Rangkuman Sistem Bus pada Komputer

Rangkuman Sistem Bus

1.      Pengertian Bus System

Bus system merupakan sebuah sirkuit elektronik yang ada di dalam komputer dan terdapat jalur-jalur yang digunakan untuk komunikasi antara dua elemen atau lebih. Lintasan atau jalur di mana data di pindahkan inilah yang disebut bus. Data atau program yang dimasukkan melalui perangkat I/O dan tersimpan dalam memori akan dapat diakses dan dieksekusi oleh CPU jika terdapat sistem bus. Begitu pun dengan hasil eksekusi yang muncul di layar monitor juga melalui sistem bus. Bus system dalam arsitektur komputer merujuk pada bus yang digunakan oleh sistem komputer untuk menghubungkan semua komponennya dalam menjalankan tugasnya.

1.1   Hierarki Mutiple Bus

Semakin banyak perangkat yang terhubung dengan bus maka akan terjadi penurunan kinerja. Hal semacam ini bisa terjadi karena semakin besar delay propagasi untuk mengkoordinasikan penggunaan bus, maka antrian penggunaan bus semakin panjang. Selain itu, kemungkinan habisnya kapasitas transfer bus juga menyebabkan data menjadi lambat.

1.1.2   Prinsip operasi bus adalah sebagai berikut:

a.    Operasi pengiriman data ke modul lainnya

Meminta penggunaan bus, apabila telah disetujui maka modul akan memindahkan data yang diinginkan ke modul yang dituju.

b.    Operasi meminta data dari modul lainnya

Meminta penggunaan bus, lalu mengirim request ke modul yang dituju melalui saluran kontrol dan alamat yang sesuai dan menunggu modul yang dituju untuk mengirimkan data yang diinginkan.

1.2    Elemen-elemen Rancangan Bus

1.2.1   Jenis-Jenis Bus

Bus dapat dibedakan menjadi 2 jenis yaitu dedicated bus yang khusus menyalurkan data tertentu, contohnya paket data saja, atau alamat saja. Lalu ada  multiplexed bus yang dilalui informasi berbeda baik data, alamat, dan sinyal kontrol dengan metode multipleks data.

a. Dedicated Bus

Bus yang khusus menyalurkan data jenis tertentu. Suatu saluran bus dedicated secara permanen diberi sebuah fungsi atau subset fisik komponen- komponen komputer. Sebagai contoh dedikasi fungsi adalah penggunaan alamat dedicated terpisah dan saluran data yang merupakan suatu hal yang umum bagi bus. Namun, hal ini bukanlah hal yang penting. Misalnya, alamat dan informasi data dapat ditransmisikan melalui sejumlah saluran yang sama dengan menggunakan saluran address valid control. Ciri-ciri dedicated bus adalah :

1)     Memerlukan banyak saluran

2)     Memiliki kecepatan transfer yang tinggi.

3)     Rancangan lebih mahal

b.  Multiplexed Bus

Bus yang dilalui informasi yang berbeda baik data, alamat, dan sinyal control dengan metode multipleks data. Ciri-ciri multiplexed bus adalah :

1)     Memerlukan saluran yang sedikit

2)     Kecepatan transfer yang rendah

3)     Perlu mekanisme yang komplek untuk mengurai data yang telah di multipleks.

c.  Metode Arbitrasi

Metode arbitrasi adalah metode pengaturan dari penggunaan bus, dan dapat dibedakan atas dua yaitu:

1)     Tersentralisasi yaitu menggunakan arbiter sebagai pengatur sentral

2)     Terdistribusi yaitu setiap bus memiliki accesscontrollogic.

d.    Timing (Waktu Terjadi)

1)     Synchronous yaitu terjadinya event pada bus ditentukan oleh clock

2)     Asynchronous yaitu terjadinya sebuah event pada bus mengikuti dan tergantung pada event sebelumnya

e.    Lebar Bus

Semakin lebar bus data, semakin besar bit yang dapat ditransfer pada suatu saat.

f.    Jenis-Jenis Transfer Data

Transfer data yang menggunakan bus di antaranya adalah :

1)     Operasi Read

2)     Operasi Write

3)     Operasi Read Modify Write

4)     Operasi Read After Write

5)     Operasi Block

1.3    Struktur Sistem Bus

1.3.1   Data Bus (Saluran Data)

Saluran data yang memberikan lintasan bagi perpindahan data antara dua modul sistem. Data bus berfungsi untuk mentransfer data, membawa data dari dan ke perangkat atau peripheral serta terdiri atas beberapa jalur penghantar, 8, 16, 32 bahkan 64 lebih jalur pararel. Jumlah saluran dalam bus data dikatakan lebar bus, dengan satuan bit dan bekerja sesuai dengan lebar bus data karena pada saat tertentu masing-masing saluran hanya dapat membawa 1 bit, maka jumlah saluran menentukan jumlah bit yang dapat dipindahkan pada suatu saat. Misalnya bila bus data lebarnya 8 bit dan setiap instruksi panjangnya 16 bit, maka CPU harus dua kali mengakses modul memori dalam setiap siklus instruksinya.

1.3.2   Control Bus (Saluran Control)

Saluran kontrol digunakan untuk mengontrol akses ke saluran alamat dan penggunaan data. Karena data dan saluran alamat dipakai bersama oleh seluruh komponen, maka harus ada alat unyuk mengontrol penggunaanya. Control bus digunakan untuk memeriksa kesiapan dari Mikroprocessor dalam mengirim data ke memori atau port. Memeriksa kesiapan memori atau port dalam menerima data dari microprocessor, mengontrol data bus, address bus dan seluruh modul yang ada. Secara umum kinerja control bus meliputi:

a.      Memory Write, memerintahkan data pada bus yang akan dituliskan ke dalam lokasi alamat.

b.      Memory Read memerintahkan data dari lokasi alamat ditempatkan pada bus data.

c.      I/O Write, memerintahkan data pada bus dikirim ke lokasi port I/O.

d.      I/O Read, memerintahkan data dari port I/O ditempatkan pada busdata.

e.      Transfer  ACK, menunjukkan data telah  diterima  dari bus atau data telah ditempatkan pada bus.

f.       Bus Request, menunjukkan bahwa modul memerlukan kontrol bus.

g.      Bus Grant, menunjukkan modul yang melakukan request telah diberi hak mengontrol bus.

h.      Interrupt Request, menandakan adanya penangguhan interupsi dari modul.

i.        Interrupt ACK, menunjukkan penangguhan interupsi telah diketahui CPU.

j.        Clock, kontrol untuk sinkronisasi operasi antar modul.

k.      Reset, digunakan untuk menginisialisasi seluruh modul.

1.3.3   Address Bus (Saluran Alamat)

Saluran alamat digunakan untuk menandakan sumber atau tujuan data pada bus data. Address bus digunakan untuk menspesifikasi sumber dan tujuan data pada bus data, digunakan untuk mengirim alamat word pada memori yang akan diakses CPU, Dengan address bus semua peralatan yang terhubung dengan sistem komputer dapat diakses tentunya harus memiliki alamat. Misalnya :

a.      Untuk mengakses port I/O, maka port I/O harus memiliki alamat hardware.

b.      Bila CPU akan membaca sebuah word data dari memori, maka CPU akan menaruh alamat word yang dimaksud pada saluran alamat.

1.3.4  Komponen Komputer yang dihubungkan oleh bus system

Ada tiga komponen yang dihubungkan oleh bus system yaitu CPU (central Processing unit), memori, dan perangkat I/O.

1.3.5  Fungsi bus dalam transfer data antar komponen komputer

a.      Data atau program yang tersimpan dalam memori dapat diakses dan dieksekusi CPU melalui perantara bus.

b.      Melihat hasil eksekusi melalui monitor juga menggunakan sistem bus.

c.      Kecepatan komponen penyusun komputer harus diimbangi kecepatan dan manajemen bus yang baik.

1.3.6    Struktur Interkoneksi

    Struktur  interkoneksi adalah kumpulan lintasan atau saluran berbagai modul (CPU, memori, I/O). Struktur interkoneksi bergantung pada dua hal yaitu :

a.   Jenis Data

1)   Microprocessor (CPU)

CPU berfungsi sebagai pusat pengolahan dan eksekusi data berdasarkan routine–routine program yang diberikan padanya. CPU mengendalikan seluruh sistem komputer sehingga sebagai konsekuensinya memiliki koneksi ke seluruh modul yang menjadi bagian sistem komputer.

2)   Memori

Memori umumnya terdiri atas N word memori dengan panjang yang sama.  Masing–masing word diberi alamat numerik yang unik (0, 1, 2, …N-1). Word dapat dibaca maupun ditulis pada memori dengan kontrol Read dan Write. Lokasi bagi operasi dispesifikasikan oleh sebuah alamat.

3)   Modul I/O

Operasi modul I/O adalah pertukaran data dari dan ke dalam komputer. Berdasakan pandangan internal, modul I/O dipandang sebagai sebuah memori dengan operasi pembacaan dan penulisan. Seperti telah dijelaskan pada bab 6 bahwa modul I/O dapat mengontrol lebih dari sebuah perangkat peripheral. Modul I/O juga dapat mengirimkan sinyal interrupt.

Sistem Interkoneksi direalisasikan dengan BUS dengan karakteristik sebagai berikut :

a.       Merupakan saluran bersama (share) yang menghubungkan 2 atau lebih modul penyusun sistem komputer.

b.      Bersifat broadcast , 1 modul yang sedang menjadi sumber data dapat memberikan data tersebut ke seluruh modul lainnya.

c.       Harus dipastikan, pada 1 saat hanya ada 1 modul yang menjadi sumber data, meletakan daata pada share BUS tersebut.

d.      Umumnya terdiri dari 50 sampai 100 jalur, yaitu :

1)     Address information (address bus) menentukan asal/tujuan transfer data ukurannya menentukan kapasitas data pada sistem.

2)     Data information (data bus)  ukurannya menentukan unjuk kerja secara umum Control information

3)     Kendali untuk address dan data bus lain-lain seperti power ground, clock.

e.   Karakteristik Pertukaran Data

1)     Memori ke CPU : CPU melakukan pembacaan data maupun instruksi dari memori.

2)     CPU ke Memori : CPU melakukan penyimpanan atau penulisan data ke memori.

3)     I/O ke CPU : CPU membaca data dari peripheral melalui modul I/O.

4)     CPU ke I/O : CPU mengirimkan data ke perangkat peripheral melalui modul I/O.

5)     I/O ke Memori atau dari Memori : digunakan pada sistem DMA

6)     Elemen-Elemen Rancangan Bus

2.4 Contoh Bus Komputer

Beberapa contoh bus yang banyak digunakan pada komputer modern saat ini adalah sebagai berikut :

2.4.1  Bus Processor

Bus Processor merupakan bus tercepat dalam sistem dan menjadi bus inti dalam chipset dan motherboard. Bus ini utamanya digunakan oleh prosesor untuk meneruskan informasi dari prosesor ke cache atau memori utama ke chipset kontrolir memori (Northbridge, MCH, atau SPP). Bus ini juga terbagi atas beberapa macam, yakni Front-Side Bus, HyperTransport bus, dan beberapa bus lainnya. Sistem komputer selain Intel x86 mungkin memiliki bus-nya sendiri-sendiri. Bus ini berjalan pada kecepatan 100 MHz, 133 MHz, 200 MHz, 266 MHz, 400 MHz, 533 MHz, 800 MHz, 1000 MHz atau 1066 MHz. Umumnya, bus ini memiliki lebar lajur 64-bit, sehingga setiap detaknya ia mampu mentransfer 8 byte.

2.4.2  Bus AGP (Accelerated Graphic Port)

Bus AGP (Accelerated Graphic Port)merupakan bus yang didesain secara spesifik untuk kartu grafis. Bus ini berjalan pada kecepatan 66 MHz (mode AGP 1x), 133 MHz (mode AGP 2x), atau 533 MHz (mode AGP 8x) pada lebar jalur 32-bit, sehingga bandwidth maksimum yang dapat diraih adalah 2133 MByte/s. Umumnya, bus ini terkoneksi ke chipset pengatur memori (Northbridge, Intel Memory Controller Hub, atau NVIDIA nForce SPP). Sebuah sistem hanya dapat menampung satu buah bus AGP. Mulai tahun 2005, saat PCI Express mulai marak digunakan, bus AGP ditinggalkan.

2.4.3    Bus PCl (Peripherals Component Interconnect)

Bus PCl (Peripherals Component Interconnect) tidak tergantung prosesor dan berfungsi sebagai bus peripheral. Bus ini memiliki kinerja tinggi untuk sistem I/O berkecepatan tinggi. Bus ini berjalan pada kecepatan 33 MHz dengan lebar lajur 32-bit. Bus ini ditemukan pada hampir semua komputer PC yang beredar, dari mulai prosesor Intel 486 karena memang banyak kartu yang menggunakan bus ini, bahkan hingga saat ini. Bus ini dikontrol oleh chipset pengatur memori (northbridge, Intel MCH) atau Southbridge (Intel ICH, atau NVIDIA nForce MCP).

2.4.4   Bus PCI Express (Peripherals Component Interconnect Express)

Bus PCI (Peripherals Component Interconnect). Bus ini dibuat untuk menggantikan bus PCI yang lama. PCI express memiliki kemampuan transfer data yang lebih cepat terutama untuk keperluan grafis 3D. Sehingga banyak motherboard yang “mengadopsi” PCI express. PCI express menggunakan sistem serial dan mampu berkomunikasi 2 kali yaitu tulis & baca dalamm satu rute clock. Slot PCI express sendiri memiliki kecepatan 1x (250 mb/s), 2x (500 mb/s), 4x (1000mb/s), 8x (2000 mb/s), 16x (4000 mb/s), 32x (8000 mb/s).

2.4.5   Bus MCA (Micro Channel Architecture)

Bus MCA (Micro Channel Architecture) adalah bus I/O dengan bandwidth 32 bit diciptakan untuk menggakntikan bus ISA 8/16 bit yang lambat. Kala itu terdapat sebuah processor 32 bit yakni Intel 80386DX, namun bus ISA hanya dapat mengirimkan 16 bit dalam satu waktu, sehingga IBM memutuskan untuk membuat MCA bus. Bus ini benar-benar baru, sehingga slotnya tidak bisa dipasang dengan ISA 8bit/16 bit. Namun komputer yang menggunakan bus ini sedikit, karena IBM mewajibkan para vendor membayar royaliti untuk mendapat licensi bus MCA. Karena itu banyak vendor yang tidak setuju dan akhirnya membuat sebuah bus yang diberi nama EISA.

2.4.6   Bus ISA (Industry Standard Architecture)

       Bus ISA (Industry Standard Architecture) adalah bus data dengan lebar 8 bit yang diperkenalkan IBM PC 5150 pada 12 Agustus 1981. Bus ISA diperbarui di tahun 1984 dengan menambah bus data menjadi 16 bit. Sehingga terdapat 2 bus ISA yang beredar yakni bus ISA 8 bit dan bus ISA 16 bit. Bus ini yang paling umum digunak di IBM PC hingga tahun 1995 sebelum kehadiran bus PCI di tahun 1992

2.4.7    Bus EISA (Extended Industry Standard Architecute)

Bus EISA (Extended Industry Standard Architecute) adalah sebuah bus I/O yang diperkenalkan pada September 1988 sebagai respons dari peluncuran bus MCA oleh IBM. Bus EISA sebenarnya  merupakan versi 32 bit dari bus ISA. Namun tidak seperti MCA , pengguna masih dapat menggunakan ISA card 8 bit/ 16 bit untuk dipasang di slot EISA. Bus ini juga mengizinkan penggunanya untuk konfigurasi melalui perangkat lunak, sehingga bisa dikatakan jika EISA dan MCA adalah pelopor “plug and play”.

2.4.8    Bus USB Universal Serial Bus

Bus USB Universal Serial Bus adalah standar bus serial untuk perangkat penghubung, biasanya kepada komputer namun juga digunakan di peralatan lainnya seperti konsol permainan, ponsel dan PDA. Sistem USB mempunyai desain yang asimetris, yang terdiri dari pengontrol host dan beberapa peralatan terhubung yang berbentuk “pohon” dengan menggunakan peralatan hub yang khusus. Desain USB ditujukan untuk menghilangkan perlunya penambahan expansion card ke ISA komputer atau bus PCI, dan memperbaiki kemampuan plug-and-play (pasang-dan-mainkan) dengan memperbolehkan peralatan-peralatan ditukar atau ditambah ke sistem tanpa perlu mereboot komputer. Ketika USB dipasang, ia langsung dikenal sistem komputer dan memroses device driver yang diperlukan untuk menjalankannya. USB dapat menghubungkan peralatan tambahan komputer seperti mouse, keyboard, pemindai gambar, kamera digital, printer, hard disk, dan komponen networking. USB kini telah menjadi standar bagi peralatan multimedia seperti pemindai gambar dan kamera digital.

2.4.9    Bus SCSI (Small Computer System Interface)

Bus SCSI (Small Computer System Interface) adalah perangkat peripheral eksternal yang dipopulerkan oleh Macintosh pada tahun 1984. SCSI merupakan interface standar untuk drive CD-ROM, peralatan audio, harddisk, dan perangkat penyimpanan eksternal berukuran besar. SCSI menggunakan interface paralel dengan 8,16 atau 32 saluran data.

2.4.10    Bus 1394 Bus

Bus 1394 Bus yang mempunyai nama FireWire memiliki kecepatan tinggi diatas SCSI dan PCI. Bus 1394 sangat cepat, murah, dan mudah untuk diimplementasikan. Bus ini tidak hanya populer perangkat komputer tetapi juga perangkat elektronik seperti kamera digital, VCR, dan televisi.

2.4.11    Future Bus +

Future Bus + adalah standar bus asinkron berkinerja tinggi yang dibuat oleh IEEE dan didasarkan atas:

a.               Tidak tergantung pada arsitektur, prosesor dan teknologitertentu

b.               Memiliki protokol transfer asinkron dasar

c.               Menyediakan dukungan bagi sistem-sistem yang fault tolerantdan memiliki reliabilitas yang tinggi

d.               Menawarkan dukungan langsung terhadap memori berbasiscache yang dapat digunakan Bersama

e.               Memberikan definisi transportasi pesan yang kompetibel