Sistem Bus

1. Sistem Bus By Serdiwansyah N. A.

2. Sistem Bus • Komputertersusunatasbeberapakomponenpentingseperti CPU, memori, perangkatI/O. Setiapkomponensalingberhubunganmembentukkesatuanfungsi. • Sistembus adalahpenghubungbagikeseluruhankomponenkomputerdalammenjalankantugasnya. Transfer data antarkomponenkomputersangatlahmendominasikerjasuatukomputer. • Data atau program yang tersimpandalammemoridapatdiaksesdandieksekusi CPU melaluiperantara bus, begitujugakitadapatmelihathasileksekusimelalui monitor jugamenggunakansistem bus. Sistem Bus

3. StrukturInterkoneksi • Komputertersusunataskomponen-komponenataumodul-modul(CPU, memoridanI/O) yang salingberkomunikasi. • Kompulanlintasanatausaluranberbagaimoduldisebutstrukturinterkoneksi. • Rancanaganstrukturinterkoneksisangatbergantungpadajenisdankarakteristikpertukarandatanya. Sistem Bus

4. StrukturInterkoneksi • Jenispertukaran data yang diperlukanolehmodul-modulpenyusunkomputer : • Memori : • Memoriumumnyaterdiriatas N word memoridenganpanjang yang sama. Masing – masingword diberi alamat numerik yang unik (0, 1, 2, …N-1). Word dapat dibaca maupun ditulis pada memoridengankontrol Read dan Write. Lokasibagioperasidispesifikasikanolehsebuahalamat. Sistem Bus

5. StrukturInterkoneksi • ModulI/O : • Operasimodul I/O adalahpertukaran data daridankedalamkomputer. Berdasakanpandanganinternal, modul I/O dipandangsebagaisebuahmemoridenganoperasipembacaandanpenulisan. • CPU : • CPU berfungsisebagaipusatpengolahandaneksekusi data berdasarkanroutine-routine program yang diberikanpadanya. CPU mengendalikanseluruhsistemkomputersehinggasebagaikonsekuensinyamemilikikoneksikeseluruhmodul yang menjadibagiansistemkomputer. Sistem Bus

6. Modul-modulKomputer • Gambar 1. Modul-modulKomputer Sistem Bus

7. JenisPertukaran Data • Dari jenispertukaran data yang diperlukanmodul-modulkomputer, makastrukturinterkoneksiharusmendukungperpindahan data berikut : • Memorike CPU : CPU melakukanpembacaan data maupuninstruksidarimemori. • CPU keMemori: CPU melakukanpenyimpananataupenulisan data kememori. • I/O ke CPU : CPU membaca data dari peripheral melaluimodulI/O. • CPU ke I/O : CPU mengirimkan data ke perangkat peripheral melalui modul I/O. • I/O ke Memori atau dari Memori : digunakan pada sistem DMA. Sistem Bus

8. Interkoneksi Bus • Bus merupakan lintasan komunikasi yang menghubungkan dua atau lebih komponen komputer. • Sifatpentingdanmerupakansyaratutamaadalah bus adalah media transmisi yang dapatdigunakanbersamaolehsejumlahperangkat yang terhubungpadanya. • Karenadigunakanbersama, diperlukanaturan main agar tidakterjaditabrakan data ataukerusakandata yang ditransmisikan. Walaupundigunakanbersamanamundalamsatuwaktuhanyaadasebuahperangkat yang dapatmenggunakan bus. Sistem Bus

9. Struktur Bus • Sebuah bus biasanyaterdiriatasbeberapasaluran. • Sebagaicontoh bus data terdiriatas 8 saluransehinggadalamsatuwaktudapatmentransfer data 8 bit. • Secaraumumfungsisaluran bus dikategorikan dalam tiga bagian, yaitu saluran data, saluran alamat dan saluran kontrol • Gambar 2. Pola Interkoneksi Bus Sistem Bus

10. Saluran Bus • Saluran data (data bus) adalahlintasanbagiperpindahan data antarmodul. Secarakolektiflintasaninidisebutbus data. Jumlahsalurandalam bus data dikatakanlebar bus, dengansatuanbit. • Saluranalamat (address bus) digunakanuntukmenspesifikasisumberdantujuandata pada bus data. Saluran ini digunakan untuk mengirim alamat word pada memori yang akan diakses CPU. • Salurankontrol(control bus) digunakanuntukmengontrol bus data, bus alamatdanseluruh modul yang ada. Karena bus data dan bus alamat digunakan oleh semua komponen maka diperlukansuatumekanismekerja yang dikontrolmelalui bus kontrolini. Sistem Bus

11. SaluranKontrol • Sinyal – sinyalkontrolterdiriatassinyalpewaktuandansinyal-sinyalperintah. Sinyalpewaktuanmenandakanvaliditasdata danalamat, sedengkansinyalperintahberfungsimembentuksuatuoperasi. • Secaraumumsalurankontrolmeliputi : • Memory Write, memerintahkan data pada bus akandituliskankedalamlokasialamat. • MomoryRead memerintahkan data darilokasialamatditempatkanpada bus data. • I/O Write, memerintahkan data pada bus dikirimkelokasi port I/O. • I/O Read, memerintahkan data dari port I/O ditempatkanpada bus data. Sistem Bus

12. SaluranKontrol • Transfer ACK, menunjukkan data telahditerimadari bus atau data telahditempatkanpada bus. • Bus Request, menunjukkanbahwamodulmemerlukankontrolbus. • Bus Grant, menunjukkanmodul yang melakukan request telahdiberihakmengontrolbus. • Interrupt Request, menandakanadanyapenangguhaninterupsidarimodul. • Interrupt ACK, menunjukkanpenangguhaninterupsitelahdiketahuiCPU. • Clock, kontroluntuksinkronisasioperasiantarmodul. • Reset, digunakanuntukmenginisialisasiseluruhmodul. Sistem Bus

13. Fisik Bus • Secarafisik bus adalahkonduktorlistrikparalel yang menghubungkanmodul-modul. • Konduktorinibiasanyaadalahsaluranutamapada PCB motherboard dengan layout tertentusehinggadidapatfleksibilitaspenggunaan. • Untukmodul I/O biasanyadibuat slot bus yang mudahdipasangdandilepas, seperti slot PCI dan ISA. Sedangkanuntuk chips akanterhubungmelaluipinnya. Sistem Bus

14. PrinsipOperasi Bus • Operasipengiriman data kemodullainnya : • Memintapenggunaanbus. • Apabilatelahdisetujui, modulakanmemindahkan data yang diinginkankemodulyang dituju. • Operasi meminta data dari modul lainnya : • Memintapenggunaanbus. • Mengirimrequest kemodul yang ditujumelaluisalurankontroldanalamatyang sesuai. • Menunggumodul yang ditujumengirimkan data yang diinginkan. Sistem Bus

15. Hierarki Bus • Bilaterlalubanyakmodulatauperangkatdihubungkanpada bus makaakanterjadipenurunan kinerja, yang disebabkan oleh : • Semakinbesar delay propagasiuntukmengkoordinasikanpenggunaanbus. • Antrian penggunaan bus semakin panjang. • Dimungkinkanhabisnyakapasitas transfer bus sehinggamemperlambat data. • Antisipasidansolusipersoalan di atasadalahpenggunaan bus jamak yang hierarkis. • Modul-moduldikalasifikasikanberdasarkankebutuhanterhadaplebardankecepatan bus. Bus biasanyaterdiriatas bus lokal, bus sistem, dan bus ekspansi. Sistem Bus

16. Arsitektur Bus JamakTradisional • Gambar 3. Arsitektur Bus JamakTradisional Sistem Bus

17. Arsitektur Bus JamakKinerjaTinggi • Gambar 4. Arsitektur Bus JamakKinerjaTinggi Sistem Bus

18. ElemenPerancangan Bus • Saatiniterdapatbanyakimplementasisistem bus, tetapi parameter dasarperancanganbus dapatdiklasifikasikanberdasarkanjenis (dedicated danmulitiplexed), metodearbitrasi(tersentralisasidanterdistribusi), timing (sinkrondantaksinkron), lebar bus (lebar address danlebardata) danjenis transfer datanya(read, write, read-modify-write, read-alter-write, block). • Tujuanyang hendakdicapaidalamperancanganadalahbagaimana bus dapatcepatmenghantarkandata danefisiensinyatinggi. Intinyakarakteristikpertukaran data danmodulyang terkaitmerupakanpertimbanganutamadalamperancangan bus. Sistem Bus

19. Jenis Bus • Berdasarjenisbusnya, bus dibedakanmenjadi bus yang khususmenyalurkan data tertentu, misalnyapaket data saja, ataualamatsaja, jenisinidisebutdedicated bus. Namunapabilabus dilalukaninformasi yang berbedabaik data, alamatmaupunsinyalkontroldenganmetodemulipleksdata maka bus inidisebutmultiplexed bus. • Keuntunganmulitiplexed bus adalahhanyamemerlukansaluransedikitsehinggadapatmenghemattempat, namunkerugiannyaadalahkecepatan transfer data menurundandiperlukanmekanismeyang komplekuntukmengurai data yang telahdimulitipleks. • Saatini yang umum, bus didedikasikanuntuktigamacam, yaitu bus data, bus alamatdan bus kontrol. Sistem Bus

20. MetodeArbitrasi • Terdapatduamacammetodearbitrasi, yaitutersentraldanterdistribusi. • Padametodetersentraldiperlukanpengontrol bus sentralatauarbiter yang bertugasmengaturpenggunaanbus olehmodul. Arbiter bisasuatumodulataubagianfungsi CPU. • Sedangkandalammetodeterdistribusi, setiapmodulmemilikilogikapengontrolakses (access control logic) yang berfungsimengaturpertukaran data melalui bus. Keduametodearbitrasiintinyamenugaskansuatuperangkatbisamodul I/O ataupun CPU bertindaksebagai master kontrolpertukaran. Sistem Bus

21. Timing • Metodepewaktuansinkronterjadinya event pada bus ditentukanolehsebuahpewaktu(clock). Sebuahtransmisi1 - 0 disebutsikluswaktuatausiklus bus danmenentukanbesarnyaslot waktu. • Semuaperangkatmodulpada bus dapatmembacaataupengetahuisiklus clock. Biasanyasatusiklusuntuksatu event. • Model inimudahdiimplementasikandancepatnamunkurangfleksibel menangani peralatan yang beda kecepatan operasinya. Biasanya digunakan untuk modul-modultertentu yang sudahjelaskarakteristiknya. Sistem Bus

22. PewaktuanSinkron • Dalampewaktuanasinkronmemungkinkankerjamodul yang tidakserempakkecepatannya. Dalam pewaktuan asinkron, event yang terjadi pada bus tergantung event sebelumnyasehinggadiperlukansinyal-sinyalvalidasiuntukmengidentifikasi data yang ditransfer. • Sisteminimampumenggabungkankerjamodul-modulyang berbedakecepatanmaupunteknologinya, asalkanaturantransfernyasama. Sistem Bus

23. PewaktuanSinkron • Gambar 5. ContohPewaktuanSinkron Sistem Bus

24. SiklusPembacaanSinkron • Gambar 6. SiklusPembacaanSinkron Sistem Bus

25. SiklusPenulisanSinkron • Gambar 6. SiklusPenulisanSinkron Sistem Bus

26. Lebar Bus • Lebarbus sangatmempengaruhikinerjasistemkomputer. • Semakinlebar bus makasemakinbesar data yang dapatditransfersekaliwaktu. • Semakinbesar bus alamat, akansemakinbanyakrange lokasi yang dapatdirefensikan. Sistem Bus

27. Jenis Transfer Data • Dalamsistemkomputer, operasi transfer data adalahpertukaran data antarmodulsebagaitindaklanjutataupendukungoperasi yang sedangdilakukan. • Saatoperasibaca (read), terjadipengambilandata darimemorike CPU, begitujugasebaliknyapadaoperasipenulisanmaupunoperasi-operasikombinasi. • Bus harusmampumenyediakanlayanansaluranbagisemuaoperasikomputer. Sistem Bus

28. Bus ISA • Bus ISA (Industry Standar Architecture), yang padadasarnyaadalah bus PC/AT yang beroperasipada 8,33 MHz. • Keuntungannyaadalahbahwapendekataninitetapmempertahankan kompatibilitas dengan mesin-mesin dan kartu-kartu yang ada. • Pendekatan ini jugadidasarkanpadasebuah bus yang telahdilisensikansecarabebasoleh IBM kepadabanyakperusahaandalamrangkauntukmenjaminbahwasebanyakmungkinpihakketigadapatmemproduksikartu-kartuuntuk PC pertama, sesuatu yang kembalimenghantui IBM. • Setiap PC yang berbasiskan Intel masihmenggunakan bus jenisini, meskipunbiasanyajugadisertaidengansatuataulebih bus lain. Sistem Bus

29. Bus PCI • Peripheral Component Interconnect (PCI) adalah bus yang tidaktergantungprosesordanberfungsisebagai bus mezzanine atau bus peripheral. • PCI memilikikinerjatinggiuntuksistemI/O berkecepatantinggiseperti : video adaptor, NIC, disk controller, sound card, dan lain-lain. • Standard PCI adalah 64 saluran data padakecepatan 33 MHz, laju transfer data 264 MB per detikatau2,112 Gbps. • KeunggulanPCI tidakhanyapadakecepatannyasajatetapimurahdengankepingyang sedikit. • Padatahun 1990, Intel mempatenkan PCI bagi domain publiksehinggavendor dapatmengeluarkanprodukdengan PCI tanparoyalti. Sistem Bus

30. Bus USB • Semuaperangkat peripheral tidakefektifapabiladipasangpada bus berkecepatantinggiPCI, sedangkanbanyakperalatan yang memilikikecepatanrendahseperti keyboard, mouse, danprinter. • Sebagaisolusinyatujuh vendor komputer (Compaq, DEC, IBM, Intel, Microsoft, NEC, danNorthern Telecom) bersama-samamerancangbus untukperalatan I/O berkecepatanrendah. • Standard yang dihasilkandinamakan Universal Standard Bus (USB). Sistem Bus

31. Bus USB • Keuntungan yang didapatkan dan tujuan dari penerapan USB adalah sebagai berikut : • Pemakaitidakharusmemasangtombolatau jumper pada PCB atauperalatan. • Pemakaitidakharusmembuka casing untukmemasangperalatan I/O baru. • Hanya satu jenis kabel yang diperlukan sebagai penghubung. • Dapat mensuplai daya pada peralatan-peralatan I/O. • Memudahkanpemasanganperalatan-peralatan yang hanyasementaradipasangpadakomputer. • Tidakdiperlukan reboot padapemasanganperalatanbarudenganUSB danmurah. Sistem Bus

32. Bus USB • Bandwidth total USB adalah 1,5 MB per detik. • Bandwidth itusudahmencukupiperalatanI/O berkecepatanrendahseperti keyboard, mouse, scanner, telepon digital, printer, dansebagainya. • Kabelpada bus terdiridari 4 kawat, 2 untuk data, 1 untuk power (+5 volt), dan1 untukground. Sistempensinyalanmentransmisikansebuahbilangannolsebagaitransisitegangandansebuahbilangansatubilatidakadatransmisitegangan. Sistem Bus

33. Bus SCSI • Small Computer System Interface (SCSI) adalahperangkat peripheral eksternalyang dipopulerkan oleh macintosh pada tahun 1984. • SCSI merupakan interface standard untuk drive CD-ROM, peralatan audio, hard disk, danperangkatpenyimpananeksternalberukuranbesar. • SCSI menggunakan interface paraleldengan 8, 16, atau 32 salurandata. • KonfigurasiSCSI umumnyaberkaitandengan bus, walaupunpadakenyataannyaperangkat-perangkattersebutdihubungkansecara daisy-chain. • PerangkatSCSI memilikiduabuahkonektor, yaitukonektor input dankonektor output. Sistem Bus

34. Bus P1394/Fire Wire • Semakinpesatnyakebutuhan bus I/O berkecepatantinggidansemakincepatnyaprosesorsaatini yang mencapai 1 GHz, makaperludiimbangidengan bus berkecapatantinggijuga. • Bus SCSI dan PCI tidakdapatmencukupikebutuhansaatini. Sehinggadikembangkanbus performance tinggi yang dikenaldenganFire Wire (P1394 standard IEEE). • P1394 memilikikelebihandibandingkandengan interface I/O lainnya, yaitusangatcepat, murah, dan mudah untuk diimplementasikan. Pada kenyataanya P1394 tidak hanya populer pada sistemkomputer, namunjugapadaperalatanelektroniksepertipadakamera digital, VCR, dantelevisi. • Kelebihanlain adalahpenggunaantransmisi serial sehinggatidakmemerlukanbanyakkabel. Sistem Bus