MANAJEMEN DEVICE

PRINSIP PERANGKAT KERAS INPUT/OUTPUT

kelompok 4.aRendi saputra (11453101858)Riauly putra(11453105436)

1. PENGERTIAN INPUTInput adalah semua data dan perintah yang dimasukkan ke dalam memori komputer untuk selanjutnya diproses lebih lanjut oleh prosesor. Sebuah perangkat input adalah komponen piranti keras yang memungkinkan user atau pengguna memasukkan data ke dalam komputer, atau bisa juga disebut sebagai unit luar yang digunakan untuk memasukkan data dari luar ke dalam mikroprosesor.

2. PENGERTIAN OUTPUTOutput adalah data yang telah diproses menjadi bentuk yang dapat digunakan. Artinya komputer memproses data-data yang diinputkan menjadi sebuah informasi.Yang disebut sebagai perangkat output adalah semua komponen piranti keras yang menyampaikan informasi kepada orang-orang yang menggunakannya.

BEBERAPA KONSEP UMUM:

Port adalah koneksi yang digunakan oleh device untuk berkomunikasidengan mesin.

Bus adalah koneksi yang menghubungkan beberapa device menggunakankabel-kabel.

Controller adalah alat-alat elektronik yang berfungsi untuk mengoperasikanport, bus, dan device.

ORGANISASI SISTEM I/Odapat ditinjau dari segi:Organisasi fisik / perangkat kerasOrganisasi perangkat lunak

ORGANISASI FISIK ATAU PERANGKAT KERASPiranti I/O (device)Dapat berupa komponen elektrik maupun mekanikContoh: monitor, keyboard, mouse, printer, dllDevice controller (adapter)Merupakan sirkuit digital yang berfungsi mengontol kerja komponen mekanik ataupun elektrik lainnya dari piranti I/OAgar piranti I/O dapat dikontrol atau berkomunikasi dengan sistem komputerBus I/OTerdiri atas bus data, alamat dan kontrol

ORGANISASI SISTEM I/O-2Sistem perangkat lunak I/O dirancang dalam struktur berlapis:Lapisan intterupt handlermenangani terjadinya interupsi dan pengalihan eksekusi ke rutin penanganan interupsi, interrupt handler, yang bersesuaian Lapisan device drivermengimplementasi secara khusus rincian operasi dari masing-masing jenis pengendali piranti I/O atau device controller. Lapisan device driver merupakan abstraksi terhadap operasi piranti I/O yang sangat beragam dan menyediakan antarmuka yang seragam untuk piranti I/O yang sejenis Lapisan subsistem I/O atau Kernel I/Omenyediakan antarmuka atau fungsi I/O yang generik bagi komponen lain sistem operasi maupun aplikasi Lapisan Pustaka I/O aplikasimengimplementasi pustaka pengaksesan I/O atau API (Application Programming Interface) bagi aplikasi untuk melakukan operasi I/O

PERANGKAT KERAS I/OPIRANTI I/OPiranti I/O dapat dikelompokkan berdasarkan karakteristik:Modus transfer dataModus transfer per karakter atau per blokContoh: Keyboard (per karakter), disk magnetik (per blok)Metode aksesMetode akses sekuensial atau acakContoh: modem (sekuensial), CD ROM& disk (acak)Jadwal transferPiranti I/O sinkron atau asinkronContoh: tape disk (sinkron), keyboard (asinkron)

PERANGKAT KERAS I/O - 2PIRANTI I/OPiranti I/O dapat dikelompokkan berdasarkan karakteristik (2):SharingPiranti I/O terdedikasi (dedicated) atau dapat digunakan bersama (shared)Contoh: tape disk (dedicated), keyboard (shared)Kecepatan aksesLatency: waktu tunggu di antrian, waktu untuk menunggu kesiapan piranti I/Oseek time: yaitu waktu untuk mencari lokasi datatransfer rate: yaitu kecepatan transmisi data dari/ke memori, serta waktu tunda antara operasi yang satu dengan operasi berikutnyaModus operasi I/OPiranti I/O read-only, write-only, read-writeContoh: CDROM (read only), graphic controller (write only), disk/piranti penyimpan (read-write)

PERANGKAT KERAS I/O - 3PIRANTI I/OPenggolongan piranti I/O berdasarkan karakteristiknya

PERANGKAT KERAS I/O - 4PIRANTI I/OVariasi kecepatan berbagai piranti I/O

PERANGKAT KERAS I/O - 5PIRANTI I/OPiranti I/O dapat dibedakan berdasarkan fungsionalitas:Piranti antar muka penggunapiranti yang menjembatani interaksi langsung antara pengguna, umumnya manusia, dengan sistem komputer piranti input (keyboard, mouse, scanner) dan output (monitor, printer)Piranti transmisipiranti yang berfungsi untuk mentransmisikan data secara internal maupun eksternal ke perangkat komputasi lainnya Contoh: NIC (Network Interface Card) dan Modem Piranti penyimpanan datapiranti yang berfungsi untuk penyimpanan data Contoh: piringan magnetis (harddisk), flash memory, CDROM, DVDROM serta floppy disk

PERANGKAT KERAS I/O - 6DEVICE CONTROLLERmerupakan bagian dari organisasi fisik sistem I/O yang berfungsi sebagai pengendali digital terhadap piranti I/O dan juga bertanggung jawab atas komunikasi data antara piranti I/O dengan sistem internal komputer Device controller disisi perangkat keras dan device driver disisi perangkat lunak Device controller dapat berupa suatu kartu rangkaian digital ataupun chipset yang ditempatkan pada rangkaian induk sistem komputer, mainboard, ataupun di piranti I/O Port controller merupakan device controller khusus yang mengatur pengiriman data antara bus I/O internal, misalnya PCI bus, dengan bus I/O eksternal, seperti bus paralel, bus serial dan bus USB contoh device controller seperti graphics controller, IDE disk controller, SCSI controller, serial port controller serta paralel port controller

PERANGKAT KERAS I/O 7BUS I/OBus I/O terdiri atas bus data, alamat dan kontrol dan berfungsi menghubungkan device controller dengan elemen internal komputer seperti prosesor dan memori Bus ekspansi untuk menghubungkan sistem internal komputer dengan piranti I/O. Contoh bus ekspansi adalah bus IDE, SCSI, bus serial, paralel dan usb. Komunikasi data lewat bus khusus ini masing-masing diatur oleh sebuah port controller. Secara fisik bus ekspansi diatas umumnya berbentuk kabel, sedangkan port controller berupa kepingan chipset pada mainboard.

PERANGKAT KERAS I/O 8PENGALAMATAN PIRANTI I/ODua macam metoda untuk memberi alamat pada piranti I/O:Direct-mapped I/O addressing, piranti I/O memiliki ruang alamat yang terpisah dari alamat memori. Jadi sistem komputernya akan memiliki ruang alamat memori dan ruang alamat piranti I/O yang berdiri sendiri-sendiri.Memory-mapped I/O addressing,piranti I/O memiliki alamat yang merupakan bagian dari ruang alamat memori secara global. Dalam model ini, bagian tertentu dari ruang alamat memori yang dialokasi khusus sebagai alamat dari piranti-piranti I/O.

PERANGKAT KERAS I/O 9PENGALAMATAN PIRANTI I/OContoh pemberian alamat pada piranti I/O dengan memakai direct-mapped I/O

PERANGKAT KERAS I/O 10METODE TRANSFER DATAMetode atau teknik untuk menangani transfer data:Programmed I/O atau PoolingProsesor bertanggung jawab atas:pemeriksaan atas selesainya operasi transfer data yang dilakukan oleh device controller pemindahan data dari atau ke memori utama Prosesor memberikan instruksi transfer data ke device controller dan harus memeriksa terus menerus status device controller untuk mengetahui kesiapan transfer data ke memori utama Pemindahan data ke memori perlu dikendalikan oleh prosesor karena device controller tidak punya kendali dan hak akses langsung terhadap jalur ke memori utama. Teknik ini sangat tidak efisien untuk transfer blok data yang besar.

PERANGKAT KERAS I/O 11METODE TRANSFER DATAInterrupt Driven I/OProsesor hanya bertanggung jawab atas pemindahan data ke atau dari memori utama (hanya memberikan instruksi transfer data)Prosesor tidak perlu memeriksa ketersediaan data ke device controller, justru device controller yang akan mengeluarkan sinyal interupsi ke prosesor jika data sudah tersedia untuk disalinkan ke memori utama Begitu menerima sinyal interupsi dari device controller, prosesor akan menunda eksekusi proses yang sedang berlangsung dan mengalihkan eksekusi ke rutin penanganan interupsi yang selanjutnya akan memindahkan data ke memori utama

PERANGKAT KERAS I/O 12METODE TRANSFER DATADMA (Direct Memori Access) Metode transfer ini membebaskan prosesor sepenuhnya dari pengontrolan transfer data I/O DMA controller yang memiliki kendali atas bus internal dan jalur ke memori utama. Jika data sudah ditransfer ke memori utama, DMA controller akan menginterupsi prosesor sebagai informasi bahwa data I/O yang diminta oleh proses sebelumnya telah tersedia di memori utama.

PERANGKAT KERAS I/O 13METODE TRANSFER DATA

ORGANISASI PERANGKAT LUNAK SISTEM I/O

ORGANISASI PERANGKAT LUNAK SISTEM I/Oumumnya terdiri atas lapisan:Lapisan Interrupt HandlerMenangani terjadinya interupsi dialihkan ke interupt handlerLapisan device driverMengimplementasikan operasi dari masing-masing device controllerLapisan subsistem I/O atau kernel I/OMenyediakan antarmuka atau fungsi I/O bagi SO atau aplikasiLapisan pustaka I/O aplikasiMengimplementasikan pustaka pengaksesan I/O atau API (Application Programming Interface) bagi aplikasi untuk melakukan operasi I/O

TUJUANDevice Independencedengan adanaya lapisan bawah perangkat lunak I/O yaitu interrupt handler dan device driver, maka lapisan diatasnya tidak membutuhkan informasi tentang rincian operasi I/O yang sangat beragam.misal: pada saat pembuatan program menyimpan file, tidak perlu membuat berbagai versi program untuk setiap piranti penyimpanan data yang berbeda.

TUJUANUniform Namingpenamaan yang seragam untuk file yang disimpan di berbagai jenis media penyimpanan yang berbeda.jadi nama berkas yang digunakan tetap sama meskipun disimpan di harddisk, CD, flashdisk atau memori stick.

TUJUANError HandlingKesalahan ditangani pada semua lapisan perangkat lunak sistem I/OSedapat mungkin kesalahan baca dikoreksi pada tingkat perangkat keras.Device controller akan menangani kesalahan di tingkat perangkat kerasDevice driver akan menangani kesalahan di tingkat perangkat lunak.

TUJUANTransfer sinkron vs asinkronSinkronSuatu proses dikatakan sinkron apabila suatu operasi dapat melanjutkan eksekusinya hanya setelah permintaannya terpenuhi.Transfer dataProsessor akan berhenti sampai data yang diperlukan tersedia di buffer memori.AsinkronSuatu proses dikatakan Asinkron apabila suatu operasi dapat terus berjalan sekalipun permintaanya belum terpenuhi atau masih sedang diprosesTransfer data Prosessor memulai transfer data sampai mendapat sinyal bahwa proses transfer data telah selesai.

TUJUANShareable vs Dedicated deviceShareableJika dapat digunakan oleh beberapa pengguna pada saat bersamaan.Misal: Pembacaan file pada suatu disk oleh sejumlah komputer secara bersamaan pada jaringan.DedicatedHanya satu pengguna yang dapat menggunakan piranti I/O pada suatu waktu sampai tugasnya selesai. misal: printer.

LAPISAN INTERRUPT HANDLERMenangani terjadinya interupsi dan pengalihan eksekusi ke interrupt handler.Bertujuan untuk mencapai operasi yang asinkronDengan adanya fasilitas interupsi, prosessor tidak pernah idle proses akan berstatus blocked dan prosessor dapat dialokasikan ke proses lain.

LAPISAN DEVICE DRIVERMembantu mencapai ketidaktergantungan dengan keragaman piranti I/OMengimplementasi secara khusus rincian operasi dari masing-masing device controller. Jadi setiap device controller akan ditangani oleh device driver.Misal: 2 graphics card dari vendor yang berbeda, akan memiliki device driver yang menyediakan fungsi minimal untuk pengaksesan graphic card.

LAPISAN SUBSISTEM I/O ATAU KERNEL I/OMengimplementasi fungsi-fungsi manajemenMenyediakan keseragaman antarmuka atau fungsi bagi komponen lain SO atau aplikasiMisal : penamaan piranti I/O, proteksi, pelaporan kesalahan

LAPISAN PUSTAKA I/OMengimplementasikan pustaka pengaksesan I/O atau API (Application Programming Interface) bagi aplikasi untuk melakukan operasi I/OMemudahkan programmer karena pengaksesan ke berbagai macam piranti I/O dengan menggunakan operasi yang sama.Misal: pustaka WIN32 sub system yang menyediakan API untuk operasi I/O dan juga operasi grafis pada SO Windows.

FUNGSI MANAJEMEN DEVICESchedulingJika suatu piranti I/O akan digunakan suatu proses I/O requestJika sibuk, I/O request akan masuk antrian.Kernel I/O bertugas melakukan penjadwalan.

FUNGSI MANAJEMEN DEVICEBufferingMenampung sementara data operasi I/O.Data yang hendak ditulis atau dibaca ke piranti I/O disalin terlebih dahulu ke memori utama sebelum dipindahkan ke tujuan akhir.Beberapa keuntungan:a. Mengatasi perbedaan kecepatan antar piranti I/Ob. Mengatasi perbedaan bandwidth transfermisal: penyimpanan data dari input keyboard ke harddisk. Model transfer data antara keyboard (per character) dan harddisk (per blok) berbeda, sehingga perlu ditangani.c. Menyederhanakan penanganan penyalinan data diantara berbagai macam jenis piranti I/O

FUNGSI MANAJEMEN DEVICECachingKarena pengaksesan piranti I/O lebih lambat dibanding pengaksesan memori utama, sehingga akan memperlambat eksekusi proses secara keseluruhan.Pada mekanisme caching, data yang akan diakses dari piranti I/O akan disalin ke cache memoryKemudian kernel I/O akan memeriksa apakah data yang hendak diakses sudah ada atau belum.

FUNGSI MANAJEMEN DEVICESpoolingKebanyakan pemakaian piranti I/O bersifat eksklusif, yaitu hanya dapat melayani satu tugas pada suatu waktu.Mekanisme spooling pada sistem multiprogramming:Setiap proses akan tetap mengirim data ke piranti I/O sehingga prosesnya sendiri tidak dalam status blocked. Tapi karena piranti I/O sibuk, maka kernel I/O akan menampung dulu dan menempatkan dalam antrian.Sekalipun program aplikasi yang mengirim data output telah selesai, data yang di-spooling oleh kernel I/O tidak akan hilang.Contoh: printer dan alat pencetak lainnya.

FUNGSI MANAJEMEN DEVICEDevice ReservationKernel I/O harus memastikan selama pengaksesan piranti I/O (yang bersifat eksklusif) oleh suatu proses, tidak ada intervensi dari proses lainnya,Kernel I/O bertanggung jawab memelihara dan mengaudit status piranti I/OKernel I/O harus memastikan pemakaian dan reservasi suatu piranti I/O tidak membuat deadlock.

FUNGSI MANAJEMEN DEVICEError HandlingData dapat rusak di piranti I/O ataupun dalam proses pengirimanKernel I/O bertugas menangani kesalahan yang masih dapat diperbaiki dan minimal mencatat serta melaporkan kesalahan kepada user.

# ATA (AT Attachment) adalah antarmuka atau interface yang digunakan untuk menghubungkan hard disk (HDD) dan optical drive kedalam motherboard komputer. Nama lain dari interface ini adalah IDE (Integrated Drive Electronics).

# mikroprosesor adalah cpu(central processing unit)

#