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.
Di sistem komputer berbasis mikroprosesor, terdapat 3 jalur yang menjadi tempat mengalirnya proses.
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).
o Sistem
BUS
o Transfer
data antar komponen komputer.
o Mikroprosesor
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.
a.
Memori
b.
Modul I/O
c.
CPU
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 :
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
Posting Komentar