Organization of the I/O Function

ORGANIZATION OF THE I/O F

UNCTIO

Ada 3 organisasi dalam I/O

• Programmed I / O:   Isu prosesor perintah I / O, atas nama
proses, untuk sebuah modul I / O; bahwa proses kemudian sibuk menunggu untuk operasi akan selesai sebelum melanjutkan.


• Interrupt-driven I / O:  Isu prosesor perintah I / O atas nama
proses. Ada kemudian dua kemungkinan. Jika instruksi I / O dari proses ini adalahnonblocking, maka prosesor terus melaksanakan instruksi dari proses yang mengeluarkan perintah I / O. Jika instruksi I / O yang menghalangi, maka instruksi berikutnya bahwa prosesor mengeksekusi adalah dari OS, yang akan menempatkanproses saat ini dalam keadaan diblokir dan menjadwalkan proses lain.

• akses memori langsung (DMA): Sebuah modul DMA mengontrol pertukaran data
antara memori utama dan sebuah modul I / O. Prosesor mengirimkan permintaan untuk transfer blok data ke modul DMA dan terganggu hanya setelah seluruh blok sudahditransfer.

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.

Blok Diagram DMA

Cara Kerja DMA
1. CPU mengirimkan data-data ke DMA controller, yaitu perintah read/write, alamat device yang akan diakses, alamat awal blok memori yang akan dibaca/ ditulisi, dan jumlah blok data yang akan ditransfer.
2. CPU mengeksekusi program lain
3. DMA controller mengirimkan seluruh blok data (per satu word) langsung ke memori tanpa melibatkan CPU
4. DMA controller mengirim interrupt ke CPU apabila telah selesai

Transfer DMA
1. Prosesor menyiapkan DMA transfer dengan menyediakandata-data dari perangkat, operasi yang akan ditampilkan, alamat memori yang menjadi sumber dan tujuan data, dan banyaknya byte yang ditransfer
2. Pengendali DMA memulai operasi (menyiapkan bus, menyediakan alamat, menulis dan membaca data), sampai seluruh blok sudah di transfer
3. Pengendali DMA meng-interupsi prosesor, dimana selanjutnya akan ditentukan tindakan berikutnya

• Konfigurasi DMA

Konfigurasi I (gambar a)
* Hanya menggunakan single bus
* DMA dan modul I/O terpisah
* Setiap transfer harus mengakses bus sebanyak dua kali (modul I/O ke DMA kemudian DMA ke memori)
* CPU tertunda dua kali (lebih lambat)

Konfigurasi II (gambar b)
* Hanya menggunakan single bus
* DMA controller dan modul I/O terintegrasi
* Satu DMA controller dapat menangani lebih dari satu modul I/O
* Setiap transfer hanya perlu mengakses bus satu kali saja (DMA ke memori)
*CPU hanya tertunda satu kali (lebih baik)

Konfigurasi III (gambar c)
* Digunakan bus I/O secara terpisah
* Semua modul I/O cukup dilayani dengan sebuag DMA sehingga lebih hemat hardware
* Setiap transfer hanya perlu mengakses bus satu kali saja (DMA ke memori)
* CPU hanya tertunda satu kali (lebih baik)

•  Evolusi I/O

Evolusi telah terjadi pada sistem komputer. Evolusi antara lain terjadi peningkatan kompleksitas dan kecanggihan komponen-komponen sistem komputer. Evolusi sangat tampak pada fungsi-fungsi I/O, yaitu sebagai berikut :
1. Pemroses secara langsung mengendalikan peralatan I/O. Teknik ini masih dilakukan sampai saat ini, yaitu untuk peralatan sederhana yang dikendalikan mikroprosesor untuk menjadi intelligent device.
2. Peralatan dilengkapi pengendali I/O (I/O controller). Pemroses masih menggunakan I/O terprogram tanpa interupsi. Pada tahap ini, pemroses tak perlu memperhatikan rincian-rincian spesifik interface peralatan.
3. Tahap ini sama dengan tahap 2 ditambah fasilitas interupsi. Pemroses tidak perlu menghabiskan waktu untuk menunggu selesainya operasi I/O. Teknik ini meningkatkan efisiensi pemroses.
4. Pengendali I/O diberi kendali memori langsung lewat DMA. Pengendali dapat memindahkan blok data ke atau dari memori tanpa melibatkan pemroses kecuali di awal dan akhir transfer.
5. Pengendali I/O ditingkatkan menjadi pemroses yang terpisah dengan instruksi-instruksi khusus yang ditujukan untuk operasi I/O. Pemroses pusat mengendalikan atau memerintahkan pemroses I/O untuk mengeksekusi program I/O yang terdapat di memori utama. Pemroses I/O mengambil dan mengeksekusi instruksi-instruksi ini tanpa intervensi pemroses utama (pusat). Dengan teknik ini dimungkinkan pemroses pusat menspesifikasikan barisan aktivitas I/O dan hanya diinterupsi ketika seluruh barisan telah diselesaikan.
6. Pengendali I/O mempunyai memori lokal yang menjadi miliknya dan komputer juga memiliki memori sendiri. Dengan arsitektur ini, sekumpulan besar peralatan I/O dapat dikendalikan dengan keterlibatan pemroses pusat yang minimum. Arsitektur ini digunakan untuk pengendalian komunikasi dengan terminalterminal interaksi. Pemroses I/O mengambil alih kebanyakan tugas yang melibatkan pengendalian terminal.

Evolusi berlangsung terus, jalur yang dilalui oleh evolusi adalah agar fungsi-fungsi I/O dapat dilakukan lebih banyak dan lebih banyak lagi tanpa keterlibatan pemroses pusat. Pemroses pusat yang tidak disibukkan dengan tugas-tugas yang berhubungan dengan I/O akan meningkatkan kinerja sistem. Tahap 5 & 6 merupakan tahap perubahan utama, yaitu konsep pengendali I/O mampu mengeksekusi program sendiri.