Septiandi Budi Triantino_5301416040.docx

TUGAS TEKNIK ANTARMUKA DAN PERIPHERAL “Pengantar Teknik Antarmuka dan Periferal”

Nama NIM Prodi Mata Kuliah

: Septiandi Budi Triantino : 5301416040 : Pendidikan Teknik Elektro : Teknik Antarmuka dan Peripheral

FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS NEGERI SEMARANG 2018

A. Pengertian Antarmuka Antarmuka (interfacing) adalah bagian dari disiplin ilmu komputer yg mempelajari teknik-teknik menghubungkan komputer dengan peralatan elektronika lainnya. Bentuk kerja dari interface berarti menghubungkan dua atau lebih benda pada suatu titik atau batasan yang terbagi, atau untuk menyiapkan kedua benda untuk tujuan tersebut.Kata interface juga memiliki arti khusus:  Antarmuka pengguna adalah fungsi dan atribut sensor dari suatu sistem (aplikasi, perangkat lunak, kendaraan, dll) yang berhubungan dengan pengoperasiannya oleh pengguna.  Dalam elektronik dan teknik komputer, sebuah antarmuka dapat berarti:  Batasan fisik dari dua subsistem atau alat.  Sebuah bagian atau sirkuit di beberapa subsistemyang mengirim atau menerima sinyal ke atau dari subsistem lainnya: antarmuka jaringan, antarmuka video, kartu network.  Sebuah standar yang menjelaskan sebuah himpunan karakteristik yang berfungsi, karakteristik interkoneksi fisik umum, dan karakteristik signal untuk pertukaran data atau signal; antarmuka USB, antarmuka SCSI. B. Teknik Pengoperasian Perangkat I/O Teknik Pengoperasian Perangkat I/O meliputi: 1. Perangkat I/O terprogram (programmed I/O) Merupakan perangkat I/O komputer yang dikontrol oleh program. Contohnya, perintah mesin in, out, move. Perangkat I/O terprogram tidak sesuai, untuk pengalihan data dengan kecepatan tinggi karena dua alasan yaitu: a. Memerlukan overhead (ongkos) yang tinggi, karena beberapa perintah program harus dieksekusi untuk setiap kata data yang dialihkan antara peralatan eksternal dengan memori utama. b. Banyak peralatan periferal kecepatan tinggi memiliki mode operasi sinkron, yaitu pengalihan data dikontrol oleh clock frekuensi tetap, tidak tergantung CPU. 2. Perangkat berkendalikan interupsi (Interrupt I/O) Interupsi lebih dari sebuah mekanisme sederhana untuk mengkoordinasi pengalihan I/O. Konsep interupsi berguna di dalam sistem operasi dan pada banyak aplikasi kontrol di mana pemrosesan rutin tertentu harus diatur dengan seksama, a. Mekanisme Dasar Interupsi Ketika CPU mendeteksi bahwa sebuah controller telah mengirimkan sebuah sinyal ke interrupt request line (membangkitkan sebuah interupsi), CPU kemudian menjawab interupsi tersebut (juga disebut menangkap interupsi)dengan menyimpan beberapa informasi mengenai state terkini CPU -contohnya nilai instruksi pointer, dan memanggil interrupt handler agar handler tersebut dapat melayani controller atau alat yang mengirim interupsi tersebut. b. Fitur Tambahan pada Komputer Modern Pada arsitektur komputer modern, 3 fitur disediakan oleh CPU dan interrupt controller (pada perangkat keras) untuk dapat menangani interrupsi dengan lebih bagus. Fitur-fitur ini antara lain adalah kemampuan menghambat sebuah proses interrupt handling selama prosesi berada dalam critical state, efisiensi

penanganan interupsi sehingga tidak perlu dilakukan polling untuk mencari device yang mengirimkan interupsi, dan fitur yang ketiga adalah adanya sebuah konsep multilevel interupsi sedemikian rupa sehingga terdapat prioritas dalam penanganan interupsi (diimplementasikan dengan interrupt priority level system). c. Interrupt Request Line Pada peranti keras CPU terdapat kabel yang disebut interrupt request line , kebanyakan CPU memiliki dua macam interrupt request line , yaitu nonmaskable interrupt dan maskable interrupt. Maskable interrupt dapat dimatikan / dihentikan oleh CPU sebelum pengeksekusian deretan critical instruction (critical instruction sequence) yang tidak boleh diinterupsi. Biasanya, interrupt jenis ini digunakan oleh device controller untuk meminta pelayanan CPU. d. Interrupt Vector dan Interrupt Chaining Sebuah mekanisme interupsi akan menerima alamat interrupt handling routine yang spesifik dari sebuah set, pada kebanyakan arsitektur komputer yang ada sekarang ini, alamat ini biasanya berupa sekumpulan bilangan yang menyatakan offset pada sebuah tabel (biasa disebut interrupt vector ).Tabel ini menyimpan alamat- alamat interrupt handler spesifik di dalam memori. Keuntu ngan dari pemakaian vektor adalah untuk mengura ngi kebutuhan akan sebuah interrupt handler yang harus men cari semua kemungkinan sumber interupsi untuk menemukan pengirim interupsi. Akan tetapi, interrupt vector memiliki hambatan karena pada kenyataannya, komputer yang ada memiliki device (dan interrupt handler ) yang lebih banyak dibandingkan dengan jumlah alamat pada interrupt vector. Karena itulah, digunakanlah teknik interrupt chaining dimana setiap elemen dari interrupt vector menunjuk / merujuk pada elemen pertama dari sebuah daftar interrupt handler. Dengan teknik ini, overhead yang dihasilkan oleh besarnya ukuran tabel dan inefisiensi dari penggunaan sebuah interrupt handler (fitur pada CPU yang telah disebutkan sebelumnya) dapat dikurangi, sehingga keduanya menjadi kurang lebih seimbang. e. Penyebab Interupsi Interupsi dapat disebabkan berbagai hal, antara lain exception,page fault , interupsi yang diki- rimkan oleh device controllers , dan system call .Exception adalah suatu kondisi dimana terjadi sesuatu / dari sebuah operasi didapat hasil tertentu yang dianggap khusus sehingga harus mendapat perhatian lebih, contoh nya pembagian dengan 0 (nol), pengaksesan alamat memori yang restricted atau bahkan tidak valid, dan lain-lain. System call adalah sebuah fungsi pada aplikasi (perangkat lunak) yang dapat mengeksekusikan instruksi khusus berupa software interrupt atau trap. 3. DMA (Direct Memory Address) Merupakan suatu pendekatan alternatif yang digunakan sebagai unit pengaturan khusus yang disediakan untuk memungkinkan pengalihan blok data secara langsung antara peralatan eksternal dan memori utama tanpa intervensi terus menerus oleh CPU. a. Transfer DMA Untuk memulai sebuah transfer DMA, host akan menuliskan sebuah DMA command block yang berisi pointer yang menunjuk ke sumber transfer, pointer yang menunjuk ke tujuan / destinasi transfer, dan jumlah byte yang ditransfer, ke memori. CPU kemudian menuliskan alamat command block ini ke DMA controller, sehingga DMAcontroller dapat kemudian mengoperasikan bus

memori secara langsung dengan menempatkan alamat-alamat pada bus tersebut untuk melakukan trans fer tanpa bantuan CPU. Tiga langkah dalam transfer dma : 1. Prosesor menyiapkan DMA transfer dengan menyedia kan data-data dari device , operasi yang akan ditampilkan, alamat memori yang menjadi sumber dan tujuan data, dan banyaknya byte yang di transfer. 2. DMA controller memulai operasi (menyiapkan bus, menyediakan alamat, menulis dan membaca data), sampai seluruh blok sudah di transfer. 3. DMA controller meng-interupsi prosesor, dimana selanjutnya akan ditentukan tindakan berikutnya. Pada dasarnya, DMA mempunyai dua metode yang berbeda dalam mentransfer data. Metode yang pertama adalah metode yang sangat baku dan simple disebut HALT, atau Burst Mode DMA, karena DMA controllermemegang kontrol dari sistem bus dan men-transfer semua blok data ke atau dari memori pada single burst . Selagi transfer masih dalam progres, sistem mikroprosessor di-set idle, tidak melakukan instruksi operasi untuk menjaga internal register. Tipe operasi DMA seperti ini ada pada kebanyakan komputer. Metode yang kedua, mengikutsertakan DMA controlleruntuk memegang kontrol dari sistem bus untuk jangka waktu yang lebih pendek pada periode dimana mikroprosessor sibuk dengan operasi internal dan tidak membutuhkan akses ke sistem bus. Metode DMA ini disebut cycle stealing mode .Cycle stealing DMA lebih kompleks untuk diimplementasikan dibandingkan HALT DMA, karena DMA controller harus mempunyai kepintaran untuk merasakan waktu pada saat sistem bus terbuka. b. Handshaking Proses handshaking antara DMA controller dandevice controller dilakukan melalui sepasang kabel yang disebut DMA-request dan DMA- acknowledge. Device controller mengirimkan sinyal melalui DMA- request ketika akan mentransfer data sebanyak satu word . Hal ini kemudian akan mengakibatkan DMA controller memasukkan alamat- alamat yang dinginkan ke kabel alamat memori, dan mengirimkan sinyal melalui kabel DMA- acknowledge. Setelah sinyal melalui kabel DMA- acknowledgediterima, device controller mengirimkan data yang dimaksud dan mematikan sinyal pada DMA-request. Hal ini berlangsung berulang-ulang sehingga disebuthandshaking . Pada saat DMA controller mengambil alih memori, CPU sementara tidak dapat mengakses memori (dihalangi), walaupun masih dapat mengaksees data pada cache primer dan sekunder. Hal ini disebut cycle stealing, yang walaupun memperlambat komputasi CPU, tidak menurunkan kinerja karena memindahkan pekerjaan data transfer ke DMA controller meningkatkan performa sistem secara keseluruhan. c. Cara-cara Implementasi DMA Dalam pelaksanaannya, beberapa komputer menggunakan memori fisik untuk proses DMA , sedangkan jenis komputer lain menggunakan alamat virtual dengan melalui tahap "penerjemahan" dari alamat memori virtual menjadi alamat memori fisik, hal ini disebut direct virtual-memory address atau DVMA. Keuntungan dari DVMA adalah dapat mendukung transfer antara dua memory mapped device tanpa intervensi CPU.

C. Chipset 1. Pengertian Chipset Chipset merupakan penghubung antara microprocessor/processor dengan komponen lainnya. Microprocessor tidak dapat terhubung dan berkomunikasi dengan memori RAM, processor video kartu grafis dan pirantipiranti lainnya., tanpa melalui chipset. Bila microprocessor diibaratkan otak manusia, maka chipset adalah system saraf tulang belakang yang menghubungkan otak dengan saraf-saraf disetiap organ tubuh. Chipset merupakan IC (integrated circuit) yang mempunyai ukuran kecil dan pada komputer merupakan pengatur layaknya polisi lalu lintas yang terdapat pada papan induk disebut motherboard. Karena chipset mengontrol interface atau koneksi antara mikroprosesor (CPU) maka chipset dapat menentukan : a) Tipe prosesor dan seberapa cepat operasinya b) Seberapa cepat bus menghantarkan data c) Kecepatan,tipe,dan jumlah memori yang dapat digunakan d) Dan lain-lain. 2. Jenis Chipset Chipset terdiri dari sekumpulan chip yang berfungsi sebagai interface bus mikroprosesor (disebut front side bus atau FSB), memori controller, bus controller, 1/0 controller, dan lainya. Pada dasarnya jenis chipset pada sebuah motherboard terdiri dari dua jenis, yang terbagi dari tugas yang akan dipegang oleh masing-masing chipset tersebut. Berikut ini adalah kedua jenis chipset pada motherboard. a. Chipset Northbridge Chipset Northbridge ini memiliki nama lain MCH (Memory Controller Hub). Chipset Northbridge atau MCH ini memiliki beberapa tugas dan juga fungsi penting di dalam sebuah motherboard. Berikut ini adalah fungsi dan juga peran dari chipset northbridge : 1) Mengendalikan komunikasi yang terjalin antara processor, RAM, AGP, PCI Express, dan juga southbridge. 2) Dapat melakukan pengendalian terhadap video. 3) Memiliki peran yang sangat penting dalam menentukan jumlah tipe dan juga kecepatan dari sebuah CPU atau processor yang dihubungkan ke dalam motherboard. 4) Menentukan jumlah kecepatan dan juga tipe RAM yang bisa digunakan pada motherboard. Northbridge sendiri merupakan jenis chipset pada motherboard yang menghubungkan processor atau CPU ke dalam system memory dan juga system graphic controller melalui serial bus yang berkecepatan tinggi. Sampai saat ini, tidak begitu banyak chipset yang mampu mendukung dua tipe RAM sekaligus. Biasanya chipset semacam ini baru diproduksi bila muncul standart baru yang ditetapkan oleh pabrik karena munculnya perkembangan teknologi baru. Contoh northbridge yang hanya mendukung satu type RAM adalah northbridge dari chipset NVIDIA nForce. Chipset ini hanya dapat dipasangkan dengan prosesor AMD yang didesain menggunakan soket A yang dikombinasi dengan pemakaian DDR SDRAM. Contoh lainnya adalah chipset Intel i875. Chipset ini hanya dapat bekerja dengan prosesor Pentium 4 atau Celeron yang memiliki clock speed lebih tinggi dari 1,3 GHz yang dikombinasi dengan pemakaian DDR SDRAM. Sedangkan contoh chipset yang dapat mendukung dua tipe RAM adalah chipset Intel i915. Chipset tersebut dapat bekerja dengan

prosesor Intel Pentium 4 dan Celeron yang menggunakan menggunakan DDR maupun DDR2. Pada perkembangan selanjutnya, memory controller yang menangani komunikasi antara CPU dan RAM tidak lagi berada pada chipset, memory controller tersebut dipindahkan ke prosesor, terintegrasi dengan die prosesor. Contoh prosesor yang telah dilengkapi dengan memory controller ini adalah prosesor AMD64. Akibatnya, chipset untuk prosesor AMD64 (misalnya chipset NVIDIA nForce3) menjadi single chip (chip tunggal) yang merupakan gabungan dari semua fitur southbridge dengan port AGP. Chipset ini dihubungkan langsung ke CPU (prosesor). Sedangkan Intel juga akan melakukan hal yang sama, yaitu mengintegrasikan memory controller tersebut ke dalam prosesor produksinya. Rencananya kelak akan diterapkan pada prosesor yang berbasis mikroarsitektur Nehalem. b. Chipset Southbridge Jenis chipset berikutnya pada motherboard adalah jenis chipset southbridge. Jenis chipset southbridge ini merupakan jenis chipset yang berhubungan dengan peripheral melalui jalur penghubung.Tugas dan juga fungsi dari chipset southbridge ini adalah melakukan pengontrolan pada bus IDE, USB, dan juga PnP atau Plug and Play. Selain itu, chipset southbridge ini juga memiliki fungsi lainnya, yaitu sebagai pengontrol keyboard, mouse, dan juga power management pada motherboard. Sehungga apabila computer anda mengalami masalah pada power management, maka ada kemungkinan chipset southbridge pada computer anda mengalami kerusakan.

Gambar 1. Chipset 3. Fungsi Chipset Chipset pada motherboard komputer memiliki fungsi utama untuk mengontrol proses input dan juga output pada motherboard. Jadi dapat dipastikan, apabila chipset motherboard mengalami kerusakan, maka motherboard anda, dan juga keseluruhan perangkat sistem komputer anda tidak akan bekerja dengan baik dan optimal. Selain itu, chipset pada motherboard memiliki fungsi untuk mengatur aliran data dari satu komponen menuju komponen lainnya, yang terhubung dalam satu kesatuan sistem komputer. Perlu diketahui, setiap chipset yang ditanamkan pada motherboard biasanya merupakan jenis chipset yang identic dengan komponen komputer tertentu. Yang dimaksud disini adalah, setiap chipset bisa saja tidak kompatibel dengan komponen komputer lain, seperti processor dan juga RAM. Maka dari itu, ketika ingin mengganti processor, maka harus memperhatikan juga kemampuan dan kompatibilitas dari chipset yang tertanam di dalam motherboard. Chipset sangat berpengaruh terhadap kinerja komputer karena chipset juga mempengaruhi kecepatan proses dari prosessor. Setiap motherboard menggunakan chipset yang berbeda-beda, kadang setiap merk motherboard belum tentu sama dengan merk chipsetnya.