Peng.Organisasi & Arsitektur Komputer

BAB I

PENDAHULUAN

A.    Latar Belakang

Semenjak diperkenalkannya komputer modern pada tahun 1940, komputer terus berkembang dengan sangat pesat, baik perangkat keras maupun perangkat lunaknya. Perkembangan ini dipicu antara lain oleh perbandingan antara biaya dan kemampuan, sistem penyimpanan yang bervariasi, dan cara bagaimana user mengorganisir datanya.

Sistem komputer terdiri dari empat komponen perangkat keras, yaitu central processing unit (CPU), primary storage/memori utama, secondary storage/memori sekunder, dan input-output devices yang berhubungan dengan pengguna. Dan karena itu perlu di mengerti tentang jenis memori dalam komputer,prinsip kerja memori,alokasi data ke memori,katagori tempat penyimpanan berserta cara kerja peralatan penyimpanan magnetik dan optik. Dan pembahasanya sebagaimana yang tertulis di makalah ini.

B.     Maksud dan Tujuan

Adapun maksud dan tujuan pembuatan makalah ini adalah sebagai berikut :

1. Mengetahui media penyimpanan dan cara kerjanya
2. Mengetahui sistem Input/Output
3. Untuk menambah pengetahuan dalam perangkat keras

C.    Manfaat

Manfaat dari penulisan makalah ini adalah supaya bisa menjadi bahan masukan dan pembelajaran bagi para pembaca khususnya bagi para mahasiswa tentang perangkat keras secara menyeluruh.

BAB II

PEMBAHASAN

A.    Kategori media Penyimpanan

1.      CD-ROM

Yang ada saat ini umumnya terbuat dari resin (polycarbonate) dan dilapisi permukaan yang sangat reflektif seperti alumunium. Informasi direkam secara digital sebagai lubang-lubang mikroskopis padapermukaan yang reflektif. Proses ini dilakukan dengan menggunakan laser yang berintensitas tinggi. Permukaan yang berlubang ini kemudian dilapisi oleh lapisan bening. Informasi dibaca dengan menggunakan laser berintensitas rendah yang menyinari lapisan bening tersebut sementara motor memutar disk. Kemudian Intensitas laser tersebut berubah setelah mengenai lubang-lubang tersebut kemudian terefleksikan dan dideteksi oleh fotosensor yang kemudian dikonversi menjadi data digital. Penulisan data pada CD-ROM hanya dapat dilakukan sekali saja. Walaupun demikian, optical disk ini memiliki keunggulan dari segi mobilitas. Bentuknya yang kecil dan tipis memudahkannya untuk dibawa kemana-mana.

2.      DVD (Digital VersatileDisc)

Mulai tahun 1983 sistem penyimpanan data di optical disc mulai diperkenalkan dengan diluncurkannya Digital Audio Compact Disc. Sejak saat itulah teknologi penyimpanan pada optical disc berkembang. CD-ROM (Compact Disc Read Only Memory) adalah media untuk menyimpan data atau informasi lainnya dalam jumlah yang sangat besar (lebih dari 600 MegaByte). Jauh lebih besar jika kita bandingkan dengan floppy disk (1,4 MB).
DVD adalah generasi lanjutan dari teknologi penyimpanan dengan menggunakan media optical disc. DVD memiliki kapastias yang jauh lebih besar daripada CD-ROM biasa, yaitu mencapai 9 Gbytes. Teknologi DVD ini sekarang banyak dimanfaatkan secara luas oleh perusahaan musik dan film besar, sehingga menjadikannya sebagai produk elektronik yang paling diminati dalam kurun waktu 3 tahun sejak diperkenalkan pertama kali.
Perkembangan teknologi DVD-ROM pun lebih cepat dibandingkan CD-ROM. 1x DVD-ROM memungkinkan rata-rata transfer data 1.321 MB/s dengan rata-rata burst transfer 12 MB/s. Semakin besar cache (memori buffer) yang dimiliki DVD-ROM, semakin cepat penyaluran data yang dapat dilakukan.
DVD menyediakan format yang dapat ditulis satu kali ataupun lebih, yang disebut dengan Recordable DVD, dan memiliki macam-macam versi, yaitu : DVD-R for General, hanya sekali penulisan DVD-R for Authoring, hanya sekali penulisan DVD-RAM, dapat ditulis berulang kali DVD-RW, dapat ditulis berulang kali DVD+R, hanya sekali penulisan Setiap versi DVD recorder dapat membaca DVD-ROM disc.

3.      DISKET
  
Menambah kapasitas dan mengurangi bad sector diskette. Seberapa besar kapasitas diskette kita dapat ditambah ? Kapasitas bisa bertambah sekitar 200 kB tetapi bisa juga lebih tergantung pada pemilihan ukuran kapasitas diskette pada saat memformat dan mentransfer file system ke diskette. Keadaan floppy disk drive yang baik juga turut mendukung keberhasilan menambah kapasitas diskette ini. Ukuran tersebut sudah cukup lumayan terutama pada saat kita ingin mengkopi suatu file yang sudah displit dan sudah tidak bisa dikompress lagi dengan ukuran 1,6 MB misalnya, kita tidak perlu lagi menggunakan dua diskette tetapi cukup satu diskette.

4.      FLASHDISK
  
USB Flash Drive atau yang lebih dikenal dengan UFD atau flash disk merupakan sebuah periperal komputer yang populer pada sekarang ini. Flash disk sendiri sejatinya adalah sebuah alat penyimpanan data berbasis flash memory yang diintegrasikan dengan USB (Universal Serial Bus) konektor. Flash disk pada umumnya berbentuk kecil dan ringan. Sehingga mudah untuk dibawa kemana-mana (bersifat portabel) dan memiliki kemampuan penyimpanan data yang cukup besar (mulai dari 8 mb hingga 16 gb). Selain itu, flash disk juga telah didukung oleh banyak sistem operasi (windows, linux, macintosh, dsb) dan tidak perlu di install (komputer akan dengan sendirinya menginstal sebuah driver flash disk – hal ini berlaku untuk sistem operasi modern). Hal ini membuat flash disk menjadi media penyimpanan portabel yang paling banyak digunakan oleh pengguna komputer.
Inti dari teknologi flash disk ialah penggunaan flash memory. Flash memory sendiri merupakan pengembangan dari teknologi EPROM (yang kemudian dikembangkan menjadi EEPROMS – yang sekarang lebih dikenal tempat penyimpanan bios kmputer). Flash memory sendiri dirancang sebagai sebuah memori yang bisa menyimpan data, data yang disimpan bisa dihapus dan data ditulis kembali dengan mudah. Hal ini membuat flash disk hampir sama dengan hard disk atau floppy disk (sebagai media penyimpanan yang bisa ditulis berulang kali). namun jika hard disk atau floppy disk menggunakan sebuah alat mekanik (berbentuk jarum) untuk membaca dan menulis data, maka flash disk menggunakan sebuah kontroler (berbentuk chip) yang bertugas untuk menulis dan membaca data pada flash memory. Hal ini juga yang membuat flash disk bentuknya bisa kecil dan ringan.
Sebagai alat yang berbasis teknologi flash memory, flash disk memiliki sebuah “waktu hidup” yang terbilang tidak lama. Pada umumnya sebuah flash disk hanya bisa digunakan sebanyak 50000 hingga 150000 kali saja (dalam hal ini penggunaan baik membaca maupun menulis data).
Flashdisk Pertama ada beberapa perusahaan yang mengklaim sebagai pembuat flash disk pertama. Trek, merupakan perusahaan yang pertama menjual flash disk pada tahun 2000. Trek menamakan flash disk tersebut Thumbdrive.
Sebuah perusahaan, M-systems, juga telah bekerja mengembangkan flash disk sejak tahun 1998. mereka mempopulerkan flash disk dengan merk disk on key. Sebuah perusahaan teknologi, Lexar, juga mengklaim sebagai pionir dalam pembuatan flash disk. Pada sekarang ini ada banyak pengembang flash disk seperti sandisk, kingston, umax, nexus, dsb.
Flash disk pertama menggunakan teknologi USB 1.1. teknologi USB 1.1 menjanjikan transfer data sebesar 12 Mbps. sekarang, sebuah flash disk sudah mendukung teknologi USB 2.0 yang menjanjikan transfer data sebesar 480 Mbps. akan tetapi, dikarenakan adanya batasan pada teknolog flash memory, nilai transfer sebenarnya dari sebuah flash disk jauh daripada spesifikasi yang ditawarkan.

Kegunaan flash disk tentu saja sebagai media penyimpanan data yang bersifat portabel (mudah dibawa kemana-mana). Adapun kegunaan khusus flash disk antara lain:
1.sebagai media penyimpanan data pribadi 

2. sebagai alat untuk mem-boot komputer 

3. pada windows vista, flash disk bisa digunakan sebgaia tambahan untuk memori sistem

4. sebagai pemutar musik portabel (MP3 player) 

5. sebagai alat bantu untuk para system administrator dan teknisi komputer

5.      HARDISK
  
Sebagaimana disket, hardisk juga meyimpan data dalam bentuk track, sektor, dan cluster. Sistem operasi komputer mencatat sektor berdasarkan cluster-nya. Sistem operasi Windows memberi nomor unik pada setiap cluster dan mencatat alamat file di hardisk menggunakan tabel alokasi file virtual (VFAT, Virtual File Allocation Table). VFAT merupakan salah satu metode untuk menyimpan dan mengetahui alamat file sesuai cluster yang digunakan. Oleh sebab itu, VFAT berisi setiap nilai pada setiap cluster yang menjelaskan lokasi disk tempat cluster berada. Terkadang sistem operasi menganggap sebuah cluster sebagai cluster yang sedang dipakai, meskipun pada saat itu cluster tersebut tidak berisi file apapun. Hal ini dinamakan lost cluster, dan pengguna dapat membebaskan cluster tersebut (yang berarti dapat menambah ruang hardisk) dengan memakai utilitas ScanDisk di Windows

6.      RANDOM ACCESS MEMORY ( RAM ) 

adalah sebuah tipe penyimpanan komputer yang isinya dapat diakses dalam waktu yang tetap tidak memperdulikan letak data tersebut dalam memori. Ini berlawanan dengan alat memori urut, seperti tape magnetik, disk dan drum, di mana gerakan mekanikal dari media penyimpanan memaksa komputer untuk mengakses data secara berurutan.
Pertama kali dikenal pada tahun 60'an. Hanya saja saat itu memori semikonduktor belumlah populer karena harganya yang sangat mahal. Saat itu lebih lazim untuk menggunakan memori utama magnetic.
Perusahaan semikonduktor seperti Intel memulai debutnya dengan memproduksi RAM , lebih tepatnya jenis DRAM.
Biasanya RAM dapat ditulis dan dibaca, berlawanan dengan memori-baca-saja (read-only-memory, ROM), RAM biasanya digunakan untuk penyimpanan primer (memori utama) dalam komputer untuk digunakan dan mengubah informasi secara aktif, meskipun beberapa alat menggunakan beberapa jenis RAM untuk menyediakan penyimpanan sekunder jangka-panjang.
Tetapi ada juga yang berpendapat bahwa ROM merupakan jenis lain dari RAM, karena sifatnya yang sebenarnya juga Random Access seperti halnya SRAM ataupun DRAM. Hanya saja memang proses penulisan pada ROM membutuhkan proses khusus yang tidak semudah dan fleksibel seperti halnya pada SRAM atau DRAM. Selain itu beberapa bagian dari space addres RAM ( memori utama ) dari sebuah sistem yang dipetakan kedalam satu atau dua chip ROM.

7.      ZIP DRIVE 

ZIP drive berasal dari lomega. ZIP drive berukuran kecil 1,47 inchi. ZIP drive ini memperbaiki keterbatasan kapasitas yang dimiliki oleh floopy disk. Perangkat ini terdiri dari floopy drive dan cartridge floopy khusus, yang mapu menampung sampai 100MB data. Dengan kapasitas sebesar ini, dapat memungkinkan orang menyimpan file grafik dan mutimedia. 

B.     Media Penyimpanan Magnetik

Media penyimpanan optik adalah media penyimpanan data yang menyimpan data sebagai pola titik-titik yang dapat dibaca dengan menggunakan cahaya laser. Data yang disimpan dalam medium penyimpanan optik dibaca dengan memantulkan sinar laser terhadap permukaan medium penyimpanan data. Bila memang sinar tersebut mengenai titik di mana data disimpan, maka sinar tersebut akan dipantulkan kembali secara berbeda, untuk memberitahukan bahwa di sana ada titik yang berisi data.

Media Penyimpanan optik dibagi menjadi 2 :

1.      Phase-change disk

Disk ini dilapisi oleh bahan yang dapat mengkristal(beku) menjadi crystalline(serpihan-serpihan kristal) atau menjadi amorphous state(bagian yang tak berbentuk). Bagian crytalline ini lebih transparan, karenanya tembakan laser yang mengenainya akan lebih terang melintasi bahan dan memantul dari lapisan pemantul. Drive Phase-change disk ini menggunakan sinar laser dengan kekuatan yang berbeda. Sinar laser dengan kekuatan tinggi digunakan melelehkan disknya kedalam amorphous state, sehingga dapat digunakan untuk menulis data lagi. sinar laser dengan kekuatan sedang dipakai untuk menghapus data denga cara melelehkan permukaan disknya dan membekukannya kembali ke dalam keadaan crytalline, sedangakan sinar laser dengan kekuatan lemah digunakan untuk membaca data yang telah disimpan.

2.      Dye-Polimer disk

Dye-polimer merekam data dengan membuat bump(gelombang) disk dilapisi dengan bahan yang dapat enyerap sinar laser. sinar laser ini membakar spot hingga spot ini memuai dan membentuk bump(gelombang). bump ini dapat dihilangakan atau didatarkan kembali dengan cara dipanasi lagi dengan sinar laser.

Titik-titik tersebut dapat dibuat dengan menggunakan sinar laser pula, untuk semua media penyimpanan optik yang mampu ditulisi, seperti halnya Compact Disk Recordable (CD-R). Sinar ini umumnya menggunakan daya yang tinggi agar dapat memberikan titik-titik data dalam medium yang hendak ditulisi. Orang-orang menyebut proses ini sebagai proses “burning”, karena memang kita sedang “membakar” medium dengan laser.

Medium penyimpanan optik biasanya berbentuk cakram, sehingga banyak berbentuk piringan. Berikut ini adalah beberapa media penyimpanan optik:

1. Compact Disk (CD)

2. Digital Versatile Disk (DVD)

3. BluRay Disk (BDD)

4. High Density Digital Versatile Disk (HD-DVD).

Masing-masing medium terbagi ke dalam beberapa kategori, tergantung pada sifatnya, apakah bisa ditulisi ulang atau tidak. Medium yang dapat ditulisi, ditambah dengan sebutan “Recordable”, sehingga menjadi CD-R, DVD-R, BDD-R, dan HD-DVD-R. Untuk medium yang hanya bisa dibaca, ditambah dengan sebutan “Read Only Memory”, sehingga menjadi CD-ROM, DVD-ROM, BDD-ROM, dan HD-DVD-ROM. Sementara itu, untuk medium yang bisa ditulisi ulang, diberi tambahan “Rewritable”, sehingga menjadi CD-RW, DVD RW, BDD-RW, dan HD-DVD-RW. Khusus untuk media DVD, ada juga istilah “Random Access Memory”, sehingga menjadi DVD RAM, meski kini jarang dipakai.

C.     Media Penyimpanan Optik

1.      Laser Disk (Cakram Laser)

a.       Sejarah Laser Disk

Teknologi penggunaan cakram transparan yang digunakan pada cakram laser berasal dari penemuan David Paul Gregg mengenai cakram optic pada tahun 1958 dan dipatenkan pada tahun 1961 dan pada tahun 1969 paten sistem cakram transparan ini dijual kepada Philips. MCA juga turut berandil dalam pengembangan ini setelah mengakuisisi perusahaan Gregg bernama Gauss Electrophusics pada awal tahun 1960.

b.      Definisi Laser Disk (Cakram Laser)

Cakram laser (atau Laserdisc, dan disingkat LD) adalah sebuah piringan optikal berdiameter 11.81 inchi (30 cm) dan dapat digunakan pada kedua sisinya untuk menyimpan video atau film dan dapat diputar kembali dengan laser, dan merupakan media penyimpan data pada cakram optik komersial pertama. Tidak seperti media optik pada saat ini yang menyimpan data dalam format digital, cakram laser menyimpannya dalam format analog.Cakram laser awalnya dinamakan Discovision pada tahun 1978, teknologinya dilisensikan dan dijual dengan nama Reflective Optical Videodisc, Laser Videodisc, Laservision, Disco-Vision, DiscoVision, dan MCA DiscoVision sampai akhirnya Pioneer Electronics memiliki sebagian format ini dan akhirnya dinamai LaserDisc pada pertengahan dan akhir 1980-an.

2.      Compact Disk (CD)

a.       CD ROM

CD ROM adalah salah satu versi CD yang bersifat read only dan mempunyai kapasitas rekamnya antara 650 Mb sampai 700Mb. CD ROM merupakan media penyimpanan yang removable dengan harga murah, mudah didapat dan bersifat multiguna (untuk data, audio atau video). Informasi disimpan dalam bentuk biner, maka cocok untuk digunakan sebagai medium dalam sistem komputer.

b.      CD – R

CD – R adalah standar untuk format CD yang recordable atau CD yang nantinya hanya dapat digunakan sekali pakai saja untuk merekam data, audio atau video. Bersifat permanen, jadi data tidak dapat dihapus. Tipe CD ini baru dikembangkan pada akhir tahun 1990-an. Suatu track spiral diimplementasikan pada disk untuk membakar pit menjadi dye organik pada track. 

c.       CD – RW

CD – RW adalah standar untuk format CD yang ReWritable. Artinya dapat digunakan secara berulang – ulang. CD – RW cocok bila digunakan sebagai backup data, misalnya menghapus file atau data yang lama dan menggantinya dengan file atau data yang baru. Karena dapat dipakai berulang kali maka CD ini dikenal paling fleksibel. Walaupun dapat dipakai berulang kali, tetapi untuk idealnya sebaiknya dibatasi. Batasantersebut mencapai 1000 kali.

d.      DVD (Digital Versatile Disk) 

DVD adalah disk media optik yang mampu menyimpan data digital dalam jumlah yang besar termasuk jenis multimedia, seperti musik dan film yang berdurasi panjang dengan kualitas gambar dan suara sangat bagus. Standard DVD pertama didefinisikan pada tahun 1996 oleh suatu konsorsium perusahaan. Tujuannya adalah agar dapat menyimpan suatu full length movie pada satu sisi disk DVD. Ukuran fisiknya sama dengan ukuran CD, memiliki ketebalan 1,2 mm dan berdiameter 120 mm. 

e.       HD DVD (High-Definition DVD)

HD DVD (High-Definition DVD) adalah sebuah format cakram optikberkepadatan tinggi yang didisain untuk menyimpan data termasukvideo definisi tinggi. HD-DVD merupakan pengembangan lanjutkan dari DVD biasa. HD-DVD dapat menampung data dengan apasitas 3-4 kali lebih besar dari kapasitas DVD biasa (15 Gigab dengan 4 Gigab), serta didukung kualitas tinggi yang dapat menyajikan data dalam format yang lebih bagus (khususnya data dengan jenis video atau film).

Standar HD DVD dikembangkan oleh Toshiba dan NEC. Pada 19 November 2003, DVD Forum turut mendukung HD DVD sebagai penerus standar definisi tinggi. Pada pertemuan tersebut disepakati untuk menggunakan nama HD DVD yang sebelumnya dinamai AOD (Advanced Optical Disc).

D.    Media Penyimpanan Chip

1.      RAM (RANDOM ACCESS MEMORY)

Bagian dari main memory, yang dapat kita isi dengan data atau program dari diskette atau sumber lain.  Dimana data-data dapat ditulis maupun dibaca pada lokasi dimana saja didalam memori.  RAM bersifat VOLATILE.

2.      ROM (READ ONLY MEMORY)

Memori yang hanya dapat dibaca.  Pengisian ROM dengan program maupun data, dikerjakan oleh pabrik.  ROM biasanya sudah ditulisi program maupun data dari pabrik dengan tujuan-tujuan khusus.  Misal : Diisi penterjemah (interpreter) dalam bahasa basic. Jadi ROM tidak termasuk sebagai memori yang dapat kita pergunakan untuk program-program yang kita buat.  ROM bersifat NON VOLATILE.

Tipe Lain dari ROM Chip yaitu :

-          PROM ( Programable Read Only Memory )

PROM merupakan sebuah chip memory yang hanya dapat diisi data satu kali saja. Sekali saja program dimasukkan ke dalam sebuah PROM, maka program tersebut akan berada pada PROM seterusnya. Berbeda halnya dengan RAM, pada PROM data akan tetap ada walaupun komputer dimatikan.

Perbedaan mendasar antara PROM dan ROM (Read Only Memory) adalah bahwa PROM diproduksi sebagai memory kosong, sedangkan ROM telah diprogram pada waktu diproduksi. Untuk menuliskan data pada chip PROM, dibutuhkan ‘PROM Programmer‘ atau ‘PROM Burner’.

-          EPROM ( Erasable Programable Read Only Memory )

Jenis khusus PROM yang dapat dihapus dengan bantuan sinar ultra violet. Setelah dihapus, EPROM dapat diprogram lagi. EEPROM hampir sama dengan EPROM, hanya saja untuk menghapus datanya memerlukan arus listrik.

-          EEPROM ( Electrically Erasable Programable Read Only Memory )

EEPROM adalah tipe khusus dari PROM (Programmable Read-Only Memory ) yang bisa dihapus dengan memakai perintah elektris. Seperti juga tipe PROM lainnya, EEPROM dapat menyimpan isi datanya, bahkan saat listrik sudah dimatikan.

EEPROM sangat mirip dengan flash memory yang disebut juga flash EEPROM. Perbedaan mendasar antara flash memory dan EEPROM adalah penulisan dan penghapusan EEPROM dilakukan dilakukan pada data sebesar satu byte, sedangkan pada flash memory penghapusan dan penulisan data ini dilakukan pada data sebesar satu block. Oleh karena itu flash memory lebih cepat.

Dengan ROM biasa, penggantian BIOS hanya dapat dilakukan dengan mengganti chip. Sedangkan pada EEPROM program akan memberikan instruksi kepada pengendali chip supaya memberikan perintah elektronis untuk kemudian mendownload kode BIOS baru untuk diidikan kepada chip. Hal ini berarti perusahaan dapat dengan mudah mendistribusikan BIOS baru atau update, misalnya dengan menggunakan disket.

E.     Memori Internal

1.      Memori Cache

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.

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.

2.      Advanced DRAM

DRAM (Dynamic Random Access Memory) adalah jenis RAM yang menyimpan setiap bit data yang terpisah dalam kapasitor dalam satu sirkuit terpadu. Data yang terkandung di dalamnya harus disegarkan 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.

F.      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 atau sistem. cocok untuk berkomunikasi dengan peralatan.

3.      Communication

yaitu perangkat yang berhubungan dengan komunikasi jarak jauh.Misalnya: NIC dan modem. cocok untuk berkomunikasi dengan perangkat jarak jauh.

-          Cara Kerja Secara Umum

Perangkat eksternal dihubungkan dengan komputer oleh suatu link dengan modul I/O. Link digunakan untuk pertukaran control, status dan data antara modul I/O dengan perangkat eksternal.

Data berbentuk sekumpulan bit untuk dikirimkan ke modul I/O atau diterima dari modul I/O. Control Signal menentukan fungsi-fungsi yang akan dilakukan perangkat, seperti mengirimkan data ke modul I/O (INPUT atau READ), menerima data dari modul I/O (OUTPUT atau WRITE), report status, atau membentuk fungsi control tertentu ke perangkat. Signal status menandai status perangkat. Misalnya READY/NOT READY untuk menunjukan kesiapan perangkat untuk mengirimkan data.

-          Koneksi

Perangkat eksternal dapat dipasang melalui saluran, port, atau colokan tertentu. Pada komputer PC, saluran ini biasanya adalah saluran serial, saluran paralel, saluran USB, dan saluran PCMCIA. Dalam beberapa aplikasi, misalnya untuk menggabungkan dengan telepon seluler, dapat juga digunakan saluran inframerah (IrDA).

G.    Modul-modul Input/Output

Modul I/O Adalah interface atau central switch untuk mengendalikan satu atau lebih peripheral atau perangkat input output. Konektor mekanis berisi fungsi logik untuk komunikasi antara bus dan peripheral. Tidak hanya sekedar modul penghubung, tetapi sebuah piranti yang berisi logika dalam melakukan fungsi komunikasi antara peripheral dan bus computer.

Modul I/O adalah komponen dalam system computer:

1.      Bertanggung jawab atas pengontrolan sebuah perangkat luar

2.      Bertanggung jawab atas pertukaran data antar perangkat luar tersebut dengaan memori utama ataupun dengan register-register CPU

3.      Antarmuka internal dengan computer (CPU dengab memori utama)

4.      Antarmuka internal dengan perangkat external untuk menjalankan fungsi-fungsi pengontrolan

Fungsi utama modul I/O:

1.      Sebagaai piranti antarmuka ke CPU dan memori ke bus system

2.      Sebagaai piranti antarmuka dengan peraalatan periperaal lainnyaa dengaan menggunakan link data tertentu

Fungasi modul I/O:

1.      Control dan timing

2.      Komunikasi CPU

-          sebagai media komunikasi dari CPU menuju device eksternal

3.      Komunikasi perangkat

-          sebagai media komunikasi dari device eksternal menuju CPU

4.      Data Buffering

-          berfungsi sebagai penampung data sementara baik dari CPU/memori maupun dari peripheral peripheral

5.      Deteksi error

-          berfungsi sebagai pendeteksi kesalahan yang ditimbulkan oleh device

H.    Input/Output 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 isoAlated I/O adalah sedikitnya instruksi I/O.

I.       Interrupt Driven Input/Output

Teknik interrupt – driven I/O memungkinkan proses tidak membuang – buang waktu. Prosesnya adalah CPU mengeluarkan perintah I/O pada modul I/O, bersamaan perintah I/O dijalankan modul I/O maka CPU akan melakukan eksekusi perintah – perintah lainnya. Apabila modul I/O telah selesai menjalankan instruksi yang diberikan padanya akan melakukan interupsi pada CPU bahwa tugasnya telah selesai. 

Dalam teknik ini kendali perintah masih menjadi tanggung jawab CPU, baik  pengambilan perintah dari memori maupun pelaksanaan isi perintah tersebut. Terdapat selangkah kemajuan dari teknik sebelumnya, yaitu CPU melakukan multitasking beberapa perintah sekaligus sehingga tidak ada waktu tunggu bagi CPU.

Cara kerja teknik interupsi di sisi modul I/O adalah modul I/O menerima perintah, missal read. Kemudian modul I/O melaksanakan perintah pembacaan dari peripheral dan meletakkan paket data ke register data modul I/O, selanjutnya modul mengeluarkan sinyal interupsi ke CPU melalui saluran kontrol. Kemudian modul menunggu datanya diminta CPU. Saat permintaan terjadi, modul meletakkan data pada bus data dan modul siap menerima perintah selanjutnya.  Pengolahan interupsi saat perangkat I/O telah menyelesaikan sebuah operasi I/O adalah sebagai berikut :

1.      Perangkat I/O akan mengirimkan sinyal interupsi ke CPU.

2.      CPU menyelesaikan operasi yang sedang dijalankannya kemudian merespon interupsi.

3.      CPU memeriksa interupsi tersebut, kalau valid maka CPU akan mengirimkan sinyal acknowledgment ke perangkat I/O untuk menghentikan interupsinya.

4.      CPU mempersiapkan pengontrolan transfer ke routine interupsi. Hal yang dilakukan adalah menyimpan informasi yang diperlukan untuk melanjutkan operasi yang tadi dijalankan sebelum adanya interupsi. Informasi yang diperlukan berupa:

a.       Status processor, berisi register yang dipanggil PSW (program status word).

b.      Lokasi intruksi berikutnya yang akan dieksekusi.

5.      Informasi tersebut kemudian disimpan dalam stack pengontrol sistem.

6.       Kemudian CPU akan menyimpan PC (program counter) eksekusi sebelum interupsi ke stack  pengontrol bersama informasi PSW. Selanjutnya mempersiapkan PC untuk penanganan interupsi.

7.      Selanjutnya CPU memproses interupsi sempai selesai.

8.      Apabila pengolahan interupsi selasai, CPU akan memanggil kembali informasi yang telah.

9.      Disimpan pada stack pengontrol untuk meneruskan operasi sebelum interupsi.

Terdapat bermacam teknik yang digunakan CPU dalam menangani program interupsi ini, diantaranya :

a.       Multiple Interrupt Lines.

b.      Software poll.

c.       Daisy Chain.

d.      Arbitrasi bus.

Teknik yang paling sederhana adalah menggunakan saluran interupsi berjumlah banyak  (Multiple Interrupt Lines) antara CPU dan modul – modul I/O. Namun tidak praktis untuk menggunakan sejumlah saluran bus atau pin CPU ke seluruh saluran interupsi modul-modul I/O.

J.       Dirrect Memory Access (DMA)

Direct memory access (DMA) adalah suatu alat pengendali khusus disediakan untuk memungkinkan transfes blok data langsung antar perangkat eksternal dan memori utama, tanpa intervensi terus menerus dari prosesor.

Transfer DMA dilakukan oleh sirkuit kontrol yang merupakan bagian dari antar muka perangkat I/O. Istilah ini yang sering banyak kita ketahui adalah sebagai kontroler DMA. Kontroler DMA melakukan fungsi yang biasanya dilakukan oleh prosesor pada saat mengakses memori utama (yang sering disebut :RAM). Untuk setiap word yang ditransfer, kontroler ini menyediakan alamat memori dan semua sinyal bus yang mengontrol transfer data. Karena harus mentransfer sejumlah blok data, maka kontroler DMA harus menaikkan alamat memori untuk word yang berurutan dan mencatat jumlah transfer.

Sekalipun kontroler DMA dapat mentransfer data tanpa intervensi dari prosesor, operasinya tetap berada dibawah kontrol program yang dieksekusi oleh prosesor. Untuk menginisiasi transfer suatu blok word, prosesor mengirim alamat awal, jumlah word dalam blok, dan arah transfer. Pada saat seluruh blok telah ditransfer, kontroler tersebut memberitahu prosesor dengan memunculkan sinyal interupt. Pada saat transfer DMA terjadi, program yang meminta transfer tersebut berhenti bekerja dan prosesor dapat digunakan untuk mengeksekusi program lain. Setelah transfer DMA selesai, prosesor dapat kembali ke program yang meminta transfer tersebut.

Operasi I/O selalu dilakukan oleh OS sebagai respon terhadap request dari program aplikasi. OS juga bertanggung jawab untuk menunda eksekusi satu program dan memulai eksekusi program lain. Sehingga, untuk operasi I/O yang melibatkan DMA, OS menetapkan program yang meminta transfer tsb pada keadaan blocked, menginisiasi operasi DMA, dan memulai eksekusi program lain. Pada saat transfer selesai, kontroler DMA memberitahu prosesor dengan mengirim interupt request. Sebagai responnya, OS menetapkan program yang ditunda ke keadaan runnable sehingga dapat dipilih oleh scheduler untuk melanjutkan eksekusi

K.    Saluran Input/Output dan Prosesor

Pada kebanyakan sistem komputer, CPU tidak dibebani menangani tugas yang berhubungan dengan I/O. Tetapi tanggung jawab untuk kontrol peralatan diserahkan pada prosesor I/O, yang dikenal sebagai saluran I/O (I/O channel).

Saluran I/O itu sendiri merupakan prosesor yang sudah diprogram. Program-program yang di-execute ini disebut channel program. Channel program ini menentukan operasi, yang diperlukan untuk akses peralatan dan mengontrol jalur data (data pathway).

Macam-Macam Saluran :

1.      Selector Channel;

Dapat mengatur aliran data antara memori utama dengan sebuah peralatan pada saat tersebut. Karena saluran merupakan processor-processor yang cepat maka saluran selektor biasanya hanya menggunakan peralatan I/O dengan kecepatan tinggi, sepertidisk. Penggunaan peralatan dengan kecepatan rendah, misal card reader.

2.      Multiplexor Channel;

Dapat mengatur aliran data antara memori utama dengan beberapa peralatan. Saluran Multiplexor lebih efektif bila menggunakan peralatan dengan kecepatan rendah, dibandingkan dengan selector channel. Dengan saluran multiplexor, beberapa peralatan dapat diaktifkan secara serentak, tetapi saluran harus melengkapi saluran program untuk satu peralatan sebelum memulai dengan saluran program lain.

3.      Block Multiplexor Channel;

Mengatur aliran data ke berbagai peralatan. Block Multiplexor Channel dapat mengeksekusi satu instruksi dari saluran program untuk satu peralatan, kemudian dapat mengalihkan instruksi-instruksi dari saluran program itu ke peralatan yang lain.

Macam-macam Device :

1.      Dedicated Device;

Digunakan untuk pengaksesan oleh satu orang pada setiap saat.

Contoh : Terminal.

2.      Shared Device;

Digunakan untuk pengaksesan oleh banyak pemakai secara bersamaan.

Contoh : Disk.

Aktifitas I/O untuk shared device adalah sangat kompleks dibanding aktifitas I/O pada dedicated device. Dua fungsi yang sangat penting dari shared device adalah alokasi tempat dan pemberian akses yang tepat.

Aktifitas Saluran

Tujuan dari saluran I/O adalah sebagai perantara antara CPU-main memory dengan unit pengontrol penyimpan. CPU berkomunikasi dengan saluran melalui beberapa perintah yang sederhana.

Beberapa saluran akan memberi perintah :

–  Test I/O, untuk menentukan apakah jalur (pathway) yang menuju peralatan sedang sibuk.

–  Start I/O, pada peralatan tertentu.

– Halt I/O, pada peralatan tertentu.

Saluran biasanya berkomunikasi dengan CPU melalui cara interupsi. Interupsi akan terjadi, jika keadaan error terdeteksi, misalnya instruksi CPU yang salah atau jika aktifitas I/O telah diakhiri

Jika interupsi terjadi, kontrol akan bercabang melalui rutin pengendali interupsi (interrupt-handler routine), dimana kontrol akan menentukan penyebab dari interupsi, melakukan kegiatan yang tepat, kemudian mengembalikan kontrol pada pemanggil (caller).

L.     Peralatan Masukan dan Keluaran

1.      Input (Masukan)

Adalah perangkat keras komputer yang berfungsi sebagai alat untuk memasukan data atau perintah ke dalam komputer yang berupa signal input atau maintenance input. Di dalam sistem komputer, signal input berupa data yang dimasukkan ke dalam sistem komputer, sedangkan maintenance input berupa program yang digunakan untuk mengolah data yang dimasukkan. Dengan demikian, alat input selain digunakan untuk memasukkan data juga untuk memasukkan program.

Beberapa alat input mempunyai fungsi ganda, yaitu disamping sebagai alat input juga berfungsi sebagai alat output sekaligus. Alat yang demikian disebut sebagai terminal.

Terminal dapat dihubungkan ke sistem komputer dengan menggunakan kabel langsung atau lewat alat komunikasi.  Terminal dapat digolongkan menjadi non intelligent terminal, smart terminal, dan intelligent terminal. Non intelligent terminal hanya berfungsi sebagai alat memasukkan input dan penampil output, dan tidak bisa diprogram karena tidak mempunyai alat pemroses. Peralatan seperti ini juga disebut sebagai dumb terminal. Smart terminal mempunyai alat pemroses dan memori di dalamnya sehingga input yang terlanjur dimasukkan dapat dikoreksi kembali.

Walaupun demikian, terminal jenis ini tidak dapat diprogram oleh pemakai, kecuali oleh pabrik pembuatnya. Sedangkan intelligent terminal dapat diprogram oleh pemakai. Peralatan yang hanya berfungsi sebagai alat input dapat digolongkan menjadi alat input langsung dan tidak langsung.

Alat input langsung yaitu input yang dimasukkan langsung diproses oleh alat pemroses, sedangkan alat input tidak langsung melalui media tertentu sebelum suatu input diproses oleh alat pemroses. Alat input langsung dapat berupa papan ketik (keyboard), pointing device (misalnya mouse, touch screen, light pen, digitizer graphics tablet), scanner (misalnya magnetic ink character recognition,optical data reader atau optical character recognition reader), sensor (misalnya digitizing camera), voice recognizer (misalnyamicrophone). Sedangkan alat input tidak langsung misalnyakeypunch yang dilakukan melalui media punched card (kartu plong),key-to-tape yang merekam data ke media berbentuk pita (tape) sebelum diproses oleh alat pemroses, dan key-to-disk yang merekam data ke media magnetic disk (misalnya disket atau harddisk) sebelum diproses lebih lanjut.

Contoh alat input(Masukan)antara lain :

1.      Keyboard–> Papan Ketik yang berfungsi memasukan data baik itu char(Karakter),number(nomor) atau symbol.

2.      Mouse–> Sebuah alat input yang digunakan untuk menunjukan cursor(Pointer)

3.      Scanner–> Alat input yang berfungsi untuk men duplikat/ mengcopy teks/gambar dari kertas/foto dsb

4.      Joystick–> Alat input yang berfungsi memberikan masukan namun biasanya dipakai dalam gam

5.      Camera digital–> Input Gambar/image

6.      Microphone–> Input Suara

7.      Digitizer–>Digunakan dalam pemetaan

8.      Touch Screen–>Digunakan memberikan instruksi sama seperti mouse namun kelebihan nya di sentuh

9.      Touch pad

10.  Track ball

11.  Light Pen

12.  Handy cam

2.      Output (Keluaran)

Adalah perangkat keras komputer yang berfungsi untuk menampilkan keluaran sebagai hasil pengolahan data. Keluaran dapat berupa hard-copy (ke kertas), soft-copy (ke monitor), ataupun berupa suara.

Output yang dihasilkan dari pemroses dapat digolongkan menjadi empat bentuk, yaitu tulisan (huruf, angka, simbol khusus), image(dalam bentuk grafik atau gambar), suara, dan bentuk lain yang dapat dibaca oleh mesin (machine-readable form). Tiga golongan pertama adalah output yang dapat digunakan langsung oleh manusia, sedangkan golongan terakhir biasanya digunakan sebagai input untuk proses selanjutnya dari komputer.

Peralatan output dapat berupa:

-          Hard-copy device, yaitu alat yang digunakan untuk mencetak tulisan dan image pada media keras seperti kertas atau film.

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

-          Drive device atau driver, yaitu alat yang digunakan untuk merekam simbol dalam bentuk yang hanya dapat dibaca oleh mesin pada media seperti magnetic disk atau magnetic tape. Alat ini berfungsi ganda, sebagai alat output dan juga sebagai alat input.

Output bentuk pertama sifatnya adalah permanen dan lebihportable (dapat dilepas dari alat outputnya dan dapat dibawa ke mana-mana). Alat yang umum digunakan untuk ini adalah printer,plotter, dan alat microfilm. Sedangkan output bentuk kedua dapat berupa video display, flat panel, dan speaker. Dan alat output bentuk ketiga yang menggunakan media magnetic disk adalah disk drive, dan yang menggunakan media magnetic tape adalah tape drive.