SISTEM KOMPUTER : Struktur dan Interkoneksi BUS

Struktur dan Interkoneksi BUS

Pengertian Struktur Interkoneksi 

Struktur interkoneksi adalah kumpulan lintasan yang menghubungkan berbagai komponen-komponen seperti CPU, Memory dan I/O, yang saling berkomunikasi satu dengan lainnya.

CPU membaca instruksi dan data, menulis data setelah diolah, dan menggunakan signal-signal kontrol untuk mengontrol operasi sistem secara keseluruhan. CPU juga menerima signal-signal interupt. 

Memory umumnya modul memory terdiri dari N word yang memiliki panjang yang sama. Masing-masing word diberi alamat numerik yang unik (0,1…,N-1). Sebuah word data dapat dibaca dari memory atau ditulis ke memory. Sifat operasinya ditandai oleh signal-signal kontrol read dan write. Lokasi bagi operasi dispesifikasikan oleh sebuah alamat. 

I/O berfungsi sama dengan memory. Terdapat dua buah operasi, baca dan tulis. Selain itu, modul-modul I/O dapat mengontrol lebih dari 1 perangkat eksternal. Kita dapat mengaitkan interface ke perangkat eksternal sebagai sebuah port dan memberikan alamat yang unik (misalnya,0,1,…,M-1) ke masing-masing port tersebut. Disamping itu, terdapat juga lintasan-lintasan data internal bagi input dan output data dengan suatu perangkat eksternal. Terakhir, modul I/O dapat mengirimkan sinyal-sinyal interupt ke CPU.

Pengertian BUS 

BUS adalah bagian dari sistem komputer yang berfungsi untuk menghubungkan antar perangkat utama pada komputer guna memindahkan data antar bagian-bagian dalam sistem komputer. Karakteristik penting sebuah bus adalah bahwa bus merupakan media transmisi yang dapat digunakan bersama. Sebuah sistem bus terdiri dari 50 hingga 100 saluran yang terpisah. Masing-masing saluran ditandai dengan arti dan fungsi khusus.

Fungsi saluran bus dapat diklasifikasikan menjadi 3 kelompok, yaitu saluran data, saluran alamat dan saluran kontrol.

• Bus Data ( Data Bus )

Merupakan jalur-jalur perpindahan data antar modul dalam sistem komputer. Baik lebar maupun jumlah saluran menentukan kinerja sistem komputer. 

• Bus Alamat ( Address Bus )

Merupakan bus untuk menandakan lokasi sumber dan tujuan pada proses transfer data. Pada saluran ini, CPU akan mengirim alamat memori yang akan ditulis atau dibaca. 

• Bus kontrol ( Control Bus )

Merupakan bus yang digunakan untuk menngotrol izin akses ke data bus dan address bus. Jadi sebelum data masuk/keluar untuk ditulis atau dibaca, akan dikontrol terlebih dahulu.

Sistem BUS

Koneksi bus terbagi menjadi beberapa bagian :

• Bus sistem menangani komunikasi data antara modul memori utama, cache memori pada processor, dan semua peranti I/O yang tersambung pada mainboard komputer melalui expansion bus interface.
• Bus lokal menjadi penghantar data antara cache memori dengan CPU.
• Bus ekspansi menjadi saluran utama bagi setiap peripheral yang terhubung dengan mainboard seperti NIC, SCSI Controller, peralatan lainnya seperti modem, peranti serial dan paralel seperti mouse, keyboard, dan printer.

Jenis dan Karakteristik Bus

Bus atau disebut juga pathway merupakan sirkuit yang merupakan jalur transportasi informasi antara dua atau lebih alat-alat dalam sistem komputer.bus yang menghubungkan CPU dengan main memory disebut dengan internal bus. Sedangkan bus yang menghubungkan CPU alat-alat input/output disebut dengan external bus.

Bus dibedakan menjadi bus yang khusus menyalurkan data tertentu, misalnya paket data saja atau alamat saja, jenis ini disebut dedicated bus. Namun apabila bus dilalukan informasi yang berbeda baik data, alamat maupun sinyal kontrol dengan metode mulipleks data maka bus ini disebut multiplexed bus.

Keuntungan multiplexed bus adalah hanya memerlukan seluran sedikit sehingga dapat menghemat tempat, namun kerugiannya adalah kecepatan transfer data menurun dan diperlukan mekanisme yang komplek untuk mengurai data yang telah dimultipleks. Jenis bus yang lainnya pada komputer adalah sebagai berikut ini:

• Bus PCI (Peripheral Component Interconnect)

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

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)

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

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.

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.

Jika dilihat dari arbitasi yang dijalankannya, bus terbagi menjadi dua golongan :

• Teknik arbitasi tersentral : metode dalam mengendalikan setiap aktivitas penggunaan bus oleh modul-modul yang terhubung dengan komputer secara terpusat oleh pengendali bus.
• Teknik arbitasi terdistribusi : setiap modul yang tersambung dengan komputer memiliki hak dan wewenang yang sama dalam penggunaan bus tanpa adanya pengaturan secara terpusat.

Terdapat dua metode pewaktuan atau timing:

• Metode pewaktuan asinkron : Pada metode pewaktuan asinkron, setiap event penggunaan saluran bus untuk komunikasi data akan dilakukan dengan memperhatikan proses yang telah terjadi sebelumnya.
• Metode pewaktuan sinkron : Pada metode ini, event penggunaan saluran bus dilakukan secara serempak dan teratur berdasarkan sebuah clock.

Setiap bus harus mendukung setiap operasi yang dilakukan oleh modul-modul yang terhubung dalam komputer, seperti operasi baca (read), operasi tulis (write), operasi transfer data, maupun operasi kombinasi (read, write, dan transfer).