Kinerja I/O bus

A.    PENGERTIAN SISTEM BUS

Sistem Bus adalah Jalur komunikasi yang dibagi pemakai Suatu set kabel tunggal yang digunakan untuk menghubungkan berbagai subsistem. Karakteristik penting sebuah bus adalah bahwa bus merupakan media transmisi yang dapat digunakan bersama. Sistem komputer terdiri dari sejumlah bus yang berlainan yang menyediakan jalan antara dua buah komponen pada bermacam-macam tingkatan hirarki sistem komputer.

Suatu Komputer tersusun atas beberapa komponen penting seperti CPU, memori, perangkat Input/Output. setiap computer saling berhubungan membentuk kesatuan fungsi. Sistem bus adalah penghubung bagi keseluruhan komponen computer dalam menjalankan tugasnya. Transfer data antar komponen komputer sangatlah mendominasi kerja suatu computer. Data atau program yang tersimpan dalam memori dapat diakses dan dieksekusi CPU melalui perantara bus, begitu juga kita dapat melihat hasil eksekusi melalui monitor juga menggunakan system bus.

   B.     STRUKTUR SISTEM BUS

Sebuah bus sistem terdiri dari 50 hingga 100 saluran yang terpisah. Masing-masing saluran ditandai dengan arti dan fungsi khusus. Walaupun terdapat sejumlah rancangan bus yang berlainan, fungsi saluran bus dapat diklasifikasikan menjadi tiga kelompok, yaitu saluran data, saluran alamat, dan saluran kontrol. Selain itu, terdapat pula saluran distribusi daya yang memberikan kebutuhan daya bagi modul yang terhubung.

1. Saluran Data

Saluran data memberikan lintasan bagi perpindahan data antara dua modul sistem. Saluran ini secara kolektif disebut bus data. Umumnya bus data terdiri dari 8, 16, 32 saluran, jumlah saluran diakitakan denang lebar bus data. Karena pada suatu saat tertentu masing-masing saluran hanya dapat membawa 1 bit, maka jumlah saluran menentukan jumlah bit yang dapat dipindahkan pada suatu saat. Lebar bus data merupakan faktor penting dalam menentukan kinerja sistem secara keseluruhan. 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.

2. Saluran Alamat

Saluran alamat digunakan untuk menandakan sumber atau tujuan data pada bus data. Misalnya, bila CPU akan membaca sebuah word data dari memori, maka CPU akan menaruh alamat word yang dimaksud pada saluran alamat. Lebar bus alamat akan menentukan kapasitas memori maksimum sistem. Selain itu, umumnya saluran alamat juga dipakai untuk mengalamati port-port input/outoput. Biasanya, bit-bit berorde lebih tinggi dipakai untuk memilih lokasi memori atau port I/O pada modul.

3. Saluran Kontrol

Saluran kontrol digunakan untuk mengntrol akses ke saluran alamat dan penggunaan data dan saluran alamat. Karena data dan saluran alamat dipakai bersama oleh seluruh komponen, maka harus ada alat untuk mengontrol penggunaannya. Sinyal-sinyal kontrol melakukan transmisi baik perintah maupun informasi pewaktuan diantara modul-modul sistem. Sinyal-sinyal pewaktuan menunjukkan validitas data dan informasi alamat. Sinyal-sinyal perintah mespesifikasikan operasi-operasi yang akan dibentuk. Umumnya saluran kontrol meliputi : memory write, memory read, I/O write, I/O read, transfer ACK, bus request, bus grant, interrupt request, interrupt ACK, clock, reset.

   C.    CONTOH SISTEM BUS

Banyak perusahaan yang mengembangakan bus-bus antarmuka terutama untuk perangkat peripheral. Diantara jenis bus yang beredar di pasaran saat ini adalah, PCI, ISA, USB, SCSI, FuturaBus+, FireWire, dan lain-lain. Semua memiliki keunggulan, kelemahan, harga, dan teknologi yang berbeda sehingga akan mempengaruhi jenis-jenis penggunaannya.

• Bus ISA : Industri computer personal lainnya merespon perkembangan ini dengan mengadopsi standarnya sendiri, bus ISA (Industry Standar Architecture), yang pada dasarnya adalah bus PC/AT yang beroperasi pada 8,33 MHz. Keuntungannya adalah bahwa pendekatan ini tetap mempertahankan kompatibilitas dengan mesin-mesin dan kartu-kartu yang ada.

• Bus PCI : Peripheral Component Interconect (PCI) adalah bus yang tidak tergantung prosesor dan berfungsi sebagai bus mezzanine atau bus peripheral. Standar PCI adalah 64 saluran data pada kecepatan 33MHz, laju transfer data 263 MB per detik atau 2,112 Gbps. Keunggulan PCI tidak hanya pada kecepatannya saja tetapi murah dengan keping yang sedikit.

• Bus USB : Semua perangkat peripheral tidak efektif apabila dipasang pada bus kecepatan tinggi PCI, sedangkan banyak peralatan yang memiliki kecepatan rendah seperti keyboard, mouse, dan printer. Sebagai solusinya tujuh vendor computer (Compaq, DEC, IBM, Intel, Microsoft, NEC, dan Northen Telecom) bersama-sama meranccang bus untuk peralatan I/O berkecepatan rendah. Standar yang dihasilakan dinamakan Universal Standard Bus (USB).

• Bus SCSI : Small Computer System Interface (SCSI) adalah perangkat peripheral eksternal yang dipo[ulerkan oleh macintosh pada tahun 1984. SCSI merupakan interface standar untuk drive CD-ROM, peralatan audio, hard disk, dan perangkat penyimpanan eksternal berukuan besar. SCSI menggunakan interface paralel dengan 8,16, atau 32 saluran data.

• Bus P1394 / 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 dapat mencukupi kebutuhan saat ini. Sehingga dikembangkan bus performance tinggi yang dikenal dengan FireWire (P1393 standard IEEE). P1394 memiliki kelebihan dibandingkan dengan interface I/O lainnya, yaitu sangat cepat, murah, dan mudah untuk diimplementasikan. Pada kenyataan P1394 tidak hanya popular pada system computer, namun juga pada peralatan elektronik seperti pada kamera digital, VCR, dan televise. Kelebihan lain adalah penggunaan transmisi serial sehingga tidak memerlukan banyak kabel.

   D.    PERKEMBANGAN SISTEM BUS

1.      Omnibus (PDP-8)

      Omnibus(PDP-8) merupakan sistem bus yang diciptakan pada tahun 1964.Omnibus adalah jenis bus yang digunakan pada computer DEC PDP-8. Sistem ini terdiri atas 96 buah lintasan dengan sinyal yang terpisah, lintasan ini digunakan untuk membawa sinyal – sinyal kontrol, alamat maupun data. Semua komponen yang menggunakan jalur Bus Omnibus penggunaannya dikontrol oleh CPU.

2.      Unibus (PDP-11)

     PDP-11 adalah serangkaian 16-bit minicomputer yang dijual oleh Digital Equipment    Corp dari tahun 1970, salah satu suksesi produk di PDP seri ke 1990-an. The-PDP 11  menggantikan PDP-8 di banyak aplikasi real-time , walaupun kedua lini produk tinggal di  paralel selama lebih dari 10 tahun. TPDP 11 memiliki fitur unik beberapa inovatif, dan  lebih mudah untuk program dibandingkan pendahulunya dengan penggunaan dari register umum.

3.      Multibus (8086)

Multibus adalah komputer bus standar yang digunakan dalam sistem industri. Ini dikembangkan oleh Intel Corporation dan diadopsi sebagai IEEE bus 796Spesifikasi Multibus itu penting karena itu kuat, dipikirkan dengan baik distandardkan dengan industri yang faktor bentuk relatifnya besar sehingga perangkat yang kompleks dapat dirancang di atasnya. Standar industri yang jelas dan terdokumentasi dengan baik memungkinkan industri Multibus-kompatibel untuk tumbuh di bidang itu. Ada banyak perusahaan membuat kandang kartu dan lampiran untuk itu. Banyak orang lain membuat CPU , memori, dan papan perifer lainnya. Pada tahun 1982 ada lebih dari 100 Multibus board dan sistem produsen . Sistem yang kompleks ini dibangun dari rak komersial off-- hardware. Hal ini juga memungkinkan perusahaan untuk berinovasi dengan merancang sebuah board Multibus eksklusif dan kemudian mengintegrasikannya dengan vendor hardware lain untuk menciptakan sebuah sistem.

4.      Bus PC IBM (PC/XT)

IBM PC/XT adalah sebuah komputer mikro buatan IBM yang dirilis pada tanggal 8 Maret 1983. Komputer ini diperkuat dengan menggunakan hard disk berkapasitas 10 Megabyte. IBM PC XT memiliki fitur-fitur yang tidak dimiliki oleh IBM PC standar (5150). IBM PC XT memiliki delapan buah slot sehingga meningkatkan kemampuan ekspansinya, kapasitas power-supply yang lebih besar, memori yang dapat dibongkar/pasang (karena semuanya berupa soket), dan dapat mendukung hingga 640 KB RAM tanpa slot ekspansi memori, selain tentunya sebuah hard disk.

Desain motherboard IBM PC/XT berbeda dengan desain motherboard IBM PC yang asli. IBM PC/XT ini menawarkan beberapa perangkat keras yang masih digunakan hingga saat ini, yakni keyboard 101 tombol (Enhanced Keyboard) yang menggantikan model keyboard IBM 83 tombol.

5.      Bus ISA (PC/AT)

Bus ISA adalah sebuah arsitektur bus dengan bus data selebar 8-bit yang diperkenalkan dalam IBM PC 5150 pada tanggal 12 Agustus 1981. Bus ISA diperbarui dengan menambahkan bus data selebar menjadi 16-bit pada IBM PC/AT pada tahun 1984, sehingga jenis bus ISA yang beredar pun terbagi menjadi dua bagian, yakni ISA 16-bit dan ISA 8-bit. ISA merupakan bus dasar dan paling umum digunakan dalam komputer IBM PC hingga tahun 1995, sebelum akhirnya digantikan oleh bus PCI yang diluncurkan pada tahun 1992.

6.      Bus EISA (80386)

Bus EISA pada dasarnya adalah versi 32-bit dari bus ISA yang biasa. Tidak seperti MCA dari IBM yang benar-benar baru (arsitektur serta desain slotnya), pengguna masih dapat menggunakan kartu ISA 8-bit atau 16-bit yang lama ke dalam slot EISA, sehingga hal ini memiliki nilai tambah: kompatibilitas ke belakang (backward compatibility). Seperti halnya bus MCA, EISA juga mengizinkan konfigurasi kartu EISA secara otomatis dengan menggunakan perangkat lunak, sehingga bisa dibilang EISA dan MCA adalah pelopor "plug-and-play", meski masih primitif.

7.      Microchannel (PS/2)

Arsitektur Mikro Channel adalah milik 16 - atau 32-bit parallel bus komputer diciptakan oleh IBM pada tahun 1980 untuk digunakan pada baru mereka PS / 2 komputer. Arsitektur Micro-Channel dirancang oleh insinyur IBM Chet Heath dan pertama kali diperkenalkan pada akhir high PS / 2 seri mesin pada tahun 1987, perlahan-lahan menyebar ke IBM line. Pada tahun 1988 Intel membuat chipset i82310KKL. Untuk sementara waktu, MCA dapat ditemukan di PS / 2, RS/6000 , AS/400 , dan bahkan beberapa System/370 mainframe . Namun, sebagian besar sistem ini kemudian didesain ulang untuk menggabungkan PCI . MCA tidak lagi digunakan dalam desain baru.

8.      Bus PCI

Pengertian PCI (Peripheral Component Interconnect) adalah bus yang didesain untuk menangani beberapa perangkat keras. PCI juga adalah suatu bandwidth tinggi yang populer, prosesor independent bus itu dapat berfungsi sebagai bus mezzenine atau bus periferal. Standar bus PCI ini dikembangkan oleh konsorsium PCI Special Interest Group yang dibentuk oleh Intel Corporation dan beberapa perusahaan lainnya, pada tahun 1992. Tujuan dibentuknya bus ini adalah untuk menggantikan Bus ISA/EISA yang sebelumnya digunakan dalam komputer IBM PC atau kompatibelnya. Komputer lama menggunakan slot ISA, yang merupakan bus yang lamban. Sejak kemunculan-nya sekitar tahun 1992, bus PCI masih digunakan sampai sekarang, hingga  keluar versi terbarunya yaitu PCI Express

9.      Bus SCSI

Bus SCSI adalah sebuah antarmuka bus berkinerja tinggi yang didefinisikan oleh panitia ANSI X3T9.2 (American National Standarts Institute). Antarmuka ini digunakan untuk menangani perangkat input / output atau perangkat media penyimpanan. Perangkat yang umum menggunakan SCSI adalah hard disk, CD-ROM, scanner atau printer.

10.  Nubus (macintosh)

NuBus adalah sebuah bus komputer paralel 32-bit, yang aslinya dikembangkan di MIT sebagai bagian dari proyek stasiun kerja NuMachine, dan digunakan oleh Apple Computer, NeXT Computer dan Texas Instruments. Bus ini sekarang tidak terlalu luas lagi digunakan di luar pasar embedded.

11.  USB

Universal Serial Bus (USB) adalah salah satu standar interkoneksi antara komputer dengan peralatan eksternal yang mampu mendukung kecepatan di atas 1 Mbps. (bandingkan dengan serial yang cumin 20 Kbps) - USB mempunyai beberapa kelebihan, diataranya : penggunaannya mudah, mendukung 3 tipe kecepatan, adanya powerdown, USB mensuply daya ke peralatan USB dengan arus sebesar 500 mA, USB bersifat multiplatform.

12.  Firewire

FireWire adalah adalah merek dagang Apple sekaligus nama yang paling populer untuk standar kabel data antar-muka berseri IEEE 1394. Sony memperkenalkan IEEE 1394 dengan nama i.Link. Meski namanya berbeda-beda, ketiganya (FireWire, IEEE 1394 dan i.Link) sama-sama menunjuk pada jenis kabel data yang mampu mengirim data dengan kecepatan sangat cepat, sampai pada rata-rata 400 megabit per detik (Mbps). FireWire diklaim sebagai saluran penghantar data yang paling cepat dan stabil diantara saluran lain seperti USB.

13.  Bus VME

VMEbus adalah bus komputer standar, awalnya dikembangkan untuk Motorola 68000 garis CPU , tetapi kemudian banyak digunakan untuk banyak aplikasi dan standar oleh IEC sebagai ANSI / IEEE 1014-1987.Hal ini secara fisik berdasarkan Eurocard ukuran, mekanis dan konektor ( DIN 41612 ), tetapi menggunakan sistem sinyal sendiri, yang Eurocard tidak mendefinisikan.Ini pertama kali dikembangkan pada tahun 1981 dan terus untuk melihat secara luas saat ini. VME adalah sebuah arsitektur komputer. Istilah VME adalah singkatan dari VERSAmodule Eurocard dan didefinisikan pertama kalinya oleh suatu grup manufaktur pada tahun 1980. Grup ini terdiri dari Motorola, Mostek, dan Signetics yang bekerja sama mendefinisikan standar bus VME

14.  Bus Camac

CAMAC (Computer Automated Measurement and Control) adalah standar bus untuk akuisisi data dan kontrol yang digunakan dalam nuklir dan fisika partikel eksperimen dan industri. Bus memungkinkan pertukaran data antara plug-in modul dan controller , yang kemudian interface ke PC atau ke-CAMAC antarmuka VME.