Pemrosesan Input/Output (Tugas 2)

Sistem Input / Output (I/O)

Unit Input/Output (I/O) adalah bagian dari sistem mikroprosesor yang digunakan oleh mikroprosesor itu untuk berhubungan dengan dunia luar.

Unit input adalah unit luar yang digunakan untuk memasukkan data dari luar ke dalam mikroprosesor ini, contohnya data yang berasal dari keyboard atau mouse. Sementara unit output biasanya digunakan untuk menampilkan data, atau dengan kata lain untuk menangkap data yang dikirimkan oleh mikroprosesor, contohnya data yang akan ditampilkan pada layar monitor atau printer.

I/O Sistem Operasi

I/O System merupakan bagian untuk menangani inputan dan outputan dari DCS. Inputan dan outputan tersebut bisa analog atau digital. Inputan/outputan digital seperti sinyal-sinyal ON/OFF atau Start/Stop. Kebanyakan dari pengukuran proses dan outputan terkontrol merupakan jenis analog.

A.   Pengertian Input dan Output

Input adalah semua data dan perintah yang dimasukkan ke dalam memori komputer untuk selanjutnya diproses lebih lanjut oleh prosesor. Sebuah perangkat input adalah komponen piranti keras yang memungkinkan user atau pengguna memasukkan data ke dalam komputer, atau bisa juga disebut sebagai unit luar yang digunakan untuk memasukkan data dari luar ke dalam mikroprosesor.

Output adalah data yang telah diproses menjadi bentuk yang dapat digunakan. Artinya komputer memproses data-data yang diinputkan menjadi sebuah informasi. Yang disebut sebagai perangkat output adalah semua komponen piranti keras yang menyampaikan informasi kepada orang-orang yang menggunakannya.

B.    Perangkat Eksternal

Operasi-operasi I/O diperoleh melalui sejumlah perangkat ekternal dengan menggunakan link (fungsinya untuk pertukaran kontrol,status dan data antara modul I/O dengan device eksternalnya)

Perangkat Eksternal dikategorikan menjadi 3 :

·         Pembacaan di sisi Manusia (Human readable) :

Perangkat yang  berhubungan  dengan  manusia  sebagai pengguna komputer.

Contoh : Screen, printer, keyboard mouse, printer, joystick, disk drive

·         Pembacaan disisi mesin (Machine readable) :

Perangkat yang berhubungan dengan peralatan. Biasanya berupa modul sensor dan tranduser untuk monitoring dan kontrol suatu peralatan atau Monitoring dan control

·         Komunikasi (memungkinkan komputer untuk saling bertukar data dengan perangkat jarak jauh) Modem

Network Interface Card (NIC)

Pengklasifikasian juga bisa berdasarkan arah datanya, yaitu perangkat output, perangkat input dan kombinasi output-input. Contoh perangkat output: monitor, proyektor dan printer. Perangkat input misalnya: keyboard, mouse, joystick, scanner, mark reader, bar code reader.

C.   Modul I/O

Merupakan Interface bagi CPU dan Memory atau Interface untuk 1/lebih perangkat peripheral

modul I/O memiliki dua buah fungsi utama, yaitu :

·         Sebagai piranti antarmuka ke CPU dan memori melalui bus sistem.

·         Sebagai piranti antarmuka dengan peralatan peripheral lainnya dengan menggunakan link data tertentu.

D.   Programmed I/O

Programmed I/O merupakan operasi I/O di mana CPU atau prosesor mengirimkan perintah ke modul I/O. CPU mengendalikan langsung operasi I/O seperti berikut ini :

·         CPU menunggu modul I/O menyelesaikan tugasnya, sebelum melalukan pekerjaan lainnya.

·         Selesai atau tidaknya modul I/O melakukan tugas ditandai dengan kondisi bit status pada modul tersebut.

·         Secara periodik, CPU harus melakukan pengecekan bit status pada modul I/O tersebut.

Karena ada perbedaan besar antara kecepatan CPU dengan kecepatan I/O device, pola interaksi seperti ini menyebabkan pemborosan waktu CPU, sangat tidak efisien karena CPU harus menunggu sesuai dengan lambatnya kerja I/O device. Keuntungan cara ini antara lain mudah diterapkan dan membutuhkan sangat sedikit software maupun hardware khusus.

skema I/O terprogram

E.    Direct Memory Access (DMA)

DMA berfungsi membebaskan pemroses menunggui transfer data yang dilakukan I/O device. Saat pemroses ingin membaca atau menulis data, pemroses memerintahkan DMA Controller dengan mengirimkan informasi berikut :

·         perintah penulisan / pembacaan

·         alamat I/O device

·         awal lokasi memori yang ditulis / dibaca

·         jumlah word / byte yang ditulis / dibaca

Setelah mengirimkan informasi itu ke DMA Controller, pemroses dapat melanjutkan kerja lain. Pemroses mendelegasikan operasi I/O ke DMA. DMA mentransfer seluruh data yang diminta ke / dari memori secara langsung tanpa melewati pemroses. Ketika transfer data selesai, DMA mengirimkan sinyal interupsi ke pemroses. Pemroses hanya dilibatkan pada awal dan akhir transfer data.

Operasi transfer antara perangkat dan memori utama dilakukan sepenuhnya oleh DMA, lepas dari pemroses dan hanya melakukan interupsi bila operasi telah selesai.

Keuntungan DMA :

·         peningkatan kinerja prosesor atau I/O

·         meminimasikan over head

                  direct memory access

Pada waktu data di tranfer dari controller ke memori, sektor berikut akan lewat dibawah head dan bits sampai ke controller. Controller sederhana tidak dapat melakukan I/O dalam waktu yang bersamaan, maka dilakukan interleaving (skip blok), memberi waktu untuk tranfer data ke memori. Interleaving ini terjadi pada disk bukan pada memori, seperti terlihat pada gambar di bawah ini.

F.    Saluran I/O

Tujuan dari saluran I/O adalah sebagai perantara antara CPU-main memory dengan unit pengontrol penyimpan. CPU berkomunikasi dengan saluran melalui beberapa perintah yang sederhana.

Saluran akan memberi perintah :

·         Test I/O, untuk menentukan apakah jalur (pathway) yang menuju peralatan sedang sibuk

·         Start I/O, pada peralatan tertentu

·         Halt I/O, pada peralatan tertentu

Saluran biasanya berkomunikasi dengan CPU melalui cara interupsi. Interupsi akan terjadi, jika keadaan error terdeteksi, misalnya instruksi CPU yang salah atau jika aktifitas I/O telah diakhiri.

Jika interupsi terjadi, kontrol akan bercabang melalui rutin pengendali interupsi (interrupt-handler routine), dimana kontrol akan menentukan penyebab dari interupsi, melakukan kegiatan yang tepat, kemudian mengembalikan kontrol pada pemanggil (caller).

Jika sebuah program membutuhkan READ dari berkas file, maka yang terjadi adalah :

·         Program mengeluarkan READ, yang akan menginterupsi I/O

·         Pengontrol I/O membuat sebuah saluran program pada memori utama

·         Saluran program dibaca dan dieksekusi oleh pemanggil saluran

·         Sinyal yang tepat akan ditransmisi ke pemanggil unit control

·         Kemudian sinyal tersebut diterjemahkan oleh unit control dan digunakan untuk mengontrol peralatan operasi untuk membaca data yang diminta

·         Data yang diminta akan mengalir dari peralatan pathway ke file buffer area dalam ruang memori utama

·         Interupsi yang dikeluarkan oleh saluran digunakan untuk meneruskan sinyal pada waktu eksekusi program

·         Kemudian control kembali ke program

Data dibaca ke dalam buffer, dimana buffer merupakan suatu tempat pada memori utama yang disediakan untuk menampung data, bila buffer penuh program akan segera menggunakan data tersebut.

Dalam penggunaan komputer kita memang tidak bisa lepas dari proses input maupun output data. Modul Input/Output (Module I/O) adalah elemen penting ketiga pada sistem komputer setelah CPU dan memory. Setiap komputer harus memiliki cara yang efisien untuk menerima input dan mengirim output. Kegagalan dalam masalah ini telah menjerumuskan banyak sistem yang dianggap baik. Dari uraian di atas diharapkan Anda dapat mengetahui sistem kerja unit I/O.

Sumber :

1.      https://ridwanazhary.wordpress.com/2014/10/28/sistem-input-output-io/

Switching (Tugas 1)

Pengertian :

Secara umum arti switching dalam teknik jaringan komunikasi adalah melakukan proses hubungan antara dua pelanggan telepon sehingga keduanya dapat berbicara satu sama lain. Switching adalah sistem elektronik yang dapat dipakai untuk menghubungkan jalur komunikasi.

Jaringan switching adalah jaringan yang mengalokasikan sebuah sirkuit (atau kanal) yang dedicated diantara nodes dan terminal untuk digunakan pengguna untuk berkomunikasi. Sirkuit yang dedicated tidak dapat digunakan oleh penelepon lain sampai sirkuit itu dilepaskan, dan koneksi baru bisa disusun. Bahkan jika tidak ada komunikasi berlangsung pada sebuah sirkuit yang dedicated, kanal tersebut tetap tidak dapat digunakan oleh pengguna lain.

Sentral

            Sistem switching dibangun dan diletakkan diantara pelanggan-pelanggan tersebut yang dikenal sebagai suatu sentral atau exchange. Untuk N pelanggan hanya diperlukan N saluran untuk menghubungkan pelanggan, penambahan satu pelanggan cukup dengan menghubungkan pelanggan tersebut ke sentral.

Fungsi Switching

Fungsi dasar switching adalah sebagai berikut:

·         Penyambungan (interconnection)

·         Pengendalian (control)

·         Deteksi adanya permintaan sambungan.

·         Menerima informasi

·         Mengirim informasi

·         Mengadakan test sibuk

·         Mengawasi pembicaraan

Contoh sederhana : hubungan komunikasi dua buah pesawat telepon secara langsung.

Teknik Penyambungan

            Hubungan antara operator disebut Junction. Jaringan telepon terdiri dari banyak titik penyambungan sehingga tiap telepon dalam jaringan dapat saling dihubungkan melalui junction atau trunk.

Syarat Teknik Penyambungan

·         Tiap pemakai mampu berkomunikasi dengan pemakai lain.

·         Waktu penyambungan harus jauh lebih kecil dibanding waktu hubungan.

·         GOS maksimum pada jam sibuk 5%. Untuk perencanaan sebaiknya diambil angka 1% (tergantung investasi yang dapat diberikan dan tuntutan pelanggan serta tarif).

·         Privacy pelanggan harus dapat dijamin kecuali dalam beberapa kasus, misalkan politik.

·         Informasi utama yang disalurkan adalah suara.

·         Ketersediaan pelayanan harus setiap saat 24 jam sehari, 7 hari seminggu dan 365 hari setahun.

Fungsi Penyambungan

Ada 8 fungsi dasar penyambungan:

·         Interkoneksi

·         Informasi penerimaan

·         Pengendalian

·         Informasi pengiriman

·         Kesiagaan

·         Test kesibukan

·         Penjagaan kondisi pelanggan

·         Pengawasan

Jenis Switching :

1.     Circuit Switching

                            

Dalam dunia telekomunikasi, jaringan circuit switching adalah jaringan yang mengalokasikan sebuah sirkuit (atau kanal) yang dedicated di antara nodes dan terminal untuk digunakan pengguna untuk berkomunikasi. Sirkuit yang dedicated tidak dapat digunakan oleh penelepon lain sampai sirkuit itu dilepaskan, dan koneksi baru bisa disusun. Bahkan jika tidak ada komunikasi berlangsung pada sebuah sirkuit yang dedicated, kanal tersebut tetap tidak dapat digunakan oleh pengguna lain. Kanal yang dapat dipakai untuk hubungan telepon baru disebut sebagai kanal yang idle.

Untuk call setup dan pengendalian (dan keperluan administratif lainnya) dapat digunakan sebuah kanal pensinyalan yang dedicated dari nodeterakhir ke jaringan. ISDN adalah salah satu layanan yang menggunakan sebuah kanal pensinyalan terpisah. Plain Old Telephone Service (POTS) tidak memakai pendekatan ini.

A.     Alasan Digunakannya Switching Dalam Suatu Rangkaian

Bandwith suatu saluran komunikasi, baik voice maupun data, tidak akan termanfaatkan maksimal jika tidak disiasati dengan teknik switching karen tanpa switching saluran akan terus terhubung meski sudah tidak terpakai. Hal seperti akan sangat membahayakan. Tanpa Switching biaya komunikasi menjadi sangat mahal akibat monopoli pemakaian saluran.

B.         Prinsip Proses Swtiching

Transmisi data atau informasi jarak jauh biasanya dilakukan melalui beberapa switching node yang saling berhubungan sehingga membentuk suatu jaringan switching atau dapat juga disebut jaringan komunikasi switched.

Setiap node yang terdapat dalam jaringan switching bekerja tanpa memperhatikan isi data atau informasi yang ditransmisikannya.

Transmisi data dimulai dan dikhiri di perangkat yang dinamakan station. Station ini dapat berupa komputer, terminal, telepon dan lain sebagainya.

Data ditransmisikan melalui suatu rute yang ditentukan oleh proses switching di setiap node yang dilalui. Koneksi node ke node lainnya biasanya dilakukan secara multiplex.
Jaringan kounikasi biasanya dibuat terhubung sebagian. Sebagian lainnya digunakan sebagai koneksi redundant atau back-up untuk meningkatkan reliabilitas jaringan.

Berikut merupakan gambar dari contoh Switching network sederhana:

                          

C.    Kelemahan Circuit Swithing

Sangat tidak efisien. Saat tidak ada data yang akan ditransfer sekalipun tetap menjalankan fungsinya yaitu sebagai koneksi suara, penggunaannya tetap agak tinggi.

Kapasitas tidak jalan selama koneksi berjalan (untuk koneksi dari terminal komputer) Kadang terjadi suatu penundaan yang berkaitan dengan transfer sinyal dalam bentuk panggilan.

D.     Jaringan Circuit Switching

Jaringan circuit switching digunakan untuk menghubungkan pasangan terminal dengan cara menyediakan sirkuit atau kanal yang tersendiri dan terus meneurs selama hubungan berlangsung :

·                   Sirkuit yang ‘holded’ tidak dapat dipakai oleh yang lain

·                   Jumlah sirkuit / kanal lebih kecil dibandingkan kapasitas

Jaringan circuit switching, kinerjanya tergantung pada loss bukan pada delay (tetapi pada digital switching juga menimbulkan delay).

3 fase yang terdapat dalam circuit switching, yaitu;

1.      Circuit establishment

                 

Sebelum suatu sinyal ditransmisikan, harus dibuat terlebih dulu suatu sirkuit. Pada Gambar di atas dapat dilihat bahwa circuit switching membuat sebuah jalur virtual yang digunakan untuk dilalui paket data. Kemudian terjadi komunikasi antara node pengirim dan node penerima yaitu komputer B (penerima) mengirim sinyal pemberitahuan bahwa data yang dikirim siap diterima.

2.      Data transfer

Data yang ditransfer dapat berupa analog ataupun digital. Pada Fase ini data akan dipecah-pecah  dan dikirim melalui jalur yang telah ditentukan dalam fase pertama.

3.      Circuit termination

           

Setelah tahap-tahap diatas, koneksi dihentikan biasanya oleh salah satu station. Apabila data sudah dikirim, komputer A (pengirim) mengirimkan sinyal kepada komputer B untuk mengkahiri koneksi yang berarti data yang dikirim tadi sudah diterima oleh komputer B.

Jaringan circuit switching digunakan untuk hubungan yang bersifat :

·         Real time-spech (ex : telpon)

·         Real time-data very high bit transmitted

Contoh: :

·         Jaringan Telepon

·         ISDN (Integrated Services Digital Networks)

E.      Prinsip Kerja Jaringan Switching

Menerapkan sebuah path komunikasi yang dedicated (permanen) antara dua buah node. Istilah yang sering digunakan untuk kondisi ini disebut Connection. Circuit establishment yaitu point to point dari terminal ke terminal melalui switching node serta internal switching dan multiplexing antar switching nodes. Signal Transfer merupakan analog voice, digitized voice dan binary data. Circuit Disconnect, Jika sirkuit tidak tersedia maka akan terjadi blocked (nada atau tanda sibuk).

2.    Paket Switching

Sebuah metode yang digunakan untuk memindahkan data dalam jaringan internet. Dalam paket switching, seluruh paket data yang dikirim dari sebuah node akan dipecah menjadi beberapa bagian.

Paket switching tidak mempergunakan kapasitas transmisi yang melewati jaringan. Data dikirim keluar dengan menggunakan rangkaian potongan-potongan kecil secara berurutan yang disebut paket.

Fungsi utama dari jaringan paket switching adalah menerima paket dari stasiun pengirim untuk diteruskan ke stasiun penerima.

Keuntungan paket switching :

·         Jaringan packet-switched dapat membuat konversi data-rate. Dua buah station yang berbeda data-ratenya dapat saling menukar paket.

Kelemahan paket switching :

·         Tisak memberikan garansi Quality of service : delay antrian, jitter, loss packet, dan throughput.

Tipe- Tipe Packet Switching

A.    Virtual Circuit Eksternal Dan Internal

Virtual Circuit pada dasarnya adalah suatu hubungan secara logik yang dibentuk untuk menyambungkan dua stasiun. Packet dilabelkan dengan nomor sirkit maya dan nomor urut. Paket dikirimkan dan datang secara berurutan. Gambar berikut ini menjelaskan keterangan tersebut.

Gambar : Virtual Circuit Eksternal

Gambar Virtual Circuit Internal

B.     Datagram Eksternal Dan Internal 

Dalam bentuk datagram, setiap paket dikirimkan secara independen. Setiap paket diberi label alamat tujuan. Berbeda dengan sirkit maya, datagram memungkinkan paket yang diterima berbeda urutan dengan urutan saat paket tersebut dikirim. Gambar 5.5 berikut ini akan membantu memperjelas ilustrasi. Jaringan mempunyai satu stasiun sumber, A dan dua stasiun tujuan yakni B dan C. Paket yang akan dikirimkan ke stasiun B diberi label alamat stasiun tujuan yakni B dan ditambah nomor paket sehingga menjadi misalnya B.1, B.37, dsb. Demikian juga paket yang ditujukan ke stasiun C diberi label yang serupa, misalnya paket C.5, C.17, dsb.

Gambar Datagram eksternal

Secara internal datagram dapat digambarkan sebagai  Gambar berikut :

Gambar Datagram internal

3.    Message Switching

Message Switching merupakan tipe store and forward connection yang diset-up antara devices yang berhubungan sepanjang jalur pengiriman data. Device pertama membuat suatu connection ke devices berikutnya dan mengirim data. Setelah transmission ini complete, connection akan kembali torn down, dan devices kedua akan mengulangi proses tersebut.

Pengiriman email merupakan contoh yang baik dari message switching, ketika kita menekan button send, sistem kita akam mengirim data tersebut ke mail server local kita. Mail server akan mengurut kembali data kita, kemudian mail server kita akan menghubungi mail server tempat alamat yang akan kita kirimi email tadi. Sampai akhirnya mail server tersebut akan mengirim message tersebut ke penerima dengan proses yang sama.

Biaya message switching ini akan mahal jika jaringan yang terhubung sedikit. Biaya akan menjadi murah apabila jaringannya menjadi lebih besar dan banyak menggunakan terminal-terminal komputer (pengguna). 

Keuntungan menggunakan message switching adalah:

·         Efisiensi line lebih besar karena konsep store and forward yang diterapkan pada teknik message switching, sehingga path link dapat digunakan secara bersamasama.

·         Dimunkinkan untuk melakukan konversi data rate.

·         Dapat menggunakan konsep prioritas message, sehingga dengan hal ini teknik message switching dapat melakukan prioritas pengiriman pesan data.

Kelemahan teknik message switching adalah :

Besarnya monopoli link dan storage yang terjadi akibat teknik message switching ini, karena dengan teknik message switching ini data akan disimpan pada buffer, dan jika jalur yang dipakai sangat padat maka akan mengakibatkan terjadinya kepadatan sehingga mengakibatkan terjadinya delay yang panjang.

Gambar dibawah menunjukkan jaringan message switching, dimana seluruh data melewati jalur yang sama, sehingga hanya satu jalur saja yang dipakai dalam mengirim data…

Sumber :

1.      http://joe-q-kernel08.blogspot.co.id/

2.      http://kevinekaputra16.blogspot.co.id/2016/01/perbedaan-circuit-switching-dan-packet.html

3.      http://54tr10.blogspot.co.id/2011/09/pengertian-packet-switching.html

4.      http://rismasutriyanti017.blogspot.co.id/2015/12/switching.html