BUS

Sejauh ini, kita telah membahas fungsi bagian-bagian individu dari suatu komputer. Untuk membentuk suatu sistem operasional, maka bagian-bagian tersebut harus dihubungkan dengan beberapa cara yang terorganisasi. Terdapat banyak cara untuk melakukan hal ini. Disini, kita akan membahas cara yang paling sederhana dan paling umum. Untuk mencapai kecepatan operasi yang sesuai, komputer harus diorganisasi sehingga semua unitnya dapat menangani satu word data penuh pada waktu tertentu. Pada saat suatu word data ditransfer antar unit, semua bitnya dtransfer secara paralel, yaitu bit tersebut ditransfer secara simultan melalui banyak kabel, atau jalur, satu bit per jalur. Sekelompok jalur yang berfungsi sebagai jalan penghubung untuk beberapa peralatan disebut bus. Selain jalur yang membawa data, bus harus memiliki jalur untuk alamat dan keperluan kontrol. Cara yang paling sederhana untuk menginterkoneksikan unit fungsional adalah dengan menggunakan bus tunggal. Semua unit dikoneksikan ke bus ini. Karena bus tersebut hanya dapat digunakan untuk satu transfer pada satu waktu, maka hanya dua unit yang dapat secara aktif menggunakan bus tersebut pada tiap waktu tertentu. Jalur kontrol bus digunakan untuk mempertimbangkan banyak permintaan terhadap penggunaan bus. Sifat utama struktur bus tunggal adalah biaya rendah dan fleksibilitasnya pada pemasangan peralatan periferal. Sistem yang terdiri dari banyak bus mencapai konkurensi yang lebih dalam operasi dengan memungkinkan dua atau lebih transfer dilakukan pada waktu yang sama. Hal ini menuju kepada performa yang lebih baik tetapi dengan biaya yang lebih besar.

Peralatan yang terhubung ke bus sangat bervariiasi dalam kecepatan operasinya. Beberapa peralatan elektromekanik, seperti keyboard dan printer, relatif lambat. Peralatan lain, seperti disk magnetik dan optik, dianggap lebih cepat. Memori dan unit prosesor beroperasi pada kecepatan elektronik, menjadikannya sebagai bagian tercepat dalam komputer. Karena semua peralatan tersebut harus berkomunikasi satu sama lain melalui bus, maka diperlukan mekanisme transfer efisien yang tidak dibatasi oleh peralatan yang lambat dan yang dapat digunakan unhtk memperkecil perbedaan timing antar prosesor, memori, dan peralatan ekstemal. Pendekatan yang umum adalah dengan menyertakan register buffer pada peralatan yang menyimpan informasi selama transfer. Untuk mengilustrasikan teknik tersebut, perhatikanlah transfer karakter terencode dari prosesor ke printer karakter. Karena buffer adalah register elektronik, maka transfer tersebut memerlukan waktu yang relatif sebentar. Pada saat buffer telah diload, printer dapat mulai mencetak tanpa intervensi lebih lanjut dari prosesor. Bus dan prosesor tidak lagi diperlukan dan dapat dibebaskan untuk aktifitas yang lain. Printer terus mencetak karakter yang terdapat dalam buffernya dan tidak tersedia untuk transfer selanjutnya hingga proses ini selesai. Jadi, register buffer memperhalus perbedaan timing antar prosesor, memori, dan peralatan I/O. Register buffer tersebut mencegah prosesor kecepatan tinggi terhalangi oleh peralatan I/O yang lambat selama suatu rangkaian transfer data. Hal ini memungkinkan prosessor untuk berpindah dengan cepat dari satu peralatan ke peralatan yang lain, merangkaikan aktifitas pengolahannya dengan transfer data yang melibatkan beberapa peralatan L/O. Biasanya 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 diklarifikasikan menjadi tiga kelompok data, alamat, dan saluran kontrol. Selain itu, mungkin terdapat saluran distribusi daya yang memberikan kebutuhan daya bagi modul terhubung. Saluran data memberikan lintasan bagi perpindahan data antara dua modul sistem. Saluran-saluran ini secara kolektif disebut bus data. Umumnya bus data terdiri dari 8, 16, 32 saluran, jumlah saluran dikaitkan denga 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.

Saluran alamat digunakan untuk menandakan sumber atau tujuan data pada bus data. Misalnya, bila CPU akan membaca sebuah word (8, 16, atau 32 bit) data dari memori, maka CPU akan menaruh alamat word yang dimaksud pada saluran alamat. Jeas, lebar bus alamat menentukan kapasitas memori maksimum sistem. Selain itu, umumnya saluran alamat menetukan kapasitas memori maksimum sistem. Selain itu, umumnya saluran alamat juga dipakai untuk mengalamati port-port I/O. Biasanya, bit-bit berorde lebih tinggi dipakai untuk memilih lokasi memori atau port I/O pada modul. Misalnya pada bus 8 bit, alamat 01111111 dan dibawanya dapat mereferensi lokasi-lokasi di dalam modul memori (modul 0) dengan 128 word memori, dan alamat 10000000 dan diatasnya berkaitan dengan perangkat-perangkat yang terhubung ke sebuah modul I/O (modul 1). Saluran kontrol digunakan untuk mengontrol akses ke saluran alamat dan penggunaan data dan saluran alamat. Karena data dan saluran alamat dipakai bersama oleh saluran komponen, maka harus ada alat untuk mengontrol penggunaannya. Signal-signal kontrol melakukan transmisi baik perintah maupun informasi pewaktuan diantara modul-modul sistem. Signal-signal pewaktuan menunjukkan validasi data dan informasi alamat. Signal-signal perintah menspesifikasikan operasi-operasi yang akan dibentuk. Umumnya, saluran kontrol meliputi :

·         Memori Write menyebabkan data pada bus akan dituliskan ke dalam lokasi alamat

·         Memori Read menyebabkan data dari lokasi alamat ditempatkan pada bus

·         I/O Write menyebabkan data pada bus di-output-kan ke port I/O yang beralamat

·         I/O Read menyebabkan data dari port I/O yang beralamat ditempatkan pada bus

·  Transfer ACK menunjukan bahwa data telah diterima dari bus atau telah ditempatkan di bus

·         Bus Request menunjukkan bahwa modul memerlukan kontrol bus

·         BusGrant menunjukkan bahwa modul yang melakukan request telah diberikan hak mengontrol bus

·         Interrupt Request menandakan bahwa sebuah interrupt ditangguhkan

·         Interrupt ACK memberitahukan bahwa interrupt yang ditangguhkan telah diketahui

·         Clock digunakan untuk mensinkronkan operasi-operasi

·         Reset menginisialisasi seluruh modul

Operasi bus adalah sebagai berikut. Bila sebuah modul akan mengirimkan data ke modul lainnya, maka modul itu harus melakukan dua hal : (1) memperoleh penggunaan bus, dan (2) memindahkan data melalui bus. Bila sebuah modul akan meminta data dari modul lainnya, maka modul itu harus (1) memperoleh penggunaan bus, dan (2) memindahkan sebuah request ke modul lainnya melalui saluran kontrol dan saluran alamat yang sesuai. Kemudian modul harus menunggu modul kedua untuk mengirimkan data. Secara fisik, sebenarnya bus sistem merupakan sejumlah konduktor listrik paralel. Konduktor-konduktor ini berupa kawat logam yang berakhir pada kartu atau papan (printed circuit board – PCB). Bus melintasi seluruh komponen sistem, yang masing-masingnya disambungkan ke beberapa atau semua saluran bus. Tatanan secara fisik yang umum digunakan terdiri dari dua buah kolom konduktor vertikal. Pada interval sepanjang kolom, terdapat titik penghubung dalam bentuk slot-slot yang menjulur keluar secara horisontal untuk mendukung printed circuit board. Setiap komponen utama sistem berisi sebuah board atau lebih dan disisipkan ke dalam bus pada slot-slot tersebut. Tatanan keseluruhan ditempatkan di dalam sebuah chasis. Tatanan ini sangat mudah. Sistem komputer yang kecil dapat memakainya dan kemudian dapat dikembangkan lagi (memori yang lebih besar, dan I/O yang lebih banyak) dengan menambahkan board lebih banyak. Bila komponen lainnya pada board mengalami kegagalan, maka board itu dengan mudah dapat dikeluarkan dan diganti.

Interkoneksi Struktur Bus, Sebuah bus biasanya terdiri atas beberapa  saluran.  Sebagai contoh bus data terdiri atas 8 saluran  sehingga dalam satu waktu dapat mentransfer data 8  bit.

Secara umum fungsi saluran bus dikatagorikan dalam tiga bagian

• Saluran data
• Saluran alamat
• Saluran kontrol