materi 6 input output
DESCRIPTION
Dasar MikrokontrollerTRANSCRIPT
I/O devices menjadikan Mikroprosesor / Komputer berguna bagi manusia
Perangkat input mungkin lambat dan harus memiliki cara untuk memberitahu prosesssor apabila siap memberikan data.
Perangkat output harus memiliki
cara untuk menolak data berikutnya apabila belum siap.
Kategori
User interface devices. Perangkat input mendeteksi adanya
perubahan pada lingkungan Perangkat output memberi perubahan pada
lingkungan.Mass storage devices.
Menyimpan data dalam kuantitas yang besar (disks).
Gateways and networks. Mikroprosesor berkomunikasi satu sama lain.
Perbedaan seputar kelas-kelas I/O
Complexity of control: Sebuah printer membutuhkan antar muka kontrol yang relatif sederhana. Sebuah disk jauh lebih kompleks.
Unit of transfer: Data mungkin dikirimkan sebagai suatu aliran byte atau karakter atau dikirimkan dalam blok yang berukuran besar.
Data representation: Perangkat yang berbeda mungkin menggunakan skema pengkodean data (data-encoding) yang berbeda, termasuk di dalamnya perbedaan dalam kode karakter dan parity yang digunakan.
Error conditions: Sifat dari error, bagaimana error tersebut dilaporkan, konsekuensi dari error, dan respons yang diberikan berbeda dari satu perangkat dengan perangkat yang lain.
I/O Module
Adalah interface atau central switch untuk mengendalikan satu atau lebih peripheral atau perangkat input output.
Konektor mekanis berisi fungsi logik untuk komunikasi antara bus dan peripheral.
Mengapa modul I/O diperlukan ?
Periferal yang beragam dengan beragam metode operasi.
Speed periferal yang lebih lambat dibanding CPU.
Format data dan panjang word periferal pun beragam.
Blok diagram I/O ModuleBlok diagram I/O Module
Arus Data I/ODevice Behavior Partner Data rate
(kbytes/sec)
Keyboard Input human 0,01
Mouse Input human 0,02
Voice input Input human 0,02
Scanner Input human 200
Voice output Output human 0,6
Laser printer Output human 100
Graphic display Output human 30.000
CPU to frame buffer Output human 200
Network-termainal Input or output machine 0,05
Network-LAN Input or output machine 200
Optical disk Storage machine 500
Magnetic tape Storage machine 2.000
Magnetic disk Storage machine 2.000
Fungsi modul I/OPengendali & pengaturan waktu (control &
timing).Komunikasi dengan CPU.Komunikasi dengan perangkat.Penyimpanan data sementara (data
buffering).Pendeteksi kesalahan.
Control & timing input dataCPU meminta modul memeriksa status
perangkat.Bila perangkat siap mengirim, CPU mengirim
perintah pemindahan.Modul menerima data dari perangkat.Data dipindahkan dari modul ke CPU.
Komunikasi dengan CPUCommand decoding, signal perintah dari CPU
ke control bus.Pertukaran data antara CPU dengan modul
melalui data bus.Status reporting, CPU perlu status modul
[busy atau ready].Address recognition, modul I/O perlu tahu
address unik setiap periferal.
Komunikasi dengan perangkat
Perintah dari CPU, status, dan data.
Teknik Input/Output
Programmed (Teknik I/O Terprogram)Interrupt-drivenDirect memory access (DMA)IOP/C
Teknik I/O TerprogramTeknik
CPU mengontrol I/O [status, perintah R/W, transfer data].
CPU menunggu modul I/O aktif.Modul I/O beroperasi, menetapkan status serta
tidak menginterupsi CPU.CPU memeriksa status periodik, sambil
menunggu atau ‘pergi dan kembali nanti’.
Teknik I/O TerprogramPerintah
ControlStatus condition testRead [data dari periferal]Write [data transmisi ke periferal]
Teknik I/O TerprogramPengadresan perangkat IO
(CPU viewpoint). Data ditransfer seperti akses memori
Tiap perangkat mendapat unique identifier.Perintah CPU berisi identifier (adres).
Teknik I/O - interrupt-drivenDikendalikan interupsi
CPU mengirim perintah I/O ke modul, kemudian mengerjakan proses lainnya.
Modul I/O akan menginterupsi CPU minta layanan bila perintah selesai dikerjakan.
CPU melayani interupsi dan setelah selesai melanjutkan kembali proses yang sedang dikerjakan sebelum diinterupsi.
Teknik I/O - interrupt-drivenCPU view-point
Mengirimkan perintah baca/tulis dan mengerjakan proses lain.
Memeriksa interupsi pada akhir tiap instruction cycle.
Jika diinterupsi akan melakukan save context (registers)dan process interrupt (Fetch data & store).
Teknik I/O - interrupt-drivenMasalah Desain:
Bagaimana mengidentifikasi modul mengirim interupsi ?
Bagaimana menangani multiple interrupts ?
Teknik I/O - interrupt-drivenIdentifikasi interupsi modul dengan cara:
Satu saluran/modul.Software poll, CPU memeriksa modul bergiliran.Daisy Chain / Hardware poll
Interrupt Acknowledge dikirimkan pada chain. Module yang melakukan interupsi mengirimkan vector
pada bus. CPU menggunakan vector to untuk mengidentifikasi
handler routine.
Teknik I/O - interrupt-drivenContoh PC Bus
80x86 memiliki satu interrupt line, sistem berbasis 8086 memakai 8259A interrupt controller yang memiliki 8 interrupt lines.
Teknik I/O - interrupt-drivenRuntutan events
8259A menerima interupsi.8259A memeriksa prioritas.8259A memberi sinyal 8086 (membangkitkan
INTR line).CPU mengirimkan pesan Acknowledges.8259A menyimpan correct vector pada data
bus.CPU memproses interupsi.
Teknik I/O Terprogram
Teknik I/O Terprogram
Teknik I/O - interrupt-driven
Teknik I/O - DMAInterrupt-driven & programmed I/O
membutuhkan intervensi aktif CPU, transfer rate terbatas dan CPU terikat.
Teknik I/O - DMAModul tambahan (HW) pada bus.DMA controller mengambil alih peran CPU.DMA (bus mastering) ~ teknik implementasi
beberapa komponen untuk transfer data langsung ke dan dari memori tanpa lewat CPU.
DMA mengurangi CPU overhead karena mekanisme transfer data tidak butuh pengawasan CPU.
Teknik I/O - DMACara Kerja standar
CPU memerintahkan DMA controller untuk Read/Write. Memeriksa adres perangkat. Mencari adres dan mengambil data untuk
ditransfer.CPU mengerjakan proses-proses lain.DMA controller melakukan transfer data.DMA controller mengirimkan interupsi jika selesai.
Teknik I/O - DMACara lain, transfer cycle stealing
DMA controller mengambil alih siklus bus, kirim 1 word, dan tidak ada interupsi.
CPU tidak mengubah konteks,dan CPU suspended sebelum mengakses bus (misal sebelum operand / data fetch atau data write).
Teknik I/O – IOP/CEvolusi fungsi I/O
Semula CPU langsung mengendalikan periferal.Kemudian ada penambahan modul I/O terprogram,
sebagai pengendali.Selanjutnya penambahan modul I/O interrupt
driven, sebagai pengendali.Modul I/O akses langsung ke memori melalui DMA.Kemampuan modul I/O ditingkatkan jadi prosesor,
dan tidak tergantung CPU. Modul I/O memiliki memori lokal.
Teknik I/O – IOP/CIO Processor
Adalah prosesor yang terpisah dari CPU dan dirancang untuk menangani proses input/output
Sinkron dengan clock sistem dan prosesor utama. Akan menerima kontrol awal dari prosesor utama pada saat instruksi input-output dibaca dari memori. Pada saat I/O prosesor mengendalikan proses input output, prosesor utama tetap pada kondisi two-state waiting loop sampai instruksi input-output dikerjakan di mana kemudian kontrol dikembalikan ke prosesor utama.