SISTEM INPUT/OUTPUT (I/O)
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.
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.
Pengertian Output
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.
I/O system terdiri dari beberapa bagain penting yaitu:
a. I/O Hardware
b. Application I/O Interface
c. Kernel I/O Subsystem
d. I/O Requests to Hardware Operations
e. Streams
f. Performance
A.I/O Hardware
Secara umum, I/O Hardware terdapat beberapa jenis seperti device penyimpanan
(disk,tape),
transmission device (network card, modem), dan human-interface device (screen, keyboard,mouse). Device tersebut dikendalikan oleh instruksi I/O. Alamat-alamat yang dimiliki device akan digunakan oleh direct I/O instruction dan memory-mapped I/O. Beberapa konsep yang umum digunakan ialah port, bus (daisy chain/ shared direct access), dan controller (host adapter).
- Port adalah koneksi yang digunakan oleh device untuk berkomunikasi dengan mesin.
- Bus adalah koneksi yang menghubungkan beberapa device menggunakan kabel-kabel.
- Controller adalah alat-alat elektronik yang berfungsi untuk mengoperasikan port, bus, dan device.
Merupakan suatu mekanisme untuk mempermudah pengaksesan, sehingga sistem operasi melakukan standarisasi cara pengaksesan peralatan I/O.
Interface aplikasi I/O melibatkan abstraksi, enkapsulasi, dan software layering. Device driver mengenkapsulasi tiap-tiap peralatan I/O ke dalam masing-masing 1 kelas yang umum (interface standar). Tujuan dari adanya lapisan device driver ini adalah untuk menyembunyikan perbedaan-perbedaan yang ada pada device controller dari subsistem I/O pada kernel. Karena hal ini, subsistem I/O dapat bersifat independen dari hardware. Beberapa hal yang berhubungan dengan Application I/O Interface adalah:
1.Peralatan Block dan Karakter:
- Perangkat Block termasuk disk drive
- Perintah termasuk baca, tulis dan cari
- Raw I/O atau akses file-sistem
- Pemetaan memori untuk pengaksesan file
- Perangkat karakter termasuk keyboad, mouse dan serial port
- Perintahnya seperti get, put
- Library layered dalam proses pengeditan
Adanya perbedaan pengalamatan dari jaringan I/O, maka sistem operasi memiliki interface I/O yang berbeda dari baca, tulis dan pencarian pada disk. Salah satu yang banyak digunakan pada sistem operasi adalah interface socket. Socket berfungsi untuk menghubungkan komputer ke jaringan. System call pada socket interface dapat memudahkan suatu aplikasi untuk membuat local socket, dan menghubungkannya ke remote socket.Dengan menghubungkan komputer ke socket, maka komunikasi antar komputer dapat dilakukan.
3.Jam dan Timer
Jam dan timer pada hardware komputer, memiliki tiga fungsi :
- memberi informasi waktu saat ini
- memberi informasi lamanya waktu sebuah proses
- sebagai trigger untuk suatu operasi pada suatu waktu.
C.Kernel I/O subsystems
Kernel menyediakan banyak service yang berhubungan dengan I/O. Pada bagian ini, kita akan mendeskripsikan beberapa service yang disediakan oleh kernel I/O subsystem, dan kita akan membahas bagaimana caranya membuat infrastruktur hardware dan device-driver. Service yang akan kita bahas adalah I/O scheduling, buffering, caching, pooling, reservasi device, error handling.
1.I/O Scheduling
Untuk menjadualkan sebuah set permintaan I/O, kita harus menetukan urutan yang bagus untuk mengeksekusi permintaan tersebut. Scheduling dapat meningkatkan kemampuan sistem secara keseluruhan, dapat membagi device secara rata di antara proses-proses, dan dapat mengurangi waktu tunggu rata-rata untuk menyelesaikan I/O.
2. Buffering
Buffer adalah area memori yang menyimpan data ketika mereka sedang dipindahkan antara dua device atau antara device dan aplikasi. Buffering dilakukan untuk tiga buah alasan. Alasan pertama adalah untuk men-cope dengan kesalahan yang terjadi karena perbedaan kecepatan antara produsen dengan konsumen dari sebuah stream data.
3. Caching
Sebuah cache adalah daerah memori yang cepat yang berisikan data kopian. Akses ke sebuah kopian yang di-cached lebih efisien daripada akses ke data asli. Sebagai contoh, instruksi-instruksi dari proses yang sedang dijalankan disimpan ke dalam disk, dan ter-cached di dalam memori physical, dan kemudian dicopy lagi ke dalam cache secondary and primary dari CPU. Perbedaan antara sebuah buffer dan ache adalah buffer dapat menyimpan satu-satunya informasi datanya sedangkan sebuah cache secara definisi hanya menyimpan sebuah data dari sebuah tempat untuk dapat diakses lebih cepat. Caching dan buffering adalah dua fungsi yang berbeda, tetapi terkadang sebuah daerah memori dapat digunakan untuk keduanya.
4.Spooling dan Reservasi Device
Sebuah spool adalah sebuah buffer yang menyimpan output untuk sebuah device, seperti printer, yang tidak dapat menerima interleaved data streams. Walau pun printer hanya dapat melayani satu pekerjaan pada waktu yang sama, beberapa aplikasi dapat meminta printer untuk mencetak, tanpa harus mendapatkan hasil output mereka tercetak secara bercampur. Sistem operasi akan menyelesaikan masalah ini dengan meng-intercept semua output kepada printer. Tiap output aplikasi sudah di-spooled ke disk file yang berbeda. Ketika sebuah aplikasi selesai mengeprint, sistem spooling akan melanjutkan ke antrian berikutnya. Di dalam beberapa sistem operasi, spooling ditangani oleh sebuah sistem proses daemon.
5.Error Handling
Sebuah sistem operasi yang menggunakan protected memory dapat menjaga banyak kemungkinan error akibat hardware mau pun aplikasi. Devices dan transfer I/O dapat gagal dalam banyak cara, bisa karena alasan transient, seperti overloaded pada network, mau pun alasan permanen yang seperti kerusakan yang terjadi pada disk controller. Sistem operasi seringkali dapat mengkompensasikan untuk kesalahan transient. Seperti, sebuah kesalahan baca pada disk akan mengakibatkan pembacaan ulang kembali dan sebuah kesalahan pengiriman pada network akan mengakibatkan pengiriman ulang apabila protokolnya diketahui. Akan tetapi untuk kesalahan permanent, sistem operasi pada umumnya tidak akan bisa mengembalikan situasi seperti semula.
6.Kernel Data Structure
Kernel membutuhkan informasi state tentang penggunakan komponen I/O. Kernel menggunakan banyak struktur yang mirip untuk melacak koneksi jaringan, komunikasi karakter-device, dan aktivitas I/O lainnya. UNIX menyediakan akses sistem file untuk beberapa entiti, seperti file user, raw devices, dan alamat tempat proses. Walau pun tiap entiti ini didukung sebuah operasi baca, semantics-nya berbeda untuk tiap entiti. Seperti untuk membaca file user, kernel perlu memeriksa buffer cache sebelum memutuskan apakah akan melaksanakan I/O disk. Untuk membaca sebuah raw disk, kernel perlu untuk memastikan bahwa ukuran permintaan adalah kelipatan dari ukuran sektor disk, dan masih terdapat di dalam batas sektor. Untuk memproses citra, cukup perlu untuk mengkopi data ke dalam memori. UNIX mengkapsulasikan perbedaan-perbedaan ini di dalam struktur yang uniform dengan menggunakan teknik object oriented.Beberapa sistem operasi bahkan menggunakan metode object oriented secara lebih extensif.
D.I/O Requests to Hardware Operations
Salah satu contohnya adalah:
a. Ilustrasi membuka sebuah
– Device mana tempat file yang akan dibuka
– Menerjemahkan _nama_ ke dalam device yang dimaksud
– Membaca secara fisik file yang hendak dibuka
– Data sudah siap untuk diakses
– Mengembalikan kontrol pada proses
b.Ilustrasi lain pada waktu boot
Sistem mula-mula meminta bus piranti keras untuk menentukan device apa yang ada.
E.Streams
I/O stream adalah suatu mekanisme pengiriman data secara bertahap dan terus menerus melalui suatu aliran data (dua arah).Biasa digunakan dalam network protocol dan menggunakan message passingdalam men-transferdata Stream terdiri atas :
- sebuah stream head yang merupakan antarmuka dengan user process,
- sebuah driver end yang mengontrol device,
- dan nol atau lebih stream modules
F.Performance
Faktor utama dalam performa sistem :
- Permintaan CPU untuk menjalankan device driver, kode kernel I/O
- Keadaan/state untuk melayani interrupt
- Copy data
- Network traffic khususnya pada beban kinerja
Improving Perfomance:
- Menurunkan jumlah alih konteks.
- Mengurangi jumlah pengkopian data ke memori ketika sedang dikirimkan antara device dan aplikasi.
- Mengurangi frekuensi interupsi, dengan menggunakan ukuran transfer yang besar, smart controller, dan polling.
- Meningkatkan concurrency dengan controller atau channel yang mendukung DMA.
- Memindahkan kegiatan processing ke perangkat keras, sehingga operasi kepada device controller dapat berlangsung bersamaan dengan CPU.
- Menyeimbangkan antara kinerja CPU, memory subsystem, bus, dan I/O.
Contoh Perangkat Input/Output (I/O)
Alat InputAlat input adalah alat-alat yang berfungsi untuk memasukan data atau perintah dari luar sistem ke dalam suatu memori dan prosesor untuk diolah guna menghasilkan informasi yang diperlukan.
Macam-Macam Alat Input Komputer
No |
Gambar Alat |
Nama Alat |
Fungsi |
|
1.
|
 |
Keyboard
|
Berfungsi memasukkan huruf, angka, karakter khusus serta sebagai
media bagi user (pengguna) untuk melakukan perintah-perintah lainnya
yang diperlukan.
|
|
2.
|
 |
Mouse
|
Berfungsi untuk memindahkan pointer atau kursosr secara cepat serta mengatur posisi kursor di layar
|
|
3.
|
 |
Scanner
|
Berfungsi untuk mengopi atau menyalin gambar atau teks yang
kemdian disimpan dalam memori komputer. Scanner sebenarnya terbagi
atas beberapa jenis menurut fungsinya. ada yang berfungsi memindai
tulisan dan menyimpannya dalam format teks, ada yang berfungsi untuk
memindai dan menyimpan dalam format picture, ada pula yang berfungsi
untuk memindai warna hitam seperti yang dilakukan alat periksa kertas
ujian.
|
|
4.
|
 |
Joystick
|
Umumnya digunakan sebagai pelengkap untuk memainkan permainan video yang dilengkapi lebih dari satu tombol
|
| 5. |  |
Touch pad | Fungsinya sebagai penggerak kursor pada monitor melalui stimulasi gerakan jari yang menyentuh touchpad tersebut |
| 6. |  |
Track ball | Menyimulasikan pergerakan vertikal mouse, sehingga pengguna tidak perlu menggerakkan mouse berulang kali untuk dapat menaikkan atau menurunkan layar |
| 7. |  |
Light Pen | Untuk memodifikasi atau mendesain gambar dengan screen |
| 8. |  |
Camera digital | Menangkap obyek gambar yang akan ditampilkan ke layar komputer untuk diproses lebih lanjut |
| 9. |  |
Handy cam | Merekam gambar yang akan ditampilkan ke layar monitor untuk diproses lebih lanjut |
| 10. |  |
Webcam | Digunakan untuk konferensi video jarak jauh atau sebagai kamera pemantau. |
| 11. |  |
Microphone and headphone | Microphone berfungsi untuk merekam suara yang akan disimpan dalam memori komputer, selain itu kita juga dapat berbicara dengan orang lain pada saat chatting. Headphone berfungsi untuk mendengarkan suara |
| 12. |  |
Graphics Pads | Untuk menggambar objek pada monitor |
| 13. |  |
Barcode
|
Berfungsi untuk membaca suatu kode yang berbentuk kotak-kotak atau
garis- garis tebal vertikal yang kemudian diterjemahkan dalam bentuk
angka-angka
|
Alat output adalah alat-alat yang berfungsi mengeluarkan data-data yang berbentuk informasi yang dibutuhkan.
Macam-Macam Alat Output Komputer
No |
Gambar Alat |
Nama Alat |
Fungsi |
| 1. |  |
Monitor | Berfungsi menampilkan teks dan/atau gambar, baik diam atau bergerak, yang dijanakan oleh komputer dan diproseskan oleh grafik. |
| 2. |  |
Printer | Untuk mencetak teks atau gambar ke media kertas atau media lainnya seperti kertas transparansi |
| 3. |  |
Plotter | Digunakan untuk mencetak gambar ukuran yang cukup besar, seperti gambar mesin dan konstruksi bangunan |
| 4. |  |
Speaker | Untuk memberikan informasi dalam bentuk suara |
| 5. |  |
Proyektor | Berfungsi menampilkan bayangan sebuah gambar positif yang dapat ditembus cahaya. |
Perangkat Eksternal
- Sistem komputer tidak akan berguna tanpa adanya peralatan input dan output. Operasi-operasi I/O diperoleh melalui sejumlah perangkat eksternal yang menyediakan alat untuk pertukaran data di antara lingkungan luar dan komputer.Human-Readable : cocok untuk berkomunikasi dengan pengguna komputer.
- Machine-Readable : cocok untuk berkomunikasi dengan peralatan.
- Communication : cocok untuk berkomunikasi dengan perangkat jarak jauh.
Interface ke modul I/O adalah dalam bentuk signal-signal control, status dan data. Data berbentuk sekumpulan bit untuk dikirimkan ke modul I/O atau diterima dari modul I/O. Control Signal menentukan fungsi-fungsi yang akan dilakukan perangkat, seperti mengirimkan data ke modul I/O (INPUT atau READ), menerima data dari modul I/O (OUTPUT atau WRITE), report status, atau membentuk fungsi kontrol tertentu ke perangkat. Signal status menandai status perangkat. Misalnya READY/NOT READY untuk menunjukan kesiapan perangkat untuk mengirimkan data.
Control logic berkaitan dengan perangkat yang mengontrol operasi perangkat dalam memberikan respons yang berasal dari modul I/O. Transducer mengubah data dari energi listrik menjadi energi lain selama berlangsungnya output dan dari bentuk energi tertentu menjadi energi listrik selama berlangsungnya input. Umumnya, suatu buffer dikaitkan dengan transducer untuk menampung sementara data yang ditransfer di antara modul I/O dan dunia luar. Ukuran buffer yang umum adalah 8 hingga 16 bit.
Keyboard/Monitor
Disk Drive
Sebuah disk drive terdiri dari perangkat elektronik untuk pertukaran signal-signal data, control dan status dengan modul I/O dan perangkat elektronik untuk mengontrol mekanisme pembacaan/penulisan disk. Pada fixed-head disk, transduser mampu melakukan konversi dari pola-pola magnetic pada permukaan disk yang bergerak menjadi bit-bit pada buffer perangkat. Disk yang head-nya bergerak juga harus dapat memindahkan lengan disk secara radial menjauhi dan mendekati permukaan disk.
Modul Sistem I/O
Fungsi Modul I/O
Modul I/O adalah suatu komponen dalam sistem komputer
yang bertanggung jawab atas
pengontrolan sebuah perangkat luar atau lebih dan
bertanggung jawab pula dalam pertukaran data antara perangkat luar tersebut
dengan memori utama ataupun dengan register – register
CPU.Dalam mewujudkan hal ini, diperlukan antarmuka
internal dengan komputer (CPU dan
Memori utama) dan antarmuka dengan perangkat eksternalnya
untuk menjalankan fungsi – fungsi pengontrolan.
Fungsi dalam menjalankan tugas bagi modul I/O dapat
dibagi menjadi beberapa katagori,
yaitu:
• Kontrol dan pewaktuan.
• Komunikasi CPU.
• Komunikasi perangkat eksternal.
• Pem-buffer-an data.
• Deteksi kesalahan.
I/O Terprogram
Pada I/O terprogram, data saling dipertukarkan antara
CPU dan modul I/O. CPU mengeksekusi program yang memberikan operasi I/O kepada
CPU secara langsung,seperti pemindahan data, pengiriman pehttp://nediyansahputra.blogspot.com/2012/12/perangkat-eksternal-dan-interrupt_5.htmlrintah baca maupun
tulis, dan monitoring perangkat. Kelemahan teknik ini adalah CPU akan menunggu
sampai operasi I/O selesai dilakukan modul I/O sehingga akan membuang waktu,
apalagi CPU lebih cepat proses operasinya.
Kesimpulan:
Sistem I/O merupakan komponen terpenting pada komputer. Karena input dan output saling berhubungan untuk membuat sistem pada komputer berjalan dengan baik. Perangkat I/O akan berhubungan dengan CPU untuk mengoperasikan komputer. Kita memerlukan perangkat untuk menginput apa yang akan kita input. Kemudian dengan perangkat output untuk menampilkan apa yang telah kita input.
Sumber:
http://ubay16.wordpress.com/2013/12/27/sistem-inputoutput-io/
http://sweetestplace.wordpress.com/2013/09/18/alat-input-output-dan-proses-komputer/
http://nediyansahputra.blogspot.com/2012/12/perangkat-eksternal-dan-interrupt_5.html
0 komentar :
Posting Komentar