melakukan perhitungan dan perbandingan logika.

2. Cache

Cache merupakan memory berkapasitas terbatas,berkecepatan tinggi yang lebih mahal dari pada memory utama.Cache memory ini ada diantara memory utama dan register pemroses, berfungsi agar pemroses tidak langsung mengacu pada memory utama agar kinerja dapat ditingkatkan. Cache bisa dikatakan sebagai memory yang berukuran kecil yang sifatnya temporary (sementara). Walaupun ukuran filenya sangat kecil namun kecepatannya sangat tinggi. Dalam terminologi hadware, istilah ini biasanya merujuk pada memory berkecepatan tinggi yang menjembatani aliran data antara processor dengan memory utama (RAM) yang biasanya memiliki kecepatan yang lebih rendah. Fungsi dari Cache Memory adalah sebagai tempat menyimpan data sementara atau intruksi yang diperlukan oleh processor. Secara gampangnya, cache berfungsi untuk mempercepat akses data pada komputer karena cache menyimpan data atau informasi yang telah di akses oleh suatu buffer, sehingga meringankan kerja processor. Jadi Bisa disimpulkan fungsi cache memory yaitu: 

1.    Mempercepat Akses data pada komputer 

2.    Meringankan kerja prosessor 

3.    Menjembatani perbedaan kecepatan antara cpu dan memory utama. 

4.    Mempercepat kinerja memory. 

5.    Cara kerja dari Cache Memory 

Jika prosesor membutuhkan suatu data, pertama-tama dia akan mencarinya pada cache. Jika data ditemukan, prosesor akan langsung membacanya dengan delay yang sangat kecil. Tetapi jika data yang dicari tidak ditemukan,prosesor akan mencarinya pada RAM yang kecepatannya lebih rendah. Pada umumnya, cache dapat menyediakan data yang dibutuhkan oleh prosesor sehingga pengaruh kerja RAM yang lambat dapat dikurangi. Dengan cara ini maka memory bandwidth akan naik dan kerja prosesor menjadi lebih efisien. Selain itu kapasitas memori cache yang semakin besar juga akan meningkatkan kecepatan kerja komputer secara keseluruhan. Dua jenis cache yang sering digunakan dalam dunia komputer adalah memory caching dan disk caching. Implementasinya dapat berupa sebuah bagian khusus dari memori utama komputer atau sebuah media penyimpanan data khusus yang berkecepatan tinggi. Implementasi memory caching sering disebut sebagai memory cache dan tersusun dari memori komputer jenis SDRAM yang berkecepatan tinggi. Sedangkan implementasi disk caching menggunakan sebagian dari memori komputer.

-Letak Cache Memory di computer / Elemen-elemen rancangan cache:
A). Ukuran Cache Menentukan ukuran memori cache sangatlah penting untuk mendongkrak kinerja komputer. Semakin besar kapasitas cache tidak berarti semakin cepat prosesnya, dengan ukuran besar akan terlalu banyak gate pengalamatannya sehingga akan memperlambat proses
B). Fungsi pemetaan (mapping) Pemilihan fungsi pemetaan akan menentukan bentuk organisasi cache.
C). Pemetaan Langsung Pemetaan ini memetakan masing-masing blok memori utama hanya ke satu saluran cache saja. Jika suatu blok ada di cache, maka tempatnya sudah tertentu.
D). Pemetaan Asosiatif Pemetaan ini mengatasi kekurangan pemetaan langsung dengan cara mengizinkan setiap blok memori utama untuk dimuatkan ke sembarang saluran cache.

Cara kerja cache memory :
1. CPU membaca word memori
2. Periksa di Cache Memory,
3. Jika ada akan dikirim ke CPU
4. Jika tidak ada akan dicari ke Memory Utama
5. Dikirim ke Cache Memory lalu dikirim ke CPU

3. ROM

ROM mempunyai tugas untuk menyimpan program yang sifatnya tetap atau permanen, tidak tergantung pada keberadaan arus listrik (nonvolatile), dan program yang tersimpan dalam ROM mempunyai sifat hanya bisa dibaca oleh para pengguna komputer. Menyimpan data pada ROM tidak dapat dilakukan dengan mudah, namun membaca data dari ROM dapat dilakukan dengan mudah. Biasanya program / data yang ada dalam ROM ini diisi oleh pabrik yang membuatnya. Oleh karena sifat ini, ROM biasa digunakan untuk menyimpan firmware (perangkat lunak yang berhubungan erat dengan perangkat keras). ROM modern didapati dalam bentuk IC, persis seperti medium penyimpanan/memori lainnya seperti RAM. Untuk membedakannya perlu membaca teks yang tertera pada IC-nya. Biasanya dimulai dengan nomer 27xxx, angka 27 menunjukkan jenis ROM , xxx menunjukkan kapasitas dalam kilo bit ( bukan kilo byte )Data-data biasanya sudah terisi dan disediakan oleh pabrik perakitnya. Contoh data-data ROM yang sering muncul adalah saar komputer dihidupkan maka akan terbaca semua konfigurasi perangkat yang terintegrasi dalam komputer tersebut. Isi data pada ROM misalnya adalah program Basic Input Output System (BIOS), yang berfungsi untuk mengendalikan perpindahan data antar mikroprosesor ke komponen lain yang meliputi ke komponen lain yang meliputi keyboard, monitor, printer, dan lainnya. Program BIOS juga mempunyai fungsi self diagnostic, atau memeriksa kondisi yang ada dalam dirinya yang dinamakan Power on Self Test (POST).   

Sampai sekarang dikenal beberapa jenis ROM yang pernah beredar dan terpasang pada komputer, antara lain :

· PROM (Progammable Read-Only-Memory) : Jika isi ROM ditentukan oleh vendor, PROM dijual dalam keadaan kosong dan kemudian dapat diisi dengan program oleh pemakai. Setelah diisi dengan program, isi PROM tak bisa dihapus.

· EPROM (Erasable Programmable Read-Only-Memory) : Berbeda dengan PROM, isi EPROM dapat dihapus setelah diprogram. Penghapusan dilakukan dengan menggunakan sinar ultraviolet.

· EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read-Only0Memory) : EEPROM dapat menyimpan data secara permanen, tetapi isinya masih bisa dihapus secara elektris melalui program. Salah satu jenis EEPROM adalah Flash Memory. Flash Memory biasa digunakan pada kamera digital, konsol video game, dan cip BIOS.

4. RAM

RAM yang merupakan singkatan dari Random Access Memory adalah sebuah perangkat keras komputer yang berfungsi menyimpan berbagai data dan instruksi program, isi dari RAM dapat diakses secara random atau tidak mengacu pada pengaturan letak data. Data di dalam RAM bersifat sementara, dengan kata lain data yang tersimpan akan hilang jika komputer dimatikan atau catu daya yang terhubung kepadanya dicabut. RAM merupakan salah satu jenis memori internal yang mendukung kecepatan prosesor dalam mengolah data dan instruksi. Dengan menggunakan tambahan RAM ke dalam komputer dapat menghasilkan pengaruh positif pada kinerja dan kecepatan komputer, meskipun RAM sebenarnya tidak menentukan kecepatan komputer. Modul memori RAM yang umum diperdagangkan berkapasitas 128 MB, 256 MB, 512 MB, 1 GB, 2 GB, dan 4 GB.

Jenis – Jenis RAM

    DRAM (Dynamic Random Access Memory) :  jenis RAM yang menyimpan setiap bit data yang terpisah dalam kapasitor dalam satu sirkuit terpadu. Data yang terkandung di dalamnya harus ter-refresh secara berkala oleh CPU agar tidak hilang. Hal ini membuatnya sangat dinamis dibandingkan dengan memori lainnya. Dalam strukturnya, DRAM hanya memerlukan satu transistor dan kapasitor per bit, sehingga memiliki kepadatan sangat tinggi.

    SRAM (Static Random Access Memory) :  pada SRAM tidak menggunakan kapasitor. Hal ini mengakibatkan SRAM tidak perlu lagi disegarkan secara berkala seperti halnya dengan DRAM. Ini juga sekaligus membuatnya memiliki kecepatan lebih tinggi dari DRAM. Berdasarkan fungsinya terbagi menjadi Asynchronous dan Synchronous.

    EDO RAM (Extended Data Out Random Accses Memory) : jenis RAM yang dapat menyimpan dan mengambil isi memori secara bersamaan, sehingga kecepatan baca tulisnya pun menjadi lebih cepat. Umumnya digunakan pada PC terdahulu sebagai pengganti Fast Page Memory (FPM) RAM. Seperti FPM DRAM, EDO RAM memiliki kecepatan maksimal 50MHz EDO RAM juga harus membutuhkan L2 Cache untuk membuat semuanya berjalan dengan cepat, namun jika user tidak memilikinya, maka EDO RAM akan berjalan jauh lebih lambat.

     FPMRAM (Fast Page Mode DRAM) : model DRAM paling lama. Masalah yang sering muncul dari FPM DRAM adalah kecepatan transfernya yang lambat yakni maksimum 50MHz.

     SDRAM (Synchronous Dynamic Random Acces Memory) : SD RAM merupakan tipe baru dari DRAM. SD RAM mulai berjalan dengan kecepatan transfer 66MHz, sementara mode halaman DRAM dan EDO RAM yang lebih lama akan berjalan di maksimal 50MHz. Untuk mempercepat kinerja processor, maka RAM generasi baru seperti DDR dan RD RAM biasanya dapat mendukung performa yang lebih baik.

     DDR (Double Data Rate SDRAM). DDR pada dasarnya memiliki kecepatan transfer dua kali lipat daripada SDRAM. DDR akan beroperasi di 333MHz, dengan pengoperasian sebenarnya 166MHz * 2 (aka PC333 / PC2700) atau 133MHz*2 (PC266 / PC2100). DDR RAM juga kompatibel dengan SDRAM secara fisik, namun menggunakan bus parallel yang sama, sehingga membuat implemnetasi lebih mudah dibandingkan RDRAM, yang merupakan teknologi berbeda.

     RDRAM (Rambus Dynamic Random Acces Memory) : salah satu tipe dari RAM dinamis sinkron yang diproduksi oleh Rambus Corporation menggunakan Bus Speed sebesar 800 MHz tetapi memiliki jalur data yang sempit (8 bit). RD RAM memiliki memory controller yang canggih sehingga tidak semua motherboard bisa mendukungnya. Contoh produk yang memakainya adalah 3dfx seri Voodoo4.

      RDRAM merupakan teknologi memory serial yang datang dengan tiga pilihan, yakni PC600, PC700, dan PC800. PC800 RDRAM didesain dengan double maximum kecepatan transfer daripada PC100 SDRAM, namun memiliki latensi tinggi. RDRAM memiliki multi channel, seperti pada motherboard Pentium 4, yang dapat menawarkan fungsi memori paling bagus, terutama ketika dipasangkan dengan memory PC1066 RDRAM.

5. SWAP memory

Swap (memory swap) adalah area di luar memori utama (mis: di harddisk atau di media seperti USB flash disk, dll) yang digunakan oleh OS untuk memperbesar kapasitas memori virtual (memori total), sehingga kita dapat menjalankan lebih banyak program/proses dalam waktu bersamaan, dan [sebagian] memori yang dipakai program-program yang sedang tidak dipakai dapat ditukar-tukar dulu tempatnya di swap.

6. Virtual memory

Dalam ilmu komputer, memori virtual adalah teknik manajemen memori yang dikembangkan untuk kernel multitugas. Teknik ini divirtualisasikan dalam berbagai bentuk arsitektur komputer dari komputer penyimpanan data (seperti memori akses acak dan cakram penyimpanan), yang memungkinkan sebuah program harus dirancang seolah-olah hanya ada satu jenis memori, memori “virtual”, yang bertindak secara langsung beralamat memori baca/tulis (RAM)

        

     Definisi memory eksternal

 Memory eksternal merupakan memori tambahan yang berfungsi untuk menyimpan data atau program.  Konsep dasar memori eksternal adalah  Menyimpan data bersifat tetap (non volatile), baik pada saat komputer aktif atau tidak. Memori eksternal biasa disebut juga memori eksternal yaitu perangkat keras untuk melakukan operasi penulisan, pembacaan dan penyimpanan data, di luar memori utama. Memori eksternal mempunyai dua tujuan utama yaitu sebagai penyimpan permanen untuk membantu fungsi RAM dan yang untuk mendapatkan memori murah yang berkapasitas tinggi bagi penggunaan jangka panjang.

Contoh: Hardisk, Floppy Disk

BERBAGAI JENIS MEMORY EKSTERNAL
1. Berdasarkan Jenis Akses Data memori eksternal dikelompokkan menjadi dua jenis yaitu :
a. DASD (Direct Access Storage Device) di mana ia mempunyai akses langsung terhadap data.
Contoh :
Magnetik (floppy disk, hard disk), Removeable hard disk (Zip disk, Flash disk), Optical Disk.
b. SASD (Sequential Access Storage Device) : Akses data secara tidak langsung (berurutan), seperti pita magnetik.

2. Berdasarkan Karakteristik Bahan pembuatannya, memori eksternal digolongkan menjadi beberapa kelompok sebagai berikut:

A. punched Card atau kartu berlubang
Merupakan kartu kecil berisi lubang-lubang yang menggambarkan berbagai instruksi atau data. Kartu ini dibaca melalui puch card reader yang sudah tidak digunakan lagi sejak tahun 1979.

B. Magnetic disk
Magnetic Disk merupakan disk yang terbuat dari bahan yang bersifat magnetik, Contoh : floppy dan harddisk.

C. Optical Disk
Optical disk terbuat dari bahan-bahan optik, seperti dari resin (polycarbonate) dan dilapisi permukaan yang sangat reflektif seperti alumunium. Contoh : CD dan DVD

D. Magnetic Tape
Sedangkan magnetik tape, terbuat dari bahan yang bersifat magnetik tetapi berbentuk pita, seperti halnya pita kaset tape recorder.

Sistem Memori tersusun atas (a) register penginderaan; (b) memori jangka pendek; dan (c) memori jangka panjang.

a). Register Penginderaan

Pemrosesan informasi yang terjadi dalam otak manusia adalah melalui beberapa komponen. Komponen yang pertama dari sistem memori yang dilalui informasi adalah register penginderaan. Register penginderaan ini berfungsi untuk menampung sejumlah informasi dari indera seperti penglihatan, pendengaran, peraba, pembau dan pengecap. Informasi yang ditampung mempunyai kapasitas yang besar dan disimpan dalam waktu yang sangat singkat, tidak lebih dari dua detik. Dalam waktu singkat tersebut jika tidak mendapatkan suatu proses terhadap informasi yang ditampung maka informasi tersebut biasanya akan hilang. Keberadaan register penginderaan mempunyai dua implikasi yang penting dalam pendidikan. Pertama, orang harus menaruh perhatian pada suatu informasi bila informasi itu harus diingat. Kedua, seseorang memerlukan waktu untuk membawa semua informasi yang dilihat dalam waktu singkat masuk ke dalam kesadaran (Nur dkk,1998:3).Misalnya apabila siswa dijejali dengan terlalu banyak informasi pada suatu waktu dan tidak diberi tahu aspek informasi mana yang harus diperhatikan, maka mereka akan mengalami kesulitan dalam mempelajari semua informasi tersebut.

b) Memori Jangka Pendek
Informasi yang dipersepsi seseorang dan mendapatkan perhatian ditransfer ke komponen kedua dari sistem memori yaitu memori jangka pendek. Menurut Slavin (dalam Nur dkk,1998:8) dijelaskan bahwa “memori jangka pendek adalah sistem penyimpanan yang dapat menyimpan informasi dalam jumlah yang terbatas hanya dalam beberapa detik”. Biasanya memori ini menyimpan informasi yang terkini yang sedang dipikirkan.

Satu cara untuk menyimpan informasi ke dalam memori jangka pendek adalah memikirkan tentang informasi itu atau mengucapkannya berkali-kali. Proses mempertahankan suatu informasi dalam memori jangka pendek dengan cara mengulang-ulang disebut menghafal (rehearsal). Menghafal sangat penting dalam belajar, karena semakin lama suatu butir tinggal di dalam memori jangka pendek, semakin besar kesempatan butir itu akan ditransfer ke memori jangka panjang. Tanpa pengulangan kemungkinan butir itu tidak akan tinggal di memori jangka pendek lebih dari sekitar 30 detik maka informasi itu dapat hilang akibat desakan informasi lainnya, karena memori jangka pendek mempunyai kapasitas yang terbatas yaitu 5 sampai 9 bits informasi (Miller,1956 dalam Nur dkk,1998:9) yaitu hanya bisa berpikir antara 5 sampai 9 hal yang berbeda dalam satu waktu tertentu.

c) Memori Jangka Panjang
Memori jangka panjang merupakan bagian dari sistem memori tempat menyimpan informasi untuk periode waktu yang panjang. Memori jangka panjang memiliki kapasitas yang sangat besar tempat menyimpan memori dengan jangka yang sangat panjang. Banyak ahli yakin bahwa informasi yang terdapat dalam memori jangka panjang tidak pernah dilupakan, kemungkinan hanya sekedar kehilangan kemampuan untuk menemukan kembali informasi yang tersimpan di dalam memori kita.

Register Kontrol dan Status Internal

Register kontrol dan status internal adalah lokasi memori I/O yang spesial. Di samping aksi sensor dan pengontrolan kaki eksternal, register ini juga melakukan aksi sensor dan pengontrolan sinyal level logika internal. Lihat gambar dan bandingkan antara RAM dengan port output. Perbedaan yang tampak hanyalah bahwa port output memiliki buffer untuk menghubungkan state dari flip-flop ke kaki eksternal. Dalam kasus bit kontrol internal, output dari buffer terhubung dengan sinyal kontrol internal tertentu. Suatu bit status internal mirip dengan bit port input tetapi bit status ini hanya melakukan aksi sensor terhadap sinyal register internal.

Mikrokontroler M68HC05 memiliki kaki-kaki I/O paralel. Arah jalur dari setiap kaki dapat diprogram dengan bit kontrol melalui software. Gambar di bawah menggambarkan I/O dua arah (bi-directional) dengan latch output dan bit kontrol arah data. Kaki suatu port dikonfigurasi sebagai output jika bit DDR (Data Direction Register) yang bersesuaian diset menjadi logika satu. Suatu kaki dikonfigurasi sebagai input jika bit DDR yang bersesuaian diset menjadi logika nol. Saat pertama kali dihidupkan atau saat reset, semua bit DDR dinolkan, sehingga konfigurasi semua kaki port adalah sebagai input. DDR ini dapat ditulis dan dibaca oleh prosesor.

sumber:

·         https://faris6593.blogspot.co.id/2013/03/pengertian-perbedaan-memory-internal-external.html

·         nelly_sofi.staff.gunadarma.ac.id/Downloads/files/35635/Arsitektur+Komputer.pdf

·         http://deky.students.uii.ac.id/2012/01/08/organisasi-dan-arsitektur-komputer/

CLU DAN SET REGISTER

CLU (Central Logic Unit) dan Set Register

Definisi control unit:

      Control Unit merupakan bagian yang berfungsi sebagai pengatur dan mengatur dan pengendali semua peralatan computer, Control Unit juga mengatur kapan alat input menerima data, mengolah, dan menampilkan proses serta hasil pengolahan data. Dengan demikian semua perintah dapat dilakukan secara berurutan tanpa adanya tumpang tindih antara satu perintah dengan perintah lainnya.

           Tugas dari CU adalah sebagai berikut:

1. Mengatur dan mengendalikan alat-alat input dan output.
2. Mengambil instruksi-instruksi dari memori utama.
3. Mengambil data dari memori utama kalau diperlukan oleh proses.
4. Mengirim instruksi ke ALU bila ada perhitungan aritmatika atau perbandingan logika serta mengawasi kerja.
5. Menyimpan hasil proses ke memori utama.

Proses tiga langkah karakteristik unit control:
1. Menentukan elemen dasar prosesor
2. Menjelaskan operasi mikro yang akan dilakukan prosesor
3. Menentukan fungsi-fungsi yang harus dilakukan unit control agar menyebabkan pembentukan operasi mikro

Masukan-masukan unit control: 

 1. Clock / pewaktu
Pewaktu adalah cara unit control 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.
 2. Register instruksi
Opcode instruksi saat itu digunakan untuk menentukan operasi mikro mana yang akan dilakukan selama siklus eksekusi.
 3. Flag
Flag ini diperlukan oleh unit control untuk menentukan status prosesor dan hasil operasi ALU sebelumnya. 

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

 Keluaran-keluaran unit control:

Sinyal control didalam prosesor: terdiri dari dua macam: sinyal-sinyal yang menyebabkan data dipindahkan dari register yang satu ke register yang lainnya, dan sinyal-sinyal yang dapat mengaktifasi fungsi-fungsi ALU tertentu

CARA KERJA CONTROL UNIT

Ketika sebuah komputer pertama kali diaktifkan power-nya, maka computer tersebut menjalankan operasibootstrap. Operasi ini akan membaca sebuah instruksi dari suatu lokasi memory yang telah diketahui sebelumnya dan mentransfer instruksi tersebut ke control unit untuk dieksekusi. Instruksi-intruksi dibaca dari memory dan dieksekusi sesuai dengan urutan penyimpanannya. Program counter dari suatu computer menyediakan suatu cara untuk menyimpan lokasi instruksi berikutnya. Urutan eksekusi berubah dengan memindah lokasi intruksi baru ke program counter sebelum pembacaan (fetch) instruksi dikerjakan. Sebuah intruksi merupakan kalimat imperatif pendek yang sudah dapat menjelaskan makna dari perintah tersebut. Suatu intruksi terdiri dari :

       1.   subjek (komputernya)

       2.    verb (suatu kode operasi yang mengindikasikan pekerjaan apa yang akan   dilaksanakan)

       3.   objek (operands) yang mengidentifikasikan nilai data atau lokasi memory.

Ketika intruksi-intruksi diterima oleh Control Unit, operation code akan mengaktifkan urutan logic untuk mengeksekusi intruksi-intruksi tersebut. Satu eksekusi program terdiri dari beberapa instruction cycle yang menjadi komponen penyusun dari program tersebut. Sedangkan untuk setiap instruction cycle terdiri dari beberapa sub cycle lagi seperti ftech cycle, indirect cycle, execute cucle,  dan interrupt cycle. Setiap sub cycle ini disusun dari beberapa perintah dasar yang disebut micro operation.

Macam-macam CLU :     

  1.  Single-CycleCU 

        Proses di Single-Cycle CU 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-decode opcode 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.

2.      Multi-Cycle CU 

     Berbeda dengan unit kontrol yang single-cycle, unit kontrol yang multi-cycle lebih memiliki banyak fungsi. Dengan memperhatikan state dan opcode, fungsi boolean dari masing-masing output control 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-bitopcode memberitahukan operasi apa yang selanjutnya akan dijalankan CPU.

CLU bertugas untuk :

1. Memberi suatu instruksi dari memori

2. Memberi kode pada instruksi untuk menentukan operasi mana yang akan dilaksanakan

3. Menentukan sumber dan tujuan data di dalam perpindahan data

4. Mengeksekusi operasi yang dikerjakan

            Setelah menginterpretasi kode biner suatu instruksi, CLU menghasilkan serangkaian perintah kendali, yang disebut sebagai instruksi mikro (microinstruction ) atau operasi mikro. Instruksi mikro merupakan operasi primitif tingkat rendah yang bertindak secara langsung pada sirkuit logika suatu komputer dan mengatur fungsi-fungsi sebagai berikut :

1. Membuka/menutup 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

Perancangan CLU ,Terdapat 2 pendekatan dalam perancangan CLU, yaitu :

        1. Hardwired atau Random Logic

       Sejumlah gerbang ( gate ), counter dan register saling dihubungkan untuk menghasilkan sinyal-sinyal kendali. Setiap rancangan memerlukan sekelompok peranti logika dan hubungan yang berbeda-beda.

       2. Microprogrammed Control  

          Dibentuk serangkaian instruksi mikro ( program mikro ) yang disimpan dalam sebuah memori kendali ( biasanya sebuah ROM ) dalam CLU. Microistruction decoder menghasilkan dan mengeluarkan mikroorder di dasarkan pada mikrointruksi dan op code intruksi yang akan di jalankan .yang terakhir sequncer menyinkronasikan aktivitas dari komponen unit kontrol.squencer adalah bagian inti (jantung) dari unit control.

Definisi Register:

Register merupakan alat penyimpanan kecil yang mempunyai kecepatan akses cukup tinggi, yang digunakan untuk menyimpan data dan/atau instruksi yang sedang diproses. Memori ini bersifat sementara, biasanya di gunakan untuk menyimpan data saat di olah ataupun data untuk pengolahan selanjutnya. Register umumnya diukur dengan satuan bit yang dapat ditampung olehnya, seperti "register 8-bit", "register 16-bit", "register 32-bit", atau "register 64-bit" dan lain-lain.

Kategori dalam register :

1. register yang terlihat pemakai

Register-register tipe ini terlihat oleh pemakai (pemrogram), pemrogram dapat memeriksa dan beberapa instruksi dapat digunakan untuk mengisi (memodifikasi) isi register tipe ini. 

Register tipe ini terdiri dari dua jenis, yaitu:
1. Data Register : Digunakan untuk menyimpan angka-angka dalam bilangan bulat (integer)

2. Addres Register : Digunakan untuk menyimpan alamat-alamat memori dan juga untuk   mengakses memori.

3. Register untuk kendali status.

Beragam register tipe ini digunakan untuk mengendalikan operasi pemroses. Kebanyakan tidak terlihat oleh pemakai. Sebagiannya dapat diakses dengan instruksi mesin yang dieksekusi dalam mode kontrol atau kernel sistem operasi.

Register untuk kendali status antara lain:

- register untuk alamat dan buffer (address and buffer register)

- register untuk eksekusi intruksi (instruction execution register)

- register untuk informasi status (status information register)

·         SIC (SIMPLIFIED INSTRUCTIONAL COMPUTER)

Komputer yang didasarkan pada SIC ini merupakan komputer yang termasuk dalam perancangan arsitektur yang sangat sederhana dan komputer ini dipersembahkan oleh BECK (1985).

Struktur Mesin SIC terdiri dari :

1.   CPU

2.   Unit memori

3.   Minimal satu unit prinati I/O

·         Penggunaan register-register pada SIC :

1.    Register A = register yang digunakan untuk proses perhitungan

2.    Register X = register yang digunakan untuk mode pengalamatan berindex

3.    Register PC = register  yang menyimpan alamat instruksi berikutnya

4.    Register L = register yang menyimpan alamat asal sebelum melakukan subroutines

5.    Register IR = register  yang menyimpan instruksi yang sedang dikerjakan

6.    Register MBR = register yang digunakan untuk proses masukan atau keluaran data dari memori

7.    Register MAR = register yang menyimpan alamat memori untuk proses pembacaan atau penulisan

8.    SW = register yang berisi informasi status relatif terhadap instruksi sebelumnya

9.    C = register yang membangkitkan signal waktu t0, t1, t2, t3

10.  INT = register yang menentukan apakah signal interrupt telah diterima

11.  F = register yang digunakan dalam proses”siklus fetch’

12.  E = register khusus yang digunakan dalam proses “siklus eksekusi’

13.  S = register yang akan mengaktifkan register C

SET REGISTER:
      Register prosesor, dalam arsitektur komputer, adalah sejumlah kecil memori komputer yang bekerja  dengan kecepatan sangat tinggi yang digunakan untuk melakukan eksekusi terhadap program-program komputer  dengan menyediakan akses yang cepat terhadap nilai-nilai yang umum digunakan. Umumnya nilai-nilai yang umum  digunakan adalah nilai yang sedang dieksekusi dalam waktu tertentu. Register prosesor berdiri pada tingkat tertinggi dalam hierarki memori: ini berarti bahwa kecepatannya adalah  yang paling cepat; kapasitasnya adalah paling kecil; dan harga tiap bitnya adalah paling tinggi.

     Register juga digunakan sebagai cara yang paling cepat dalam sistem komputer untuk melakukan manipulasi data. Register umumnya diukur dengan satuan bit yang dapat ditampung olehnya, seperti "register 8-bit", "register 16-bit", "register 32-bit", atau "register 64-bit" dan lain-lain. Istilah register saat ini dapat merujuk kepada kumpulan register yang dapat diindeks secara langsung untuk melakukan input/output terhadap sebuah instruksi yang didefinisikan oleh set instruksi. untuk istilah ini, digunakanlah kata "Register Arsitektur". Sebagai contoh set instruksi Intel x86 mendefinisikan sekumpulan delapan buah register dengan ukuran 32-bit, tapi CPU yang mengimplementasikan set instruksi x86 dapat mengandung lebih dari delapan register 32-bit.
        

jenis-jenis register antara lain :
1.     Register data, yang digunakan untuk menyimpan angka-angka dalam bilangan bulat (integer).
2.     Register alamat, yang digunakan untuk menyimpan alamat-alamat memori dan juga untuk mengakses memori.
3.     Register general purpose, yang dapat digunakan untuk menyimpan angka dan alamat secara sekaligus.
4.    Register floating-point, yang digunakan untuk menyimpan angka-angka bilangan titik mengambang (floating-point).
5.   Register konstanta (constant register), yang digunakan untuk menyimpan angka-angka tetap yang hanya dapat dibaca (bersifat read-only), semacam phi, null, true, false dan lainnya.
6.    Register vektor, yang digunakan untuk menyimpan hasil pemrosesan vektor yang dilakukan oleh prosesor SIMD.
7.   Register special purpose yang dapat digunakan untuk menyimpan data internal prosesor, seperti halnya instruction pointer, stack pointer, dan status register.
8.   Register yang spesifik terhadap model mesin (machine-specific register), dalam beberapa arsitektur tertentu, digunakan  untuk menyimpan data atau pengaturan yang berkaitan dengan prosesor itu sendiri. Karena arti dari setiap  register langsung dimasukkan ke dalam desain prosesor tertentu saja, mungkin register jenis ini tidak menjadistandar antara generasi prosesor.

-CACHE MEMORY
Cache berasal dari kata cash yakni sebuah tempat menyembunyikan atau tempat menyimpan sementara.  Sesuai definisi tersebut Cache Memory adalah tempat menyimpan data sementara. Cara ini dimaksudkan untuk meningkatkan  transfer data dengan menyimpan data yang pernah diakses pada cache tersebut, sehingga apabila ada data yang ingin diakses adalah data yang sama maka maka akses akan dapat dilakukan lebih cepat. Cache memori ini terletak antara register dan  memory utama sehingga pemrosesan data tidak langsung mengacu pada memori utama. Penggunaan cache ditujukan untuk meminimalisir terjadinya bottleneck dalam aliran data antara processor dan RAM.  Sedangkan dalam terminologi software, istilah ini merujuk pada tempat penyimpanan sementara untuk beberapa file yang sering  diakses (biasanya diterapkan dalam network).

   - Jenis - Jenis Cache Memory
Cache umumnya terbagi menjadi beberapa jenis, seperti L1 cache, L2 cache dan L3 cache. Cache yang dibangun ke dalam CPU  itu sendiri disebut sebagai Level 1 (L1) cache. Cache yang berada dalam sebuah chip yang terpisah di sebelah CPU disebut  Level 2 (L2) cache. Beberapa CPU memiliki keduanya, L1 cache dan L2 built-in dan menugaskan chip terpisah sebagai cache  Level 3 (L3) cache. Cache yang dibangun dalam CPU lebih cepat daripada cache yang terpisah. Namun, cache terpisah masih  sekitar dua kali lebih cepat dari Random Access Memory (RAM). Cache lebih mahal daripada RAM tetapi motherboard dengan built-in cache sangat baik untuk memaksimalkan kinerja sistem.

   - Fungsi dan Manfaat Cache Memory
Cache berfungsi sebagai tempat penyimpanan sementara untuk data atau instruksi yang diperlukan oleh processor. Secara gampangnya, cache berfungsi untuk mempercepat akses data     pada komputer karena cache menyimpan data/informasi yang telah diakses oleh suatu buffer, sehingga meringankan kerja processor. Manfaat lain dari cache memory adalah bahwa CPU tidak harus menggunakan sistem bus motherboard untuk mentransfer data. Setiap kali data harus melewati bus sistem, kecepatan transfer data memperlambat kemampuan motherboard. CPU dapat memproses data lebih cepat dengan menghindari hambatan yang diciptakan oleh sistem bus
.
-VIRTUAL MEMORY

Pengertian dari Virtual memory itu sendiri yakni memori sementara yang digunakankomputer untuk menjalankan berbagai program aplikasi ataupun menyimpan data yang membutuhkanmemory yang lebih besar dari memory yang telah tersedia.
Program ataupun data yang tidak muat dimasukan pada memory asli ( RAM ), akan disimpan ke dalam sebuah Pagging File.
Fungsi Virtual Memory ialah untuk mengoptimalkan kinerja dari komputer, dengan tambahan memory, maka kemungkinan terjadi crash sangat kecil sekali.
Ukuran dari paging file biasanya berbeda – beda.
Untuk ukuran paging file linux ialah 2 kali lipat dari memory aslinya. Misalkan kita memakai memory berkapasitas 512 MB, maka ukuran paging filenya yaitu 1 GB. Walaupun tidak harus 2 GB, tapi untuk memaksimalkan kinerja maka sebaiknya 2 kali lipatnya.
Untuk ukuran paging file di windows XP dan Vista Yaitu 1,5 kali dari kapasitas aslinya. Misalkan kita menggunakan memory sebesar 1 GB, maka paging filenya sebesar 1,5 GB. Dalam Xp maupun Vista paging file ini dinamai dengan pagefile.sys bila kita ingin mencarinya, pasti tidak akan ketemu, karena file ini disembunyikan atau hidden files.

sumber:

http://fachrulryper.blogspot.co.id/2012/11/arsitektur-set-instruksi-dan-cpu.html

http://abdi-villa.blogspot.co.id/2012/10/arsitektur-set-instruksi-dan-cpu.html