Struktur Antar Hubungan Bus

Gambar Sistem Bus

Pengertian Sistem BUS

System bus atau bus sistem, dalam arsitektur komputer merujuk 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.

Struktur Sistem Bus

Sebuah bus sistem terdiri dari 50 hingga 100 saluran yang terpisah. Masing-masing saluran ditandai dengan arti dan fungsi khusus. Walaupun terdapat sejumlah rancangan bus yang berlainan, fungsi saluran bus dapat diklasifikasikan menjadi tiga kelompok, yaitu saluran data, saluran alamat, dan saluran kontrol. Selain itu, terdapat pula saluran distribusi daya yang memberikan kebutuhan daya bagi modul yang terhubung.

Data Bus ( Saluran Data )

Saluran data memberikan lintasan bagi perpindahan data antara dua modul sistem. Saluran ini secara kolektif disebut bus data. Umumnya bus data terdiri dari 8, 16, 32 saluran. Jumlah saluran diaktifkan dengan lebar bus data. Karena pada suatu saat tertentu masing-masing saluran hanya dapat membawa 1 bit, maka jumlah saluran menentukan jumlah bit yang dapat dipindahkan pada suatu saat. Lebar bus data merupakan faktor penting dalam menentukan kinerja sistem secara keseluruhan. Contohnya bila bus data lebarnya 8 bit dan setiap instruksi panjangnya 16 bit, maka CPU harus dua kali mengakses modul memori dalam setiap siklus instruksinya.
Lintasan bagi perpindahan data antar modul. Secara kolektif lintasan ini disebut bus data. Umumnya jumlah saluran terkait dengan panjang word, misalnya 8, 16, 32 saluran.
Tujuan : agar mentransfer word dalam sekali waktu.
Jumlah saluran dalam bus data dikatakan lebar bus, dengan satuan bit, misal lebar bus 16 bit.

Address Bus ( Saluran Alamat )

·    Saluran alamat digunakan untuk menandakan sumber atau tujuan data pada bus data. Misalnya, bila CPU akan membaca sebuah word data dari memori, maka CPU akan menaruh alamat word yang dimaksud pada saluran alamat. Lebar bus alamat akan menentukan kapasitas memori maksimum sistem. Selain itu, umumnya saluran alamat juga dipakai untuk mengalamati port-port input/outoput. Biasanya, bit-bit berorde lebih tinggi dipakai untuk memilih lokasi memori atau port I/O pada modul. Digunakan untuk menspesifikasi sumber dan tujuan data pada bus data.
·       Digunakan untuk mengirim alamat word pada memori yang akan diakses CPU.
·      Digunakan untuk saluran alamat perangkat modul komputer saat CPU mengakses suatu modul.
·      Semua peralatan yang terhubung dengan sistem komputer, agar dapat diakses harus memiliki alamat.
Contoh : mengakses port I/O, maka port I/O harus memiliki alamat hardware-nya.

Control Bus ( Saluran Kontrol )

Saluran kontrol digunakan untuk mengntrol akses ke saluran alamat dan penggunaan data. Karena data dan saluran alamat dipakai bersama oleh seluruh komponen, maka harus ada alat untuk mengontrol penggunaannya. Sinyal-sinyal kontrol melakukan transmisi baik perintah maupun informasi pewaktuan diantara modul-modul sistem. Sinyal-sinyal pewaktuan menunjukkan validitas data dan informasi alamat. Sinyal-sinyal perintah menspesifikasikan operasi-operasi yang akan dibentuk. Umumnya saluran kontrol meliputi : memory write, memory read, I/O write, I/O read, transfer ACK, bus request, bus grant, interrupt request, interrupt ACK, clock, reset.
Berikut ini adalah fungsi-fungsi yang terdapat pada control bus ( saluran control ):
Ø  Digunakan untuk menspesifikasi sumber dan tujuan data pada bus data.
Ø  Digunakan untuk mengirim alamat word pada memori yang akan diakses CPU.
Ø  Digunakan untuk saluran alamat perangkat modul komputer saat CPU mengakses suatu modul.
Ø  Semua peralatan yang terhubung dengan sistem komputer, agar dapat diakses harus memiliki alamat.

Contoh : mengakses port I/O, maka port I/O harus memiliki alamat hardware-nya

Gambar Struktur Bus

Di sistem komputer berbasis mikroprosesor, terdapat 3 jalur yang menjadi tempat mengalirnya proses.
Bus Data yang berfungsi mengalirkan data dari/ke mikroprosesor
Bus Alamat/Address  yang berfungsi mengalamati suatu proses dari/ke memori atau I/O
Bus Kontrol yang berfungsi mengatur proses instruksi yang terjadi dari/ke mikroprosesor.

Diilustrasikan pada gambar berikut :

Gambar Hubungan Antar Data Bus, Address Bus, dan Control Bus

Bus Alamat meminta alamat memori dari sebuah memori atau alamat I/O dari suatu peranti I/O. Jika I/O dialamati, maka bus alamat akan memiliki 16 bit alamat dari 0000H sampai FFFFH. Alamat ini disebut juga port number. Port number akan memilih 1 dari 64K (65535) peranti I/O yang berbeda. Jika alamat memori dialamati, maka Bus Alamat akan berisi alamat memori tersebut. Lebar alamat memori tergantung dari tipe mikroprosesor yang dipakai (sekali lagi dalam satuan bit).
Bus Data berfungsi mengalirkan data dari/ke mikroprosesor ke/dari alamat memori tujuan atau alamat I/O tujuan. Besar kecepatan transfer bus data bervariasi sesuai dengan mikroprosesor yang dipakai.
Bus Kontrol berisikan instruksi yang mengatur operasi apakah itu read atau write. Ada 4 tipe kontrol yaitu :
§  MRDC (Memory Read Control) yang menyatakan transfer data dari memori ke mikroprosesor
§  MWTC (Memory Write Control) yang menyatakan transfer data dari mikroprosesor ke memori
§  IORC (I/O Read Control) yang menyatakan transfer data dari peranti I/O ke mikroprosesor
§  IOWC (I/O Write Control) yang menyatakan transfer data dari mikroprosesor ke peranti I/O.
Hubungan ketiganya adalah, misalnya jika kita ingin mentransfer data dari mikroprosesor ke memori. Pertama, bus alamat akan mengalamati address tujuan. Lalu bus kontrol akan memberi sinyal MWTC = 0. Barulah bus data akan mentransfer data ke alamat tujuan.

o   Sistem BUS

Penghubung bagi keseluruhan komponen komputer dalam menjalankan tugasnya
Komponen komputer :
CPU
Memori
Perangkat I/O

o   Transfer data antar komponen komputer.

Data atau program yang tersimpan dalam memori dapat diakses dan dieksekusi CPU melalui perantara bus.
Melihat hasil eksekusi melalui monitor juga menggunakan sistem bus.
Kecepatan komponen penyusun komputer harus diimbangi kecepatan dan manajemen busyang baik.

o   Mikroprosesor

Melakukan pekerjaan secara paralel.
Program dijalankan secara multitasking.
Sistem bus tidak hanya lebar tapi juga cepat.

Jenis Data

a.      Memori

Memori umumnya terdiri atas N word memori dengan panjang yang sama. Masing–masing word diberi alamat numerik yang unik (0, 1, 2, …N-1). Word dapat dibaca maupun ditulis pada memori dengan kontrol Read dan Write. Lokasi bagi operasi dispesifikasikan oleh sebuah alamat.

b.      Modul I/O

Operasi modul I/O adalah pertukaran data dari dan ke dalam komputer. Berdasakan pandangan internal, modul I/O dipandang sebagai sebuah memori dengan operasi pembacaan dan penulisan. Seperti telah dijelaskan pada bab 6 bahwa modul I/O dapat mengontrol lebih dari sebuah perangkat peripheral. Modul I/O juga dapat mengirimkan sinyal interrupt.

c.      CPU

CPU berfungsi sebagai pusat pengolahan dan eksekusi data berdasarkan routine–routine program yang diberikan padanya. CPU mengendalikan seluruh sistem komputer sehingga sebagai konsekuensinya memiliki koneksi ke seluruh modul yang menjadi bagian sistem komputer.
Dari jenis pertukaran data yang diperlukan modul–modul komputer, maka struktur interkoneksi harus mendukung perpindahan data.
Memori ke CPU : CPU melakukan pembacaan data maupun instruksi dari memori.
CPU ke Memori : CPU melakukan penyimpanan atau penulisan data ke memori.
I/O ke CPU : CPU membaca data dari peripheral melalui modul I/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.

Struktur Antar Hubungan Bus

Struktur antar Hubungan bisa disebut sebagai sistem BUS, jadi BUS adalah sebuah subsistem yang mentransfer data atau listrik antar komponen komputer di dalam sebuah komputer atau antar komputer.Pada sistem komputer, bus ini termasuk perangkat internal, kecepatan pengiriman informasi melalui bus ini dilakukan dengan kecepatan tinggi.

Bus PCI (Peripheral Component Interconnect)

Gambar Bus PCI

Bus PCI adalah bus yang tidak tergantung prosesor dan berfungsi sebagai bus mezzanine atau bus peripheral. PCI memiliki kinerja tinggi untuk sistem I/O berkecepatan tinggi seperti: video adaptor, NIC, disk controller, sound card, dan ain-lain. Standar PCI adalah 64 saluran data pada kecepatan 33 MHz, laju transfer data 264 MB per detik atau 2,112 Gbps. Keunggulan PCI tidak hanya pada kecepatannya saja tetapi murah dengan keping yang sedikit. Intel mulai menerapkan PCI pada tahun 1990 untuk sistem pentiumnya.Untuk mempercepat penggunaan PCI, Intel mempatenkan PCI bagi domain publik sehingga vendor dapat mengeluarkan produk dengan PCI tanpa royalti.

Bus USB

Gambar Bus USB

Semua perangkat peripheral tidak efektif apabila dipasang pada bus berkecepatan tinggi PCI, sedangkan banyak peralatan yang memiliki kecepatan rendah seperti keyboard, mouse, dan printer.Sebagai solusinya tujuh vendor komputer (Compaq, DEC, IBM, Intel, Microsoft, NEC, dan Northern Telecom) bersama-sama merancang bus untuk peralatan I/O berkecapatan rendah.Standar yang dihasilkan dinamakan Universal Standard Bus (USB). Keuntungan yang didapatkan dan tujuan dari penerapan USB adalah sebagai berikut:
1.       Pemakai tidak harus memasang tombol atau jumper pada PCB atau peralatan.
2.      Pemakai tidak harus membuka casing untuk memasang peralatan I/O baru.
3.      Hanya satu jenis kabel yang diperlukan sebagai penghubung.
4.      Dapat mensuplai daya pada peralatan-peralatan I/O.
5.      Memudahkan pemasangan peralatan-peralatan yang hanya sementara dipasang pada komputer.
6.      Tidak diperlukan reboot pada pemasangan peralatan baru dengan USB.
7.      Murah
Bandwidth total USB adalah 1,5 MB per detik. Bandwidth itu sudah meencukupi peralatan I/O berkecepatan rendah seperti keyboard, mouse, scanner dan sebagainya.Kabel bus terdiri dari 4 kawat, 2 untuk data, 1 untuk power dan 1 untuk ground.Sistem pensinyalan mentransmisikan sebuah bilangan nol sebagai transisi tegangan dan sebuah bilangan satu bila tidak ada transmisi tegangan.Bus

SCSI (Small Computer System Interfaces)

Gambar SCSI

SCSI adalah perangkat peripheral eksternal yang dipopulerkan oleh Macintosh pada tahun 1984. SCSI merupakan interface standard untuk drive CD-ROM, peralatan audio, hard disk, dan perangkat penyimpanan eksternal berukuran besar. SCSI menggunakan interface paralel dengan 8, 16 atau 32 saluran data.
Konfigurasi SCSI umunya berkaitan dengan bus, walaupun pada kenyataanya perangkat-perangkat tersebut dihubungkan secara daisy-chain. Perangkat SCSI memiliki dua buah konektor yaitu konektor input dan konektor output. Seluruh perangkat berfungsi secara independen dan dapat saling bertukar data misalnya hard disk dapat mem-back up diri ke tape drive tanpa melibatkan prosesor.

Bus Fire Wire

Gambar Bus Fire Wire

Semakin pesatnya kebutuhan bus I/O berkecepatan tinggi dan semakin cepatnya prosesor saat ini yang mencapai 1 GHz, maka perlu diimbangi dengan bus berkecepatan tinggi juga.Bus SCSI dan PCI tidak mencukupi kebutuhan saat ini.Sehingga dikembangkan bus performance tinggi yang dikenal dengan Fire Wire.
Fire wire memiliki kelebihan dibandingkan dengan interface I/O lainnya yaitu sangat cepat, murah dan mudah untuk diimplementasikan. Kelebihannya adalah penggunaan transmisi serial sehingga tidak memerlukan banyak kabel.

Contoh Jenis bus-bus pada komputer modern adalah:

1.       Bus prosesor
Disebut juga FSB (Front-Side Bus), merupakan bus kecepatan tinggi dalam sistem dan merupakan inti chipset dan motherboard. Bus ini digunakan terutama oleh prosesor untuk melewatkan informasi ke dan dari cache atau memori utama dan North Bridge dari chipset yang biasanya memiliki lebar bus 64 bit (8 byte).
2.      Bus AGP (Accelerated Graphics Port)
Merupakan bus 32-bit kecepatan tinggi dikhususkan untuk video atau grafik card.
3.      Bus PCI (Peripheral Component Interconnect)
Merupakan bus 32-bit atau 64-bit yang dibangkitkan oleh North Bridge chipset dalam chipset North/South Bridge atau oleh I/O controller hub dalam chipset yang menggunakan arsitektur hub. Peripheral kecepatan tinggi seperti adapter SCSI, card jaringan dan yang lainnya.
4.      Bus ISA (Industry Standart Architecture)
Merupakan bus 16-bit yang fungsinya hampir sama dengan bus PCI, namun biasanya keberadaannya terdapat pada komputer pendahulu sebelum adanya bus PCI. Bus 32-bit yang merupakan variant dari ISA adalah EISA (Extended ISA).
Berdasarkan jenisnya saluran bus dibedakan menjadi dua tipe :
·         Dedicated BUS : Tipe saluran bus yang hanya digunakan untuk menghantarkan data tertentu dalam setiap waktu.
·         Multiplexed BUS : Multiplexed bus mampu melewatkan paket data informasi, pengalamatan, dan kontrol data secara bersama-sama pada sebuah saluran yang sama.

Arsitektur Bus Jamak

a.     Arsitektur Bus Jamak Tradisional

Gambar  Arsitektur Bus Jamak Tradisional

Bila terlalu banyak modul atau perangkat dihubungkan pada bus maka akan terjadi penurunan kinerja
Faktor – faktor :
1.       Semakin besar delay propagasi untuk mengkoordinasikan penggunaan bus.
2.      Antrian penggunaan bus semakin panjang.
3.      Dimungkinkan habisnya kapasitas transfer bus sehingga memperlambat data.

b.    Arsitektur Bus Jamak Kinerja Tinggi

Gambar Arsitektur Bus Jamak Kinerja Tinggi

Prosesor, cache memori dan memori utama terletak pada bus tersendiri pada level tertinggi karena modul – modul tersebut memiliki karakteristik pertukaran data yang tinggi.
Pada arsitektur berkinerja tinggi, modul – modul I/O diklasifikasikan menjadi dua,
·         Memerlukan transfer data berkecepatan tinggi
·         Memerlukan transfer data berkecepatan rendah.
Modul dengan transfer data berkecepatan tinggi disambungkan dengan bus berkecepatan tinggi pula. Modul yang tidak memerlukan transfer data cepat disambungkan pada bus ekspansi.
Keuntungan hierarki bus jamak kinerja tinggi :
·         Bus berkecepatan tinggi lebih terintegrasi dengan prosesor.
·         Perubahan pada arsitektur prosesor tidak begitu mempengaruhi kinerja bus.

Sekian tugas saya dari mata kuliah Arsitektur Komputer semoga artikel ini bisa bermanfaat kedepannya bagi orang banyak yang membutuhkan informasi ini dan mohon maaf apabila ada kesalahan dalam pengetikannya juga terima kasih kepada semua sumber yang telah saya gunakan.

Sumber :

Komentar

Postingan populer dari blog ini

Sejarah RAM Dari Generasi Ke Generasi

Rumus Untuk Menentukan Sampling Dengan Beberapa Referensi Para Ahli

Cara Kerja , Diagram Siklus Instruksi Operasi Dan Struktrur CPU - Arsitektur Komputer