KATA PENGANTAR
Segala puji bagi Allah yang memiliki
segala karunia, keutamaan, dan kebaikan. Selawat dan salam dilimpahkan kepada
Nabi Muhammad yang diutus kepada manusia dan jin. Dan kepada keluarganya yang
suci, sahabat-sahabatnya yang setia serta kepada pengikut mereka yang selalu
mengikuti jejeak kebaikan.
Alhamdulillah berkat rahmat taufik
hidayah dan inayah Allah Kami dapat menyelesaikan tugas Mata Kuliah Sistem
Operasi tepat pada waktunya. Makalah ini membahas tentang Manajemen Input Output Pada Komputer.
Kami juga mengucapkan banyak terima
kasih kepada semua pihak yang telah membantu dalam penyusunan tugas ini. Kami
menyadari bahwa makalah ini masih jauh dari kesempurnaan baik dari bentuk
penyusunan maupun materinya. Kritik dan saran dari pembaca sangat kami harapkan
untuk penyempurnaan makalah selanjutnya.
Dalam penulisan makalah ini, kami
menggunakan metode kepustakaan dan browsing dimana kami mengambil beberapa
sumber (sebagaian besar dari buku dan internet ) dan menyimpulkan apa yang terdapat
dari sumber-sumber tersebut.
Dalam penulisan makalah
ini kami menyampaikan ucapan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada
pihak-pihak yang membantu dalam menyelesaikan makalah ini, khususnya kepada
Dosen kami yang telah memberikan tugas dan petunjuk kepada kami, sehingga kami
dapat menyelesaikan tugas ini.
Aceh
Utara, Januari 2014
Penulis
BAB I
PENDAHULUAN
A. Latar Belakang
Manajemen
Input Output yang dibahas kali ini bukanlah Manajemen yang seringkali dibahas
pada jurusan Ekonomi, tetapi lebih pada pengaturan Input ataupun Output pada
komputer. Oleh karena itu kali ini kami akan membahas mengenai Manajemen Input
Output Komputer.
1. Salah satu
fungsi utama sistem Operasi adalah mengatur Operasi Input/Output beserta
perangkatnya.
2. Sistem
Operasi harus dapat memberikan perintah ke perangkat-perangkat tersebut, menangkapinterupsi , dan menangani error / kesalahan yang terjadi.
3. Selain itu
sistem Operasi juga menyediakan fasilitas antarmuka (interface) antara
perangkat-perangkat tersebut dengan keseluruhan sistem yang ada.
Manajemen
Input Output Sering juga disebut device manager. Menyediakan device driver yang umum sehingga operasiI/O dapat seragam (membuka, membaca, menulis, menutup).
Contoh: pengguna menggunakan operasi yang sama untuk membaca berkas pada
perangkat keras, CD-ROM dan floppy disk .
Manajemen
sistem I/O merupakan aspek perancangan sistem operasi
yang terluas disebabkan sangat beragamnya perangkat dan begitu banyaknya
aplikasi dari perangkat- perangkat itu.
BAB II
PEMBAHASAN
A. Klasifikasi Perangkat I/O
Pengelolaan
perangkat I/O merupakan aspek perancangan sistem operasi yang terluas karena
beragamnya peralatan dan begitu banyaknya aplikasi dari peralatan-peralatan
itu.
Manajemen
I/O mempunyai fungsi, di antaranya:
- Mengirim
perintah ke perangkat I/O agar menyediakan layanan.
- Menangani
interupsi peralatan I/O
- Menangani
kesalahan pada peralatan I/O
- Memberi
interface ke pemakai.
Berdasarkan
sasaran komunikasi, klasifikasi perangkat I/O dibagi menjadi:
a) Peralatan
yang terbaca oleh manusia (Human Readable Machine) :Yaitu, peralatan yang cocok
untuk komunikasi dengan user. Contohnya, Video Display Terminal (VDT) yang
terdiri dari layar, keyboard, dan mouse.
b) Peralatan
yang terbaca oleh mesin (Machine Readable Machine): Yaitu peralatan yang cocok
untuk komunikasi dengan peralatan elektronik. Contohnya disk dan tape, sensor,
controller dll.
c) Komunikasi:
Yaitu, peralatan yang cocok untuk komunikasi dengan peralatan-peralatan jarak
jauh. Contohnya modem. Terdapat perbedaan-perbedaan besar antarkelas peralatan
tersebut. Bahkan untuk satu kelas saja terdapat berbedaan sangat besar.
Perbedaan-perbedaan pokok antara lain mengenai:
- Data rate
- Aplikasi
- Kompleksitas pengendalian
- Unit yang ditransfer
- Representasi data
- Kondisi-kondisi kesalahan
Keberagaman
yang sangat besar pada peralatan I/O membuat pendekatan seragam dan konsisten
terhadap I/O baik dari pandangan sistem operasi maupun proses sangat sulit
diperoleh. Klasifikasi lain yang dapat dilakukan terhadap peralatan I/O adalah
berdasarkan unit transfer yang dilakukan perangkat I/O, yaitu sbb:
1. Perangkat
berorientasi blok (block-oriented devices)
Peralatan mentransfer dari dan ke peralatan dengan
satuan transfer adalah satu blok (sekumpulan karakter) yang telah ditentukan.
2. Perangkat
berorientasi aliran karakter (character-oriented devices)
Peralatan mentransfer dari dan ke peralatan berupa
aliran karakter.
B. Teknik Pengoperasian Perangkat I/O.
Teknik
Pengoperasian Perangkat I/O meliputi:
1. Perangkat
I/O terprogram (programmed I/O)
Merupakan
perangkat I/O komputer yang dikontrol oleh program. Contohnya, perintah mesin
in, out, move. Perangkat I/O terprogram tidak sesuai, untuk pengalihan data
dengan kecepatan tinggi karena dua alasan yaitu:
a- Memerlukan overhead (ongkos) yang tinggi, karena
beberapa perintah program harus dieksekusi untuk setiap kata data yang
dialihkan antara peralatan eksternal dengan memori utama.
-- Banyak peralatan periferal kecepatan tinggi memiliki
mode operasi sinkron, yaitu pengalihan data dikontrol oleh clock frekuensi
tetap, tidak tergantung CPU.
2. Perangkat
berkendalikan interupsi (Interrupt I/O)
Interupsi
lebih dari sebuah mekanisme sederhana untuk mengkoordinasi pengalihan I/O.
Konsep interupsi berguna di dalam sistem operasi dan pada banyak aplikasi
kontrol di mana pemrosesan rutin tertentu harus diatur dengan seksama.
C. System Kelola
1.1 Device
Perangkat I/O dapat dibedakan berdasarkan :
1.
Sifat
aliran data
Berdasarkan
aliran data dibedakan menjadi :
a. Perangkat
berorientasi blok (block-oriented devices)
Menyimpan
informasi dan menukarkan (menerima / mengirim) informasi sebagai blok-blok
berukuran tetap. Tiap blok mempunyai alamat tersendiri. Ukuran blok dapat
beragam antara 128 s/d 1024 byte.
Ciri utamanya
adalah : dimungkinkan membaca / menulis blok-blok secara independent, yaitu
dapat membaca atau menulis sembarang blok tanpa harus melewati blok-blok lain.
Contohnya :
disk, tape, CD ROM, Optical disk
b. Perangkat
berorientasi karakter (character-oriented
devices)
Mengirim atau menerima karakter dan tanpa peduli
membentuk suatu struktur blok, not addresable dan tidak mempunyai operasi seek.
Contohnya
: terminals, line printer, punch card, network interfaces, pita kertas, mouse
Klasifikasi
diatas tidak mutlak, karena ada beberapa perangkat yang tidak termasuk kategori
diatas, misalnya :
- clock yang tidak teramati secara blok dan juga tidak
menghasilkan / menerima aliran karakter. Clock menyebabkan
interupsi pada interval-interval yang didefinisikan.
- Memory
mapped screen,
- Sensor
1.2 System Kontrol Device
Unit
I/O berupa :
1.
Komponen
elektronik
Device
controller / adapter adalah untuk mengaktifkan perangkat eksternal dan memberitahukan
yang perlu dilakukan oleh perangkat / driver.
Contoh
: unit tape megnetik diinstruksikan untuk kembali ke posisi awal, bergerak ke
record berikutnya dan sebagainya.
CPU
|
Memory
|
Disk Controller
|
Printer Controller
|
Other Controller
|
……..
|
Disk Driver
|
Printer
|
Controller Device Interface
|
System
Bus
|
Model
untuk mengkoneksi / menghubungkan CPU, Memory, Controller dan Device I/O
|
2.
Komponen
mekanik
Contohnya
: head, motor stepper, printer
1.3 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.
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 sbb:
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/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 terminal-terminal 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.
D. Prinsip-Prinsip Perangkat I/O
Terdapat dua
sasaran perancangan perangkat I/O, yaitu:
a. Efisiensi
Merupakan
aspek penting karena operasi I/O sering menjadi operasi yang menimbulkan
bottleneck (penyempitan jalur) pada sistem komputer/komputasi.
b. Generalitas
(Device-independence)
Selain
berkaitan dengan simplisitas dan bebas dari kesalahan diharapkan juga menangani
semua gerak peralatan secara beragam. Pernyataan ini diterapkan dari cara
proses-proses memandang peralatan I/O dan cara sistem operasi mengelola
peralatan-peralatan dan operasi-operasi I/O. Perangkat lunak diorganisasikan
sebagai satu barisan lapisan. Lapisan-lapisan lebih bawah berurusan
menyembunyikan kepelikan-kepelikan perangkatkeras. Untuk untuk lapisan-lapisan
lebih atas berurusan memberikan interface yang bagus, bersih, nyaman dan
seragam ke pemakai. Masalah-masalah penting yang terdapat dan harus
diselesaikan pada perancangan manajemen I/O adalah:
1. Penamaan
yang seragam (uniform naming) Nama berkas atau peralatan adalah string atau
integer, tidak tergantung pada peralatan sama sekali.
2. Penanganan
kesalahan (error handling) Umumnya penanganan kesalahan ditangani sedekat
mungkin dengan perangkat keras.
3. Transfer
sinkron vs asinkron Kebanyakan fisik I/O adalah asinkron. Pemroses mulai transfer
dan mengabaikannya untuk melakukan kerja lain sampai interupsi tiba. Program program
pemakai sangat lebih mudah ditulis jika operasi-operasi I/O berorientasi blok.
Setelah perintah read, program kemudian secara otomatis ditunda sampai data
tersedia di buffer.
4. Shareable vs
dedicated Beberapa peralatan dapat dipakai bersama seperti disk, tapi ada juga
peralatan yang harus hanya satu pemakai yang dibolehkan memakainya pada satu
saat. Contohnya peralata yang harus dedicated misalnya printer.
E. Hirarki Pengelolaan Perangkat I/O
1. Interrupt Handler
Interupsi
adalah suatu peristiwa yang menyebabkan eksekusi satu program ditunda dan
program lain yang dieksekusi. Interrupt adalah sinyal dari peralatan luar dan
permintaan dari program untuk melaksanakan suatu tugas khusus. Jika interrupt
terjadi, maka program dihentikan dahulu untuk menjalankan rutin interrupt.
Ketika program yang sedang berjalan tadi dihentikan, prosesor menyimpan nilai
register yang berisi alamat program ke stack, dan mulei menjalankan rutin
interrupt. Secara garis besar, kita mengenal dua macam interupsi terhadap
prosesor, yatu interupsi secara langsung dan interupsi melalui polling.
Sekalipun caranya berbeda, akibat dari kedua cara interupsi tersebut sama. Cara
interupsi secara langsung: penghentian prosesor untuk suatu proses dapat
berasal dari berbagai sumber daya di dalam sistem komputer, karena sumber daya
tertentu pada sistem komputer tersebut menginterupsi kerja prosesor. Karena
cara terjadinya interupsi adalah secara langsung dari sumber daya, maka kita
menamakan cara interupsi ini sebagai interupsi langsung. Banyak interupsi
terhadap prosesor di dalam sistem komputer termasuk ke dalam jenis interupsi
langsung. Cara interupsi polling: selain komputer menunggu sampai diinterupsi
oleh sumber daya komputer, kita mengenal pula cara interupsi sebaliknya. Pada
cara interupsi ini, prakarsa penghentian kerja prosesor berasal dari prosesor
atau melalui prosesor tsb. Dalam hal ini, secara berkala prosesor akan bertanya
(poll) kepada sejumlah sumber daya. Apakah ada di antara mereka yang akan
memeerlukan prosesor? Jika ada, maka prosesor akan menghentikan kegiatan
semulanya, serta mengalihkan kerjanya ke sumber daya tersebut. Perbedaan antara
interupsi langsung dengan interupsi polling terletak pada cara mengemukakan
interupsi tersebut.
Jenis-Jenis
Interupsi
Dilihat dari
cara kerja prosesor, tidak semua interupsi itu sama pentingnya bagi proses yang
sedang dilaksanakan oleh kerja prosesor tsb. Kalau sampai interupsi yang kurang
penting ikut menginterupsi kerja prosesor, maka pelaksanaan proses itu akan
menjadi lama. Karena itu biasanya SO membagi interupsi ke dalam dua jenis,
yaitu:
a. Software,
yaitu interrupt yang disebabkan oleh software, sering disebut dengan system
call.
b. Hardware
Terjadi
karena adanya akse pada perangkat keras, seperti penekanan tombol keyboard atau
menggerakkan mouse.
Selain untuk
mengendalikan pengalihan I/O, beberapa kegunaan interupsi juga antara lain:
1. Pemulihan
kesalahan
Komputer menggunakan bermacam-macam teknik untuk
memastikan bahwa semua komponen perangkat keras beroperasi semestinya. Jika
kesalahan terjadi, perangkat keras kontrol mendeteksi kesalahan dan memberi
tahu CPU dengan mengajukan interupsi.
2. Debugging
Penggunaan penting lain dari interupsi adalah sebagai
penolong dalam debugging program. Debugger menggunakan interupsi untuk
menyediakan dua fasilitas penting, yaitu:
- Trace
- Break point.
3 3. Komunikasi
Antarprogram
Perintah interupsi perangkat lunak digunakan oleh
sistem operasi untuk berkomunikasi dengan dan mengontrol eksekusi program lain.
2. Device Driver
Setiap
device driver menangani satu tipe peralatan. Device driver bertugas menerima
permintaan abstrak perangkat lunak device independent di atasnya dan melakukan
layanan sesuai permintaan itu.
Mekanisme
kerja device driver
1. Menerjemahkan
perintah-perintah abstrak menjadi perintah-perintah konkret.
2. Begitu telah
dapat ditentukan perintah-perintah yang harus diberikan ke pengendali, device driver mulai menulis ke register-register pengendali peralatan.
3. Setelah
operasi selesai dilakukan peralatan, device driver memeriksa
kesalahan-kesalahan yang terjadi.
4. Jika semua
berjalan baik, device driver melewatkan data ke perangkat lunak device
independent.
5. Device
melaporkan informasi status sebagai pelaporan kesalahan ke pemanggil.
3. Perangkat Lunak Sistem Operasi Device Independent
Fungsi utama
perangkat lunak tingkat ini adalah membentuk fungsi-fungsi I/O yang berlaku
untuk semua peralatan dan memberi interface seragam ke perangkat lunak tingkat
pemakai.
Fungsi-fungsi
yang biasa dilakukan antara lain:
- Interface
seragam untuk seluruh driver-driver
- Penamaan
peralatan
- Proteksi
peralatan
- Memberi
ukuran blok peralatan agar bersifat device independent
- Melakukan
buffering
- Alokasi
penyimpanan pada block devices
- Alokasi
pelepasan dedicated devices
- Pelaporan
kesalahan
4. Buffering I/O
Buffering
merupakan teknik untuk melembutkan lonjakan-lonjakan kebutuhan pengaksesan I/O
secara langsung. Buffering adalah cara untuk meningkatkan efisiensi sistem
operasi dan kinerja proses-proses. Terdapat beragam cara buffering, antara
lain:
a. Single
Buffering
Teknik ini
merupakan buffering paling sederhana. Ketika proses pemakai memberikan perintah
I/O, sistem operasi menyediakan buffer bagian memori utama sistem untuk
operasi. Untuk peralatan berorientasi blok, transfer masukan dibuat ke buffer
sistem. Ketika transfer selesai, proses memeindahkan blok ke ruang pemakai dan
segera meminta blok lain. Teknik ini disebut reading ahead atau anticipated
input. Teknik ini dilakukan dengan harapan bahwa blok tersebut akan segera
diperlukan. Untuk banyak tipe komputasi, asumsi ini berlaku. Hanya akhir
barisan pemrosesan maka blok yang dibaca tidak diperlukan. Pendekatan ini umumnya
meningkatkan kecepatan dibanding tanpa buffering.
b. Double
buffering
Peningkatan
atas single buffering dapat dibuat dengan mempunyai dua buffer sistem untuk
operasi. Proses dapat transfer ke (atau dari) satu buffer sementara sistem
operasi mengosongkan (atau mengisi) buffer lain. Double buffering menjamin
proses tidak akan menunggu operasi I/O. Peningkatan atas single buffering
diperoleh, namun harus dibayar dengan kompleksitas yang meningkat.
BAB III
PENUTUP
A. KESIMPULAN
Berdasarkan penjelasan di atas kami
simpulkan bahwa sistem input output dalam sebuah komputer tidak terjadi begitu
saja, tetapi prosesnya memiliki tahapan-tahapan yang harus di lakukan mulai
dari dukungan peralatan, sistem komunikasi antar program, perangkat operasi,
sistem kontrol, teknik pengoperasian dan pengelolaan secara seksama sehingga
dapat mengahasilkan perintah / ouput yang tepat.
Prosesnya memiliki unit tertentu
sebelum menghasilkan output yaitu :
input
langsung yang diproses oleh alat pemroses. Contohnya : keyboard, mouse, touch
screen, light pen, digitizer graphics tablet, scanner.
Input
tidak langsung yaitu input yang melalui media tertentu sebelum suatu input
diproses oleh alat pemroses. Contohnya : punched card, disket, harddisk.
Setelah
itu baru diproses oleh Unit pemrosesan yang dinamakan CPU ( Central
Processing Unit ). Fungsi CPU adalah sebagai pemroses dan pengolah data
yang selanjutnya dapat menghasilkan suatu informasi yang diperlukan. Dan
setelah diproses oleh CPU masih ada tahap lain yg harus di lewati melalui ALU
( Arithmetical Logical Unit )Fungsi unit ini adalah untuk melakukan
suatu proses data yang berbentuk angka dan logika, seperti data matematika dan
statistika, CU ( Control Unit ) Fungsi unit ini adalah untuk
melakukan pengontrolan dan pengendalian terhadap suatu proses yang dilakukan
sebelum data tersebut dikeluarkan (output). Selain
itu CU menafsirkan perintah dan menghasilkan sinyal yang tepat untuk bagian
lain dalam sistem komputer. Unit ini mengatur kapan alat input menerima data
dan kapan data diolah serta kapan ditampilkan dari program komputer. Bila
terdapat instruksi perhitungan atau logika maka unit ini akan mengirim
instruksi tersebut ke ALU (Arithmetical Logical Unit).
Demikian yang dapat kami uraikan tentang sistem input output yang terjadi
dalam komputer. Kritik dan saran sangat kami harapkan supaya tidak terjadi
kekeliruan, dan kami berharap semua yang kami paparkan didalam tulisan ini
tidak melenceng dari materi tentang proses yang terjadi dalam komputer yang
ditulis oeh para ahlinya.
No comments:
Post a Comment