Perangkat keras media penyimpanan & I/O
BAB 1. Perangkat keras media penyimpanan
Media penyimpanan data adalah bahan fisik yang di dalamnya tersimpan data, perintah dan
informasi yang dipindahkan dari dalam komputer. Media penyimpanan data disebut dengan istilah
strorage medium atau media penyimpanan sekunder (secondary storage).
Kategori media penyimpanan :
1.1 Media penyimpanan magnetic
Penyimpanan magnetik (bahasa Inggris: Magnetic disk) merupakan piranti penyimpanan
sekunder yang paling banyak dijumpai pada sistem komputer modern. Pada saat disk digunakan,
motor drive berputar dengan kecepatan yang sangat tinggi. Ada sebuah read−write head yang
ditempatkan di atas permukaan piringan tersebut. Permukaan disk terbagi atas beberapa track yang
masih terbagi lagi menjadi beberapa sektor. Cakram fixed−head memiliki satu head untuk tiap− ap
track, sedangkan cakram moving−head (atau sering dikenal dengan nama cakram keras ) hanya
memiliki satu head yang harus dipindah−pindahkan untuk mengakses dari satu track ke track yang
lainnya.
1.2 Media penyimanan optical
Media penyimpanan optik adalah media penyimpanan data yang menyimpan data sebagai pola
titik-titik yang dapat dibaca dengan menggunakan cahaya laser. Data yang disimpan dalam medium
penyimpanan optik dibaca dengan memantulkan sinar laser terhadap permukaan medium
penyimpanan data. Bila memang sinar tersebut mengenai titik di mana data disimpan, maka sinar
tersebut akan dipantulkan kembali secara berbeda, untuk memberitahukan bahwa di sana ada titik
yang berisi data.
Media Penyimpanan optik dibagi menjadi 2 :
1. Phase-change disk
Disk ini dilapisi oleh bahan yang dapat mengkristal(beku) menjadi crystalline(serpihan-serpihan
kristal) atau menjadi amorphous state(bagian yang tak berbentuk). Bagian crytalline ini lebih
transparan, karenanya tembakan laser yang mengenainya akan lebih terang melintasi bahan dan
memantul dari lapisan pemantul. Drive Phase-change disk ini menggunakan sinar laser dengan
kekuatan yang berbeda. Sinar laser dengan kekuatan tinggi digunakan melelehkan disknya kedalam
amorphous state, sehingga dapat digunakan untuk menulis data lagi. sinar laser dengan kekuatan
sedang dipakai untuk menghapus data denga cara melelehkan permukaan disknya dan
membekukannya kembali ke dalam keadaan crytalline, sedangakan sinar laser dengan kekuatan
lemah digunakan untuk membaca data yang telah disimpan.
2. Dye-Polimer disk
Dye-polimer merekam data dengan membuat bump(gelombang) disk dilapisi dengan bahan
yang dapat enyerap sinar laser. sinar laser ini membakar spot hingga spot ini memuai dan
membentuk bump(gelombang). bump ini dapat dihilangakan atau didatarkan kembali dengan cara
dipanasi lagi dengan sinar laser.
Titik-titik tersebut dapat dibuat dengan menggunakan sinar laser pula, untuk semua media
penyimpanan optik yang mampu ditulisi, seperti halnya Compact Disk Recordable (CD-R). Sinar ini
umumnya menggunakan daya yang tinggi agar dapat memberikan titik-titik data dalam medium
yang hendak ditulisi. Orang-orang menyebut proses ini sebagai proses “burning”, karena memang
kita sedang “membakar” medium dengan laser.
Medium penyimpanan optik biasanya berbentuk cakram, sehingga banyak berbentuk
piringan. Berikut ini adalah beberapa media penyimpanan optik:
1. Compact Disk (CD)
2. Digital Versatile Disk (DVD)
3. BluRay Disk (BDD)
4. High Density Digital Versatile Disk (HD-DVD).
1.3 Media penyimpanan Chip
Chip yaitu penyimpanan data prototip dari Hitachi tersebut hanya memiliki ukuran 2x2 cm dan
tebal 0,2 cm. Chip ini terbuat dari kaca kuarsa, yang tahan panas, bahkan pada suhu 1000° C
sekalipun. Bahan ini juga tidak terpengaruh oleh radiasi, air dan bahan kimia lainnya. Menurut
sumber yang jadi berita kutip dari situs geek.com, bahan ini mampu bertahan hingga beberapa
ratus juta tahun, kecuali jika chipnya patah ataupun rusak.
Teknologi ini terdiri dari beberapa lapis ots yang menyimpan data dalam bentuk biner. Yang
saat ini berhasil dibuat adalah ketebalan sebanyak empat lapis, dan mampu menyimpan data
sebanyak 40 MB perinchi persegi, atau setara dengan kemampuaan CD. Tentu saja ini lebih rendah
dari pada kapasitas hardisk yang biasa kita gunakan, yaitu kapasitas yang mencapai TB (Tera Byte).
Dimasa yang akan datang. Hitachi berharap bisa membuat chip dengan kapasitas yang lebih
besar, karena chip prototipnya saat ini hanya memiliki kapasitas yng mampu menyimpan beberapa
buah e-book. Selain itu, untuk dapat menguraikan data yang tersimpan pada chip prototip itu, kita
membutuhkan sebuah mikroskop.
Tujuan dari Hitachi pada saat ini adalah membuat teknologi yang bisa dapat digunakan oleh
semua kalangan, seperti pemerintahan, museum, atau organisasi lainnya yang mungkin tertarik olh
media penyimpanan yang tahan lama.
1.4 Memori internal
Memory Internal adalah Memory yang dapat diakses secara langsung oleh prosesor. Dalam hal
ini yang disimpan di dalam memori utama dapat berupa data atau program. Fungsi dari memori
utama sendiri adalah :
1. Menyimpan data yang berasal dari peranti masukan sampai data dikirim ke ALU (Arithmetic and
Logic Unit) untuk diproses.
2. Menyimpan daya hasil pemrosesan ALU sebelum dikirimkan ke peranti keluaran Menampung
program/instruksi yang berasal dari peranti masukan atau dari peranti pengingat sekunder.
Jenis jenis memori internal :
1. ROM
2. RAM
BAB 2. I/O (Input / Output)
Unit Input/Output (I/O) adalah bagian dari sistem mikroprosesor yang digunakan oleh
mikroprosesor itu untuk berhubungan dengan dunia luar. Unit input adalah unit luar yang digunakan
untuk memasukkan data dari luar ke dalam mikroprosesor ini, contohnya data yang berasal dari
keyboard atau mouse. Sementara unit output biasanya digunakan untuk menampilkan data, atau
dengan kata lain untuk menangkap data yang dikirimkan oleh mikroprosesor, contohnya data yang
akan ditampilkan pada layar monitor atau printer. Bagian input (masukan) dan juga keluaran
(output) ini juga memerlukan sinyal kontrol, antara lain untuk baca I/O (Input/Ouput Read [IOR]) dan
untuk tulis I/O (Input/Output Write [IOW]).
2.1 Perangkat eksternal
Mesin komputer akan memiliki nilai apabila bisa berinteraksi dengan dunia luar. Lebih dari itu,
komputer tidak akan berfungsi apabila tidak dapat berinteraksi dengan dunia luar. Ambil contoh
saja, bagaimana kita bisa menginstruksikan CPU untuk melakukan suatu operasi apabila tidak ada
keyboard. Bagaimana kita melihat hasil kerja sistem komputer bila tidak adamonitor.Keyboard dan
monitor tergolong dalam perangkat eksternal komputer.
Perangkat eksternal yang dihubungkan modul I/O seringkali disebut perangkat peripheral, atau
untuk mudahnya disebut peripheral.
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 dengan komputer. Perangkat eksternal dihubungkan dengan komputer oleh
suatu link dengan modul I/O
Link digunakan untuk pertukaran kontrol, status, dan data antara modul I/O sering kali disebut
sebagai perangkat peripheral, atau untuk mudahnya disebut peripheral.
2.2 Modul-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.
2.3 I/O terprogram
Terdapat tiga buah teknik yang dapat digunakan dalam operasi I/O. Pada I/O terprogram, data
saling dipertukarkan antara CPU dengan modul I/O. CPU mengeksekusi program yang memberikan
operasi I/O kepada CPU secara langsung, termasuk status perangkat pengindera, pengiriman
perintah pembacaan atau penulisan dan pemindahan data. Ketika CPU mengeluarkan perintah ke
modul I/O, maka CPU harus menunggu sampai operasi I/O selesai. Apabila CPU lebih cepat
dibandingkan modul I/O maka hal ini akan membuang-buang waktu CPU. Dengan menggunakan
interrupt driven I/O, CPU mengeluarkan perintah CPU dilanjutkan dengan
mengeksekusi instruksi instruksi lainnya dan diinterupsi oleh modul I/O
apabila instruksi-instruksi tersebut telah selesai dilaksanakan. Dengan
menggunakan I/O terprogram dan I/O interrupt maka CPU bertanggungjawab
atas pengeluaran data dari memori utama untuk keperluan output dan penyimpanan data di dalam
memori utama untuk keperluan input. Alternatifnya dikenal sebagai direct memory access(DMA).
Dalam mode ini, modul I/O dan main memori saling bertukar data secara langsung tanpa melibatkan
CPU.
2.4 Interrupt Driven I/O
Teknik interrupt – driven I/O memungkinkan proses tidak membuang – buang waktu.
Prosesnya adalah CPU mengeluarkan perintah I/O pada modul I/O, bersamaan perintah I/O
dijalankan modul I/O maka CPU akan melakukan eksekusi perintah – perintah lainnya. Apabila
modul I/O telah selesai menjalankan instruksi yang diberikan padanya akan melakukan interupsi
pada CPU bahwa tugasnya telah selesai.
Dalam teknik ini kendali perintah masih menjadi tanggung jawab CPU, baik pengambilan
perintah dari memori maupun pelaksanaan isi perintah tersebut. Terdapat selangkah kemajuan dari
teknik sebelumnya, yaitu CPU melakukan multitasking beberapa perintah sekaligus sehingga tidak
ada waktu tunggu bagi CPU.
Pengolahan interupsi saat perangkat I/O telah menyelesaikan sebuah operasi I/O adalah sebagai
berikut :
1. Perangkat I/O akan mengirimkan sinyal interupsi ke CPU.
2. CPU menyelesaikan operasi yang sedang dijalankannya kemudian merespon interupsi.
3. CPU memeriksa interupsi tersebut, kalau valid maka CPU akan mengirimkan sinyal
acknowledgment ke perangkat I/O untuk menghentikan interupsinya.
4. CPU mempersiapkan pengontrolan transfer ke routine interupsi. Hal yang dilakukan adalah
menyimpan informasi yang diperlukan untuk melanjutkan operasi yang tadi dijalankan
sebelum adanya interupsi. Informasi yang diperlukan berupa:
5. Status prosesor, berisi register yang dipanggil PSW (program status word).
6. Lokasi intruksi berikutnya yang akan dieksekusi.
7. Kemudian CPU akan menyimpan PC (program counter) eksekusi sebelum interupsi ke stack
pengontrol bersama informasi PSW. Selanjutnya mempersiapkan PC untuk penanganan
interupsi.
8. Selanjutnya CPU memproses interupsi sempai selesai.
9. Apabila pengolahan interupsi selasai, CPU akan memanggil kembali informasi yang telah
disimpan pada stack pengontrol untuk meneruskan operasi sebelum interupsi.
Terdapat bermacam teknik yang digunakan CPU dalam menangani program interupsi ini, diantaranya :
Multiple Interrupt Lines.
Software poll.
Daisy Chain.
Arbitrasi bus.
Teknik yang paling sederhana adalah menggunakan saluran interupsi berjumlah banyak (Multiple
Interrupt Lines) antara CPU dan modul – modul I/O. Namun tidak praktis untuk menggunakan
sejumlah saluran bus atau pin CPU ke seluruh saluran interupsi modul – modul I/O.
2.5 Dirrect memory access (DMA)
Teknik yang dijelaskan sebelumnya yaitu I/O terprogram dan Interrupt-Driven I/O memiliki
kelemahan, yaitu proses yang terjadi pada modul I/O masih melibatkan CPU secara langsung. Hal ini
berimplikasi pada :
Teknik yang dijelaskan sebelumnya yaitu I/O terprogram dan Interrupt-Driven I/O memiliki
kelemahan, yaitu proses yang terjadi pada modul I/O masih melibatkan CPU secara langsung. Hal ini
berimplikasi pada :
Teknik yang dijelaskan sebelumnya yaitu I/O terprogram dan Interrupt-Driven I/O memiliki
kelemahan, yaitu proses yang terjadi pada modul I/O masih melibatkan CPU secara langsung. Hal ini
berimplikasi pada :
Kelajuan transfer I/O yang tergantung pada kecepatan operasi CPU.
Kerja CPU terganggu karena adanya interupsi secara langsung.
Bertolak dari kelemahan di atas, apalagi untuk menangani transfer data bervolume besar
dikembangkan teknik yang lebih baik, dikenal dengan Direct Memory Access (DMA).
Prinsip kerja DMA adalah CPU akan mendelegasikan kerja I/O kepada DMA, CPU hanya akan terlibat 2.6 Saluran I/O dan prosesor
A. Saluran I/O
Pada kebanyakan sistem komputer, CPU tidak dibebani menangani tugas yang
berhubungan dengan I/O. Tetapi tanggung jawab untuk kontrol peralatan diserahkan pada
prosesor I/O, yang dikenal sebagai saluran I/O (I/O channel).
Saluran I/O itu sendiri merupakan prosesor yang sudah diprogram. Program-program
yang di-execute ini disebut channel program. Channel program ini menentukan operasi,
yang diperlukan untuk akses peralatan dan mengontrol jalur data (data pathway).
B. Prosesor
Prosesor membaca dalam instruksi dan data, menulis data setelah keluar pengolahan, dan
menggunakan sinyal kontrol untuk mengendalikan keseluruhan sistem operasi. Juga menerima
sinyal interupt.
Dari jenis pertukaran data yang diperlukan modul – modul komputer, maka struktur
interkoneksi harus mendukung perpindahan data berikut :
a. Memori ke CPU : CPU melakukan pembacaan data maupun instruksi dari memori.
b. CPU ke Memori : CPU melakukan penyimpanan atau penulisan data ke memori.
c. I/O ke CPU : CPU membaca data dari peripheral melalui modul I/O.
d. CPU ke I/O : CPU mengirimkan data ke perangkat peripheral melalui modul I/O.
e. I/O ke Memori atau dari Memori ke I/O : digunakan pada sistem DMA.
2.7 Peralatan masukan dan keluaran
Adalah perangkat keras komputer yang berfungsi sebagai alat untuk memasukan data atau
perintah ke dalam komputer yang berupa signal input atau maintenance input. Di dalam sistem
komputer, signal input berupa data yang dimasukkan ke dalam sistem komputer, sedangkan
maintenance input berupa program yang digunakan untuk mengolah data yang dimasukkan. Dengan
demikian, alat input selain digunakan untuk memasukkan data juga untuk memasukkan program.
A. Input(Masukan)
Alat input (alat masukan) adalah alat yang digunakan untuk menerima input atau masukan.
Input tersebut merupakan energi yang dimasukkan ke sistem.
Input terbagi menjadi :
1. Signal Input : energi yang akan diolah oleh sistem, yaitu data yang dimasukkan ke sistem
computer
2. Maintanace Input : energi yang akan digunakan untuk mengolah signal input, dalam sistem
komputer boleh dikatakan maintenance input adalah program yang digunakan untuk mengolah
data yang dimasukkan
Macam macan alat input :
1. Keyboard
2. Mouse
3. Scanner
4. Kamera Digital
5. MIC
6. Touch Screen
7. Sensor
B. Output(Keluaran)
Adalah perangkat keras komputer yang berfungsi untuk menampilkan keluaran sebagai hasil
pengolahan data. Keluaran dapat berupa hard-copy (ke kertas), soft-copy (ke monitor), ataupun
berupa suara.
Macam macam alat keluaran :
1. Printer dan Plotter
2. Monitor
3. Infocus
Daftar Pustaka :
http://alfianmuzaki.blogspot.co.id/2012/10/media-penyimpanan-pada-komputer.html
http://sigusmegayanto.blogspot.co.id/2013/05/unit-masukan-dan-keluaran-padasistem.html
http://1301658.blog.upi.edu/2015/02/16/programmed-io-interrupt-driven-io-dan-directmemory-access/
https://rahmahnurazzahrah.wordpress.com/2013/10/31/direct-memory-access-dmainterrupt-driven-input-output-io/
https://syaharuddins99.wordpress.com/2013/11/07/modul-io-saluran-ioprocessorstruktur-interkoneksi/
