Gery Martin™>>TKJ, SMKN5 PKU: Materi tentang Cara Kerja I/O device Pada PC (D.I)

I/O Device Pada Komputer

Beberapa macam I/O device:

1. Serial Port

Serial Port melakukan transmisi data pengiriman satu bit per satu waktu, karena sifatnya demikian pegiriman data berjalan agak lambat. Biasanya digunakan untuk mengoneksi piranti seperti : printer, mouse, modem, PLC (programmable Logic controller), pembaca kartu maknetik dan pembaca barcode. Port ini sering dinyatakan dengan nama COM. Konektor yang digunakan adalah RS-232C terbatas hanya sampai puluhan dengan 9 pin atau 25 pin.

PS2 merupakan perkembangan dari port serial. Bentuknya berupa bulatan dengan desain sedemikian rupa sehingga tidak mungkin terbalik atau salah. Komputer dengan processor pentium MMX ke atas biasanya terdapat 2 port PS2, yaitu untuk mouse dan keyboard.

Namanya berasal dari IBM Personal System 2 rangkaian komputer pribadi, yang telah diperkenalkan pada tahun 1987. PS2 mouse Konektor umumnya menggantikan DE-9 RS-232 “serial mouse” konektor, sementara PS2 keyboard konektor diganti dengan yang lebih besar 5-pin DIN yang digunakan dalam IBM PC / AT desain. Warna PS2 keyboard adalah ungu, sedangkan untuk PS2 mouse adalah hijau.

2. Parallel Port

Parallel Port adalah port yg biasanya dipakai sebagai port printer dengan pinout berjumlah 25 pin (dalam istilah pasar disebut DB25 untuk konektornya). Sesuai namanya, parallel port ini sekali mentransfer data langsung ditransfer selebar 8 bit dalam suatu periode. 8 bit ini diwujudkan dalam 8 buah kabel dalam konektor DB25. Beda halnya dengan serial port yg hanya memiliki 3 kabel utama, yakni Tx (transmit), Rx (receive) dan GND (Ground).

Seiring perkembangan parallel port secara fisik sudah mulai digantikan dengan virtual printer port via USB. Hal ini dikarenakan bentuk fisiknya yg cukup besar sehingga tidak cocok untuk laptop dan juga karena kecepatan transfer datanya yang terbatas. Tetapi beberapa perkantoran masih menggunakan parallel port untuk printer pita karena efektiitas dari printer tersebut masih diperlukan dalam Perkantoran.

Parallel port diperkenalkan tahun 1981 oleh IBM. Fungsi utamanya adalah untuk mengkomunikasikan antara komputer dengan printer. Ini merupakan terobosan yang besar didunia komputer saat itu meskipun ada beberapa masalah mengenai parallel port ini, yaitu :

Meskipun kemampuan komputer meningkat, ternyata tidak ada perubahan yang nyata pada arsitektur parallel port, sehingga transfer data max tetap terbatas pada 150KBps.Tidak ada interface standar yang mengakibatkan munculnya banyak masalah pada saat dilakukan operasi antar platform berbeda.

Desain standar parallel port hanya memungkinkan panjang kabel max 2 meter.Tahun 1991 ada pertemuan antara pembuat printer(Lexmark, IBM dll) yang kemudian membentuk Network Printing Alliance, NPA yang bertugas menetapkan hal-hal yang harus diikuti oleh pembuat hardware agar tidak terjadi in-compatible antar berbagai peralatan yang berbeda.

NPA kemudian mengajukannya ke IEEE(Institute of Electric and Electronic Engineer) supaya lebih diakui dan akhirnya disetujui oleh IEEE sehingga menjadi keputusan IEEE 1284, yaitu standar baru parallel port yg masih compatible dengan parallel port sebelumnya namun lebih handal karena mampu menangani transfer data hingga 1MBps, panjang kabel hingga 10 Meter(max) dan juga komunikasi 2 arah (Bi-Direksional).

3. IDE (Integrated Drive Electronics)

IDE (Integrated Drive Electronics) merupakan standar interface antara bus data motherboard komputer dengan disk storage. IDE interface di buat berdasarkan IBM PC Industry Standard Architecture (ISA) 16-bit bus. Interface dari IDE adalah interface untuk storage devices yang dapat teringrasi untuk disk atau CD-ROM drive. Walaupun IDE merupakan teknologi yang umum, kebanyakan orang menggunakan istilah IDE untuk merujuk pada spesifikasi ATA.

Sedangkan AHCI (Advance Host Controller Interface) merupakan mekanisme hardware yang membolehkan software untuk berkomunikasi dengan SATA seperti host bus adapter yang didesain untuk hot-plugin dan Native Commande Queuing ( NVQ ) yang dapat menaikan kemampuan komputer/sistem/hard disk terutama dalam lingkungan multi tasking dengan cara membolehkan drive untuk menjalankan perintah baca tulis yang dikirim secara acak dengan tujuan untuk optimalisasi perpindahan head pada proses pembacaan. AHCI telah di dukung oleh berbagai sistem operasi seperti Windows Vista dan Linux kernel 2.6.19.

Kebanyakan type drive yang digunakan oleh para pengguna komputer adalah tipe ATA (dikenal dengan IDE drive). Tipe ATA di buat berdasarkan standart tahun 1986 dengan menggunakan 16 bit paralel dan terus berkembang dengan penambahan kecepatan transfer dan ukuran sebuah disk. Standart terakhir adalah ATA-7 yang dikenalkan pertama kali pada tahun 2001 oleh komite T13 ( komite yang bertanggung jawab menentukan standart ATA). Tipe ATA-7 memiliki data transfer sebesar 133 MB/sec. kemudian selama tahun 2000 ditentukan standar untuk Parallel ATA ( PATA ) yang memiliki data rate sebesar 133 MB/sec, tapi Parallel ATA ( PATA ) terdapat banyak masalah hal signal timing, EMI ( Electro Magnetic Interference) dan integritas data.

4. SATA

SATA merupakan pengembangan dari PATA, pertama kali dirilis tahun 2002. SATA didefinisikan sebagai teknologi yang didesain untuk menggantikan ATA secara total. Dimana satu device dipasang pada satu port SATA, sehingga pemasangan kabel lebih rapi dan lebih kecil dibanding kabel PATA.

Penggunaan NCQ (Native Command Queuing) yang digunakan pada harddisk SCSI, akibatnya kinerja mekanis juga lebih efisien dan menjaga umur harddisk menjadi lebih lama (awet) dan akses data jauh lebih cepat dibanding dengan PATA. SATA menggunakan encoding 8/10 byte, dengan tingkat efisiensi pada 80%.

Dengan teknologi NCQ, SATA dimungkinkan menjadi interface eksternal (eSATA) dan tanpa meninggalkan fasilitas hot plug untuk menjadikan harddisk sebagai removeable storage.

Kelebihan SATA :

Meningkatan Kecepatan Transfer Data
Yang menjadi keunggulan utama dari hard disk SATA ketimbang PATA adalah adanya peningkatan kecepatan transfer pada HDD SATA. PATA memiliki kecepatan transfer 66/100/133 Mb/second. Sedangkan SATA 150/300/600 Mb/second. Jika menggunakan SATA yang paling lambat saja masih lebih kencang dibandingkan PATA.
Dengan perbedaan kecepatan ini, memungkinkan kita untuk meng-copy data yang besar cepat selesai, menjalankan games tidak patah-patah dan menjalankan aplikasi yang besar terasa cepat.

Manajemen Kabel mudah dan Panjang
Kabel data yang dimiliki SATA berukuran kecil, sehingga bisa ditata sedemikian rupa agar kelihatan tidak sumpek. Selain itu panjang kabel data yang digunakan SATA bisa mencapai 1 meter, sedangkan PATA hanya 18 inchi.

Meningkatkan Sirkulasi Udara
Karena ukurannya yang kecil, kabel SATA tidak menghalangi sirkulasi udara di dalam chasing.

Mendukung banyak Drive
Maksudnya adalah, dukungan pemasangan SATA pada motherboard komputer, yang memungkinkan untuk dipasangkan 4 sampai 6 drive bahkan lebih. Sedangkan PATA hanya ada dua PATA koneksi pada motherboard komputer yang mendukung total empat hard drive PATA.

Hot Swappable
Hard Disk SATA mendukung kemampuan Hot Swappable, yaitu kemampuan untuk melepas atau tersambung dengan komputer dalam keadaan komputer tersebut sedang hidup. (Mirip Flash Disk)

Kekurangan SATA :

Driver dan Instalasi
Kekurangan menggunakan Hard Disk SATA ini adalah bahwa tidak semua Sistem Operasi sudah mampu mengenalnya, misalnya Windows 95 dan 98. Selain itu SATA ini membutuhkan driver khusus ketika melakukan Instalasi, contohnya pada Windows XP.
Tetapi beberapa produsen komputer sudah ada yang menyesuaikannya dengan PATA, hanya saja akan mematikan fungsi dari SATA.

Satu Kabel per Drive
Kelemahan lain dari SATA, kabel data hanya bisa untuk satu hard drive SATA, sedangkan kabel PATA bisa dua hard disk PATA per kabel.

5. USB (Universal Serial Bus)

USB adalah jenis dari port yang paling umum sebagai pengganti serial dan parallel port. USB dapat digunakan untuk menghubungkan keyboard, mouse, kontroler game, printer, scanner, kamera digital, dan removable media drive.

USB versi 1.0 diperkenalkan pada tahun 1996 dengan transfer rate 1.5 Mbps dan segera diikuti oleh versi 1.1 pada tahun 1998 dengan transfer rate 12 Mbps. Seiring dengan peningkatan permintaan dari para praktisi IT dan pemakai komputer, jelas bahwa USB Flash Drive/Disk ini semakin dibutuhkan meskipun dengan kinerja yang tidak efisien lagi dari sisi kecepatan transfer.

Pada bulan April 2000 USB 2.0 diluncurkan. USB 2.0 ini sangat melebihi pendahulunya dalam segala hal. Tingkat transfer rate maksimum USB 2.0 adalah 480 Mbps yang 40 kali lebih cepat dengan panjang kabel ideal maksimal 3 meter. Perusahaan-perusahan hardware terkemuka melihat ini sebagai kesempatan besar pada pengembangan Flash drive. Dengan maksimum membaca / menulis dengan kecepatan hampir 40 Mbps, berbagai jenis USB memory stick terus datang ke pasar TI.

Tahun 2007 USB 3.0 diluncurkan dengan transfer rate maksimum yang menakjubkan yaitu 5 Gbps dan panjang kabel bukan masalah karena pengaruhnya sangat kecil terhadap transfer rate USB 3.0.

6. Ethernet

Ethernet merupakan jenis skenario perkabelan dan pemrosesan sinyal untuk data jaringan komputer yang dikembangkan oleh Robert Metcalfe dan David Boggs di Xerox Palo Alto Research Center (PARC) pada tahun 1972. Versi awal Xerox Ethernet dikeluarkan pada tahun 1975 dan di desain untuk menyambungkan 100 komputer pada kecepatan 2,94 megabit per detik melalui kabel sepanjang satu kilometer. Disain tersebut menjadi sedemikian sukses di masa itu sehingga Xerox, Intel dan Digital Equipment Corporation (DEC) mengeluarkan standar Ethernet 10Mbps yang banyak digunakan pada jaringan komputer saat ini. Selain itu, terdepat standar Ethernet dengan kecepatan 100Mbps yang dikenal sebagai Fast Ethernet.

Asal Ethernet bermula dari sebuah pengembangan WAN di University of Hawaii pada akhir tahun 1960 yang dikenal dengan naman “ALOHA”. Universitas tersebut memiliki daerah geografis kampus yang luas dan berkeinginan untuk menghubungkan komputer-komputer yang tersebar di kampus tersebut menjadi sebuah jaringan komputer kampus. Proses standardisasi teknologi Ethernet akhirnya disetujui pada tahun 1985 oleh Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE), dengan sebuah standar yang dikenal dengan Project 802. Standar IEEE selanjutnya diadopsi oleh International Organization for Standardization (ISO), sehingga menjadikannya sebuah standar internasional dan mendunia yang ditujukan untuk membentuk jaringan komputer. Karena kesederhanaan dan keandalannya, Ethernet pun dapat bertahan hingga saat ini, dan bahkan menjadi arsitektur jaringan yang paling banyak digunakan.

Jika dilihat dari kecepatannya, Ethernet terbagi menjadi empat jenis :

10 Mbit/detik, yang sering disebut sebagai Ethernet saja (standar yang digunakan: 10Base2, 10Base5, 10BaseT, 10BaseF)

100 Mbit/detik, yang sering disebut sebagai Fast Ethernet (standar yang digunakan: 100BaseFX, 100BaseT, 100BaseT4, 100BaseTX)

1000 Mbit/detik atau 1 Gbit/detik, yang sering disebut sebagai Gigabit Ethernet (standar yang digunakan: 1000BaseCX, 1000BaseLX, 1000BaseSX, 1000BaseT).

10000 Mbit/detik atau 10 Gbit/detik. Standar ini belum banyak diimplementasikan.

7. Audio Codec

Codec adalah istilah dari singkatan “compression/decompression”, atau bisa juga “compressor/decompressor” atau juga “code/decode”. dimana fungsinya adalah untuk mengkompress dan mengekstrak file. Jadi Audio Codec adalah alat untuk mengkompress dan mengekstrak file audio digital yang berfungsi sebagai media untuk dimainkan pada pemutar musik seperti windows media player, real player, dsb.

Kebutuhan codec ini akan timbul saat player kita tidak dapat memainkan sebuah file audio yang memerlukan codec tertentu untuk memainkannya. Windows Media Player 11 mampu memainkan hampir seluruh type file audio dan juga telah mendukung jenis audio codec yang lain. Beberapa jenis audio codec antara lain adalah Apple Lossless, MPEG-4 ALS, Direct Stream Transfer DST, FLAC, LA Lossless Audio, Monkey’s Audio APE, RealAudio Lossless, Windows Media Audio 9 Lossless, dsb.

AC’97 (Audio Codec ’97, juga MC’97 untuk Codec Modem ’97) adalah standar codec audio yang dikembangkan oleh Intel Labs Arsitektur pada tahun 1997. Standar ini digunakan dalam motherboard, modem, dan kartu suara. Komponen audio terintegrasi ke dalam chipset terdiri dari dua kelas komponen: sebuah AC’97 pengendali digital (DC97), yang dibangun ke dalam I / O Controller Hub (ICH) dari chipset, dan AC’97 audio dan codec modem, yang merupakan analog komponen dari arsitektur.

AC’97 mendefinisikan berkualitas tinggi, 16 bit atau 20 bit arsitektur audio dengan dukungan surround sound untuk PC. AC’97 mendukung tingkat 96 kHz sampling pada resolusi 20-bit stereo dan 48 tingkat kHz sampling pada resolusi 20-bit stereo untuk perekaman multichannel dan pemutaran. AC’97 mendefinisikan maksimum 6 channel dari output audio analog.

Pada tahun 2004, Intel merilis penerus Intel High Definition Audio (HD Audio) yang tidak kompatibel dengan AC’97. HD Audio memiliki kemampuan untuk mendefinisikan lebih banyak dari enam AC’97 di saluran output, tetapi dalam prakteknya kebanyakan motherboard memberikan tidak lebih dari 8 saluran.
AC’97 telah memiliki beberapa revisi :

AC’97 sesuai 1.x menunjukan laju sampling operasi tetap 48k (non-set fitur diperpanjang).

AC’97 2.1 compliant menunjukan set fitur diperpanjang audio (variable rate opsional, multichannel, dll).

AC’97 2.2 compliant menunjukkan diperpanjang dukungan audio, ditingkat riset audio, dan opsional S/PDIF

AC’97 2.3 compliant menunjukkan informasi konfigurasi diperpanjang dan opsional jack dukungan pengindraan.

AC ’97 v2.3 memungkinkan Plug and Play audio untuk pengguna akhir. Revisi ini menyediakan sarana untuk audio codec untuk memasok data parametrik tentang antarmuka analog seperti Definition Audio Intel High.

8. PCI (Peripheral Component Interconnect)

PCI berbasis pada local bus yang cepat. Pada perkembangannya, PCI diadopsi menjadi standar industri di bawah administrasi dari PCI Special Interest Group, yang kemudian definisi dari PCI diperluas menjadi konektor standa interface bus /slot ekspansi.PCI mempunyai interface sebesar 64 bit dan mengimpelentasikan lebar jalur 32 bit untuk bus data dan alamat (bandingkan dengan ISA ,16 bit). PCI ialah bus dengan arsitektur sinkronous, yakni bus dimana semua transfer data dijalankan secara relatif bersamaan terhadap pulsa detak sistem. PCI mendukung mekanisme auto-configuration dimana setiap piranti PCI terdapat sekelompok register konfigurasi yang memungkinkan identifikasi/pengenalan akan jenis piranti seperti SCSI , Video, Ethernet dan lainnya.

Mengenai perkembangan PCI dari tahun ketahun, PCI semakin berkembang dengan pesat apalagi sekarang ini yang lebih pasaran kita kenal adalh PCI Exspres yang kualitasnya lebih bagus dari PCI-PCI sebelumnya. PCI keluar pada tahun 1990 berbasis Pentium diterapkan pertama kali oleh Intel. Intel menerbitkan semua patent bagi domain public dan mempromosikan pembuatan himpunan industry, PCI SIG, untuk pembuatan lanjut dan memelihara kompatibilitas spesifikasi PCI. Teernyata PCI dapat diterima secara luas dan penggunaannya pada komputer pribadi, wprkstation semakin meningkat. Pada tahun 1993 PCI 2.0 dapat diterbitkan. Karena spesifikasinya berada didomain public dan didukung oleh industry microprosesor dan peripheral secara luas.

PCI mendukung mekanisme auto-configuration dimana setiap piranti PCI terdapat sekelompok register konfigurasi yang memungkinkan identifikasi/pengenalan akan jenis piranti seperti SCSI , Video, Ethernet dan lainnya. PCI mendukung pemakaian tegangan 5 V dan 3.3 Volt. Namun pin tegangan 3.3 Volt baru dihubungkan ke slot PCI pada komputer keluaran terakhir. PCI local bus adalah independen, dapat digunakan pada berbagai mikroprosesor, bukan hanya pada prosesor INTEL.

Sistem I/O pada Komputer

Menurut Elias M. Awad, komputer adalah alat hitung yang memproses data yang disajikan dalam bentuk data diskret (digital) dan data kontinyu (analog). Selain itu, komputer juga merupakan sebuah alat elektronik yang mampu melaksanakan tugas diantaranya adalah menerima input, memproses input sesuai dengan programnya, menyimpan perintah-perintah dan hasil pengolahan, serta menyediakan output dalam bentuk informasi. Urutan proses kerja dapat dilihat pada Gambar 1.

1. Input, yaitu media yang digunakan untuk memasukkan data ke dalam proses. beberapa hardware yang berfungsi sebagai input antara lain: keyboard, mouse, joystick, tombol start & reset yang ada di front panelcpu, tombol eject pada CD/DVD-Rom, webcam.

2. Proses, yaitu suatu alat yang digunakan untuk memproses data dari Input yang nantinya akan dikeluarkan ke system Output. Proses ini berperan penting dalam system komputer. Media untuk proses yang sudah menjadi system yang utuh Mainboard atau sering disebut Motherboard. Dimana di dalam mainboard ini sudah termasuk di dalamnya prosesor yang berfungsi untuk mengolah data yang terletak di dalam CPU (Central Processing Unit). Ketika menerjemahkan data, prosesor dibantu oleh hardware-hardware lainnya seperti memori RAM (kecepatan membaca data), harddisk (menyimpan data), power supply (memberikan asupan daya listrik kepada hardware-hardware lainnya dalam CPU), VGA (ketika data yang diolah berhubungan dengan grafis), soundcard (berhubungan dengan audio-output), modem (untuk internet), dan lain sebagainya, dimana ketika hardware-hardware tersebut bekerja, semuanya terhubung lewat motherboard.

3.Output, yaitu media keluaran dimana media ini adalah untuk menampilkan hasil data dari proses tersebut. beberapa hardware yang dikategorikan sabagai output adalah sebagai berikut: monitor, speaker, headset, printer, scanner, dan lain sebagainya.

Pada prinsipnya, sebuah sistem komputer terdiri dari 3 bagian utama, yaitu:

CPU

Memori, terdiri dari memori program dan memori data, dan

Perangkat Input/Output

Sistem komputer ini baru akan bekerja apabila ada program komputer yang berisi instruksi yang memerintahkan CPU. secara lebih rinci, cara kerja komputer dapat dilihat seperti pada Gambar 2.

Gambar 2. Cara kerja komputer

Peralatan Input, merupakan perangkat keras komputer yang berfungsi untuk memasukkan data ke dalam memori komputer.

Perantara Input/Output. Untuk melakukan hubungan piranti di luar sistem komputer membutuhkan perantara I/O. Perantara I/O sebagai jembatan penghubung antara mikrokomputer dengan piranti di luar system dapat menerima data dari mikrokomputer dan dapat pula memberi data ke mikrokomputer. Ada dua macam perantara I/O, yaitu piranti untuk hubungan serial (UART - Universal Asynchronous Receiver-Transmitter) dan piranti untuk hubungan paralel (PIO – Paralel Input Output).

Prosesor – CPU (Central Processing Unit), merupakan bagian fungsional yang utama dari sebuah sistem komputer atau sebagai otak dari sebuah komputer. Di dalam CPU inilah smua kerja komputer dilakukan. Hal-hal yang perlu dilakukan CPU adalah: membaca, mengkodekan dan mengeksekusi instruksi program, mengirim data dari dan ke memori, serta ke bagian input/output, merespon interupsi dari luar. Menyediakan clock dan sinyal kontrol kepada sistem.

Prosesor sendiri terdiri dari 3 bagian utama:

Kontrol unit(CU) (merupakan bagian utama dari sebuah prosesor) yang bertugas untuk mengontrol semua perangkat yang terpasang pada komputer, mulai dari input device sampai dengan output device;

Aritmatika dan Logika(ALU) yang merupakan bagian dari prosesor yang memiliki tugas khusus untuk mengolah data aritmatika serta data logika;

Memori Unit merupakan bagian dari prosesor yang berfungsi sebagai unit pendukung dimana perintah-perintah yang sering digunakan oleh prosesor akan disimpan sementara pada bagian ini.

Memori, merupakan alat yang berfungsi sebagai media penyimpanan data pada komputer. Memori terdiri dari 2 macam, yaitu RAM (Random Access Memory) dan ROM (Read Only Memory).

RAM (Random Access Memory) adalah memori yang dapat dibaca atau ditulisi. Data dalam sebuah RAM bersifat volatile, artinya data akan terhapus bila catu daya dihilangkan. Karena sifat RAM hanya digunakan untuk menyimpan data sementara, yang tidak begitu vital saat aliran daya terputus.

ROM (Read Only Memory) adalah memori yang hanya dapat dibaca. Data yang tersimpan dalam ROM bersifat non volatile, artinya data tidak akan terhapus, meskipun catu daya terhapus. Karena sinyalnya maka ROM dipergunakan untuk menyimpan program. Ada beberapa tipe ROM, diantaranya ROM Murni, PROM, dan EPROM. PROM (Programmable ROM) adalah ROM yang dapat diprogram sendiri oleh pemakai.

Instruksi mesin. Sebuah komputer akan bekerja bila mendapat instruksi-instruksi yang dikemas dalam sebuah program. Semua instruksi tersebut diproses oleh komputer di CPU. Mikroprosesor dai CPU hanya akan mengeksekusi instruksi yang dikenali. Instruksi-instruksi ini dikenal sebagai instruksi mesin (machine instruction) atau instruksi komputer (computer instruction). Kumpulan fungsi yang dapat dieksekusi CPU disebut set instruksi (instruction set) CPU. Untuk mengetahui instruksi mesin perlu diketahui:

· Sistem bilangan