Pengelolaan petrangkat
masukan / keluarkan merupakan aspek perancangan sistem operasi yang terluas di
sebabkan sangat beragamnya perangkat dan begitu banyaknya aplikasi dari
perangkat – perangkat itu.
Klasifikasi perangkat I/O
Perangkat I/O dapat dikelompokkan berdasarkan :
a. Sifat aliran datanya, yang terbagi atas :
a.1 Perangkat
berorientasi blok.
Yaitu menyimpan,
menerima, dan mengirim informasi sebagai blok-blok
berukuran tetap yang
berukuran 128 sampai 1024 byte dan memiliki
alamat tersendiri,
sehingga memungkinkan membaca atau menulis blok-
blok secara
independen, yaitu dapat membaca atau menulis sembarang
blok tanpa harus
melewati blok-blok lain. Contoh : disk,tape,CD ROM,
optical disk.
a.2 Perangkat
berorientasi aliran karakter.
Yaitu perangkat yang
menerima, dan mengirimkan aliran karakter tanpa
membentuk suatu
struktur blok. Contoh : terminal, line printer, pita
kertas, kartu-kartu
berlubang, interface jaringan, mouse.
b. Sasaran komunikasi, yang terbagi atas :.
b.1 Perangkat yang
terbaca oleh manusia.
Perangkat yang
digunakan untuk berkomunikasi dengan manusia.
Contoh : VDT (video
display terminal) : monitor, keyboard, mouse.
b.2 Perangkat yang
terbaca oleh mesin.
Perangkat yang
digunakan untuk berkomunikasi dengan perangkat
elektronik.
Contoh : Disk dan
tape, sensor, controller.
b.3 Perangkat komunikasi.
Perangkat yang digunakan
untuk komunikasi dengan perangkat jarak jauh.
Contoh : Modem.
Faktor-faktor yang membedakan antar perangkat :
o Kecepatan transmisi data (data rate).
o Jenis aplikasi yang digunakan.
o Tingkat kerumitan dalam pengendalian.
o Besarnya unit yang ditransfer.
o Representasi atau perwujudan data.
o Kondisi-kondisi kesalahan.
Teknik pemograman perangkat I/O
Terdapat 3 teknik, yaitu :
a. I/O terprogram atau polling system.
Ketika perangkat I/O
menangani permintaan, perangkat men-set bit status
di register status perangkat. Perangkat tidak
memberitahu ke pemroses
saat tugas telah selesai
dilakukan sehingga pemroses harus selalu
memeriksa register
tersebut secara periodik dan melakukan tindakan
berdasar status yang
dibaca. Software pengendali perangkat (driver)
dipemroses harus
mentransfer data ke/dari pengendali. Driver mengekseksui
perintah yang
berkomunikasi dengan pengendali (adapter) di perangkat dan
menunggui sampai operasi
yang dilakukan perangkat selesai.
Driver berisi kumpulan
instruksi :
a.1 Pengendalian.
Berfungsi
mengaktifkan perangkat eksternal dan memberitahu yang
perlu dilakukan.
Contoh : unit tape magnetik diinstruksikan untuk
kembali ke posisi
awal, bergerak ke record berikut, dan sebagainya.
a.2 Pengujian.
Berfungsi memeriksa
status perangkat keras berkaitan dengan perangkat
I/O.
a.3 Pembacaan/penulisan
Berfungsi
membaca/menulis untuk transfer data antara register
pemroses dan
perangkat eksternal.
Masalah utama I/O
terprogram adalah pemroses diboroskan untuk menunggu
dan menjagai operasi I/O.
Diperlukan teknik lain untuk meningkatkan
efisiensi pemroses.
b. I/O dikendalikan interupsi.
Teknik I/O dituntun
interupsi mempunyai mekanisme kerja sebagai berikut :
-Pemroses memberi
instruksi ke perangkat I/O kemudian melanjutkan
melakukan pekerjaan
lainnya.
- Perangkat I/O akan
menginterupsi meminta layanan saat perangkat telah
siap bertukar data
dengan pemroses.
- Saat menerima interupsi
perangkat keras (yang memberitahukan bahwa
perangkat siap
melakukan transfer), pemroses segera mengeksekusi
transfer data.
Keunggulan :
- Pemroses tidak
disibukkan menunggui dan menjaga perangkat I/O untuk
memeriksa status
perangkat.
Kelemahan :
-Rate transfer I/O
dibatasi kecepatan menguji dan melayani operasi
perangkat.
o Pemroses terikat ketat
dalam mengelola transfer I/O. Sejumlah intruksi
harus dieksekusi untuk
tiap transfer I/O.
c. Dengan DMA (direct memory access).
DMA berfungsi membebaskan
pemroses menunggui transfer data yang dilakukan
perangkat I/O. Saat
pemroses ingin membaca atau menulis data, pemroses
memerintahkan DMA
controller dengan mengirim informasi berikut :
·
Perintah
penulisan/pembacaan.
·
Alamat perangkat I/O.
·
Awal lokasi memori yang
ditulis/dibaca.
·
Jumlah word (byte) yang
ditulis/dibaca.
Setelah mengirim
informasi-informasi itu ke DMA controller, pemroses
dapat melanjutkan kerja
lain. Pemroses mendelegasikan operasi I/O ke DMA.
DMA mentransfer seluruh
data yang diminta ke/dari memori secara langsung
tanpa melewati pemroses.
Ketika transfer data selesai, DMA mengirim
sinyal interupsi ke
pemroses. Sehingga pemroses hanya dilibatkan pada
awal dan akhir transfer
data. Operasi transfer antara perangkat dan
memori utama dilakukan
sepenuhnya oleh DMA lepas dari pemroses dan hanya
melakukan interupsi bila
operasi telah selesai.
Keunggulan :
·
Penghematan waktu
pemroses.
·
Peningkatan kinerja I/O.
Evolusi fungsi perangkat I/O
Sistem komputer mengalami peningkatan kompleksitas dan kecanggihan
komponen-komponennya, yang sangat tampak pada fungsi-fungsi I/O
sebagai
berikut :
a. Pemroses mengendalikan perangkat I/O secara langsung.
Masih digunakan sampai
saat ini untuk perangkat sederhana yang
dikendalikan
mikroprosessor sehingga menjadi perangkat berintelijen
(inteligent device).
b. Pemroses dilengkapi pengendali I/O (I/O controller).
Pemroses menggunakan I/O
terpogram tanpa interupsi, sehingga tak perlu
memperhatikan
rincian-rincian spesifik antarmuka perangkat.
c. Perangkat dilengkapi fasilitas interupsi.
Pemroses tidak perlu
menghabiskan waktu menunggu selesainya operasi I/O,
sehingga meningkatkan
efisiensi pemroses.
d. I/O controller mengendalikan memori secara langsung lewat DMA.
Pengendali dapat
memindahkan blok data ke/dari memori tanpa melibatkan
pemroses kecuali diawal
dan akhir transfer.
e. Pengendali I/O menjadi pemroses terpisah.
Pemroses pusat mengendalikan.memerintahkan
pemroses khusus I/O untuk
mengeksekusi program I/O
di memori utama. Pemroses I/O mengambil dan
mengeksekusi
intruksi-intruksi ini tanpa intervensi pemroses pusat.
Dimungkinkan pemroses
pusat menspesifikasikan barisan aktivitas I/O dan
hanya diinterupsi ketika
seluruh barisan intruksi diselesaikan.
f. Pengendali I/O mempunyai memori lokal sendiri.
Perangkat I/O dapat
dikendalikan dengan keterlibatan pemroses pusat yang
minimum.
Arsitektur ini untuk pengendalian komunikasi dengan
terminal-terminal
interaktif. Pemroses I/O mengambil alih kebanyakan tugas yang
melibatkan
pengendalian terminal.
Evolusi bertujuan meminimalkan keterlibatan pemroses pusat,
sehingga
pemroses tidak disibukkan dengan tugas I/O dan dapat meningkatkan
kinerja
sistem.
Prinsip manajemen perangkat I/O
Terdapat dua sasaran perancangan I/O, yaitu :
a. Efisiensi.
Aspek penting karena
operasi I/O sering menimbulkan bottleneck.
b. Generalitas (device independence).
Manajemen perangkat I/O selain
berkaitan dengan simplisitas dan bebas
kesalahan, juga menangani
perangkat secara seragam baik dari cara proses
memandang maupun cara
sistem operasi mengelola perangkat dan operasi I/O.
Software diorganisasikan berlapis. Lapisan bawah berurusan
menyembunyikan
kerumitan perangkat keras untuk lapisan-lapisan lebih atas.
Lapisan lebih
atas berurusan memberi antar muka yang bagus, bersih, nyaman dan
seragam ke
pemakai.
Masalah-masalah manajemen I/O adalah :
a. Penamaan yang seragam (uniform naming).
Nama berkas atau
perangkat adalah string atau integer, tidak bergantung
pada perangkat sama
sekali.
b. Penanganan kesalahan (error handling).
Umumnya penanganan
kesalahan ditangani sedekat mungkin dengan perangkat
keras.
c. Transfer sinkron vs asinkron.
Kebanyakan I/O adalah
asinkron. Pemroses mulai transfer dan mengabaikan
untuk melakukan kerja
lain sampai interupsi tiba. Program pemakai sangat
lebih mudah ditulis jika
operasi I/O berorientasi blok. Setelah perintah
read, program kemudian
ditunda secara otomatis sampai data tersedia di
buffer.
d. Sharable vs dedicated.
Beberapa perangk dapat
dipakai bersama seperti disk, tapi ada juga
perangkat yang hanya satu
pemakai yang dibolehkan memakai pada satu saat.
Contoh : printer.
Hirarki manajemen perangkat
I/O
Hirarki manajemen perangkat I/O :
a. Interrupt handler.
Interupsi harus
disembunyikan agar tidak terlihat rutin berikutnya.
Device driver di blocked
saat perintah I/O diberikan dan menunggu
interupsi. Ketika
interupsi terjadi, prosedur penanganan interupsi
bekerja agar device
driver keluar dari state blocked.
b. Device drivers.
Semua kode bergantung
perangkat ditempatkan di device driver. Tiap device
driver menangani satu
tipe (kelas) perangkat dan bertugas menerima
permintaan abstrak
perangkat lunak device independent diatasnya dan
melakukan layanan
permintaan.
Mekanisme kerja device
driver :
1. Menerjemahkan perintah
abstrak menjadi perintah konkret.
2. Setelah ditentukan perintah yang harus
diberikan ke pengendali, device
driver
mulai menulis ke register-register pengendali perangkat.
3. Setelah operasi
selesai dilakukan perangkat, device driver memeriksa
status
kesalahan yang terjadi.
4.Jika berjalan baik,
device driver melewatkan data ke perangkat lunak
device
independent.
5. Kemudian device driver
melaporkan status operasinya ke pemanggil.
c. Perangkat lunak device independent.
Bertujuan membentuk
fungsi-fungsi I/O yang berlaku untuk semua perangkat
dan memberi antarmuka
seragam ke perangkat lunak tingkat pemakai.
Fungsi-fungsi lain yang
dilakukan :
·
Sebagai interface
seragam untuk seluruh device driver.
·
Penamaan perangkat.
·
Proteksi perangkat.
·
Memberi ukuran blok
perangkat agar bersifat device independent.
·
Melakukan buffering.
·
Alokasi penyimpanan pada
block devices.
·
Alokasi dan pelepasan
dedicated devices.
·
Pelaporan kesalahan.
d. Perangkat lunak level pemakai.
Kebanyakan perangkat
lunak I/O terdapat di sistem operasi. Satu bagian
kecil berisi
pustaka-pustaka yang dikaitkan pada program pemakai dan
berjalan diluar kernel.
System calls I/O umumnya dibuat sebagai prosedur-
prosedur pustaka.
Kumpulan prosedur pustaka I/O merupakan bagian sistem
I/O. Tidak semua perangkat
lunak I/O level pemakai berupa prosedur-
prosedur pustaka.
Kategori penting adalah sistem spooling. Spooling
adalah cara khusus
berurusan dengan perangkat I/O yang harus
didedikasikan pada sistem
multiprogramming.
Buffering I/O
Buffering adalah melembutkan lonjakan-lonjakan kebutuhan
pengaksesan I/O,
sehingga meningkatkan efisiensi dan kinerja sistem operasi.
Terdapat beragam cara buffering, antar lain :
a. Single buffering.
Merupakan teknik paling
sederhana. Ketika proses memberi perintah untuk
perangkat I/O, sistem
operasi menyediakan buffer memori utama sistem
untuk operasi.
Untuk perangkat
berorientasi blok.
Transfer masukan dibuat
ke buffer sistem. Ketika transfer selesai,
proses memindahkan blok
ke ruang pemakai dan segera meminta blok lain.
Teknik ini disebut
reading ahead atau anticipated input. Teknik ini
dilakukan dengan harapan
blok akan segera diperlukan. Untuk banyak tipe
komputasi, asumsi ini
berlaku. Hanya di akhir pemrosesan maka blok yang
dibaca tidak diperlukan.
Keunggulan :
Pendekatan in umumnya
meningkatkan kecepatan dibanding tanpa buffering.
Proses pemakai dapat
memproses blok data sementara blok berikutnya sedang
dibaca. Sistem operasi
dapat menswap keluar proses karena operasi
masukan berada di memori
sistem bukan memori proses pemakai.
Kelemahan :
1. Merumitkan sistem
operasi karena harus mencatat pemberian buffer-buffer
sistem ke proses
pemakai.
2. Logika swapping juga
dipengaruhi. Jika operasi I/O melibatkan disk
untuk swapping, maka
membuat antrian penulisan ke disk yang sama yang
digunakan untuk swap
out proses. Untuk menswap proses dan melepas
memori utama tidak dapat dimulai sampai operasi I/O
selesai, dimana
waktu swapping ke disk
tidak bagus untuk dilaksanakan.
Buffering keluaran serupa
buffering masukan. Ketika data transmisi, data
lebih dulu dikopi dari
ruang pemakai ke buffer sistem. Proses pengirim
menjadi bebas untuk
melanjutkan eksekusi berikutnya atau di swap ke disk
jika perlu.
Untuk perangkat
berorientasi aliran karakter.
Single buffering dapat
diterapkan dengan dua mode, yaitu :
1. Mode line at a time.
Cocok untuk terminal
mode gulung (scroll terminal atau dumb terminal).
Masukan pemakai adalah
satu baris per waktu dengan enter menandai akhir
baris. Keluaran
terminal juga serupa, yaitu satu baris per waktu.
Contoh mode ini adalah
printer.
Buffer digunakan untuk
menyimpan satu baris tunggal. Proses pemakai
ditunda selama masukan,
menunggu kedatangan satu baris seluruhnya.
Untuk keluaran, proses
pemakai menempatkan satu baris keluaran pada
buffer dan melanjutkan
pemrosesan. Proses tidak perlu suspend kecuali
bila baris kedua
dikirim sebelum buffer dikosongkan.
2. Mode byte at a time.
Operasi ini cocok untuk
terminal mode form, dimana tiap ketikan adalah
penting dan untuk
peripheral lain seperti sensor dan pengendali.
b. Double buffering.
Peningkatan dapat dibuat
dengan dua buffer sistem.Proses dapat ditransfer
ke/dari satu buffer
sementara sistem operasi mengosongkan (atau mengisi)
buffer lain. Teknik ini
disebut double buffering atau buffer swapping.
Double buffering menjamin
proses tidak menunggu operasi I/O. Peningkatan
ini harus dibayar dengan
peningkatan kompleksitas. Untuk berorientasi
aliran karakter, double
buffering mempunyai 2 mode alternatif, yaitu :
1. Mode line at a time.
Proses pemakai tidak
perlu ditunda untuk I/O kecuali proses secepatnya
mengosongkan buffer
ganda.
2. Mode byte at a time.
Buffer ganda tidak
memberi keunggulan berarti atas buffer tunggal.
Double buffering
mengikuti model producer-consumer.
c. Circular buffering.
Seharusnya melembutkan
aliran data antara perangkat I/O dan proses.
Jika kinerja proses
tertentu menjadi fokus kita, maka kita ingin agar
operasi I/O mengikuti
proses. Double buffering tidak mencukupi jika
proses melakukan operasi
I/O yang berturutan dengan cepat. Masalah
sering dapat dihindari
denga menggunakan lebih dari dua buffer. Ketika
lebih dari dua buffer
yang digunakan, kumpulan buffer itu sendiri diacu
sebagai circulat buffer.
Tiap buffer individu adalah satu unit di
circular buffer.
a. Disk.
Perangkat keras dan
parameter kinerja disk.
Disk diorganisasikan
menjadi silinder-silinder dengan tiap permukaan
terdapat head yang
ditumpuk secara vertical. Track terbagi menjadi
sektor-sektor.
Waktu yang dibutuhkan
untuk membaca dan menulis disk dipengaruhi oleh :
1. Waktu pencarian (seek
time).
Merupakan faktor yang
dominan. Waktu yang diperlukan untuk sampai ke
posisi track yang
dituju, yaitu : S = Sc + di , dimana :
Sc adalah waktu
penyalaan awal (initial startup time).
d adalah waktu yang
bergerak antar-antar track.
i adalah jarak yang
ditempuh (dalam ukuran ruang antar track).
Untuk track terdekat,
S1 = Sc + d lebih kecil dibanding waktu yang
diperlukan untuk satu
putaran.Untuk memudahkan perhitungan maka
dipakai s
rata-rata,yaitu :
j-1
S = å Si pdi,
i=1
Si adalah waktu tempuh
untuk jarak ke-1.
Pdi adalah probabilitas
menempuh jarak ke-1.
Seek time rata-rata
biasanya diinformasikan oleh pabrik pembuat.
2. Waktu rotasi
(rotational latency).
Waktu yang diperlukan
mekanisme akses mencapai blok yang diinginkan.
Rumus untuk mendapatkan
r adalah :
R=1/2*((60*1000)/rpm).
Rpm atau jumlah putaran
permenit, biasa diinformasikan oleh pabrik
pembuat.
3. Waktu transfer (t).
Tergantung pada
kecepatan rotasi dan kepadatan rekaman. Transfer rate
(t) adalah kecepatan
transfer data sesaat, data ini diberikan oleh
pembuat. Maka dapat
dihitung :
a. Waktu transfer per
rekord (TR, record transfer time).
TR (waktu untuk
transfer rekord dengan panjang rekord, R), yaitu :
TR=R/t.
b. Waktu transfer per
blok (btt).
Bit (block transfer
time,waktu yang diperlukan untuk transfer 1 blok),
yaitu : btt=B/t.
3. Bulk transfer time (t').
Didalam kasus
pembacaan/penulisan secara sekuens besar maka harus
melewati gap dan
daerah-daerah bukan data. Pada akhir tiap silinder,
seek akan terjadi dan
selama seek time, tidak ada data yang
ditransfer.
Untuk keperluan
didefinisikan bulk transfer time (t'), yaitu :
t'=(R)/(((R+W)/t)+s'),
dimana :
R adalah ukuran rekord.
W adalah ruang yang
disiakan.
s' adalah seek time
untuk sekuen.
t adalah transfer mode.
Algoritma penjadwalan
disk
Pada sistem
multiprogramming, banyak proses yang melakukan permintaan
membaca dan menulis
rekord-rekord disk. Proses-proses membuat permintaan-
permintaan lebih cepat
dibanding yang dapat dilayani disk, membentuk
antrian permintaan
layanan disk. Diperlukan penjadwalan disk agar
memperoleh kinerja yang
optimal.
Terdapat dua tipe
penjadwalan disk, yaitu :
1. Optimasi seek.
2. Optimasi rotasi
(rotational latency).
Karena waktu seek lebih
tinggi satu orde dibanding waktu rotasi, maka
kebanyakan algoritma
penjadwalan berkonsentrasi meminimumkan seek kumpulan
atau antrian permintaan
layanan disk. Meminimumkan latency biasanya
berdampak kecil pada
kinerja seluruh sistem. Penjadwalan disk melibatkan
pemeriksaan terhadap
permintaan-permintaan yang belum dilayani untuk
menentukan cara paling
efisien melayani permintaan-permintaan. Penjadwal
disk memeriksa hubungan
posisi diantara permintaan-permintaan. Antrian
permintaan disusun
kembali sehingga permintaan-permintaan akan dilayani
dengan pergerakan mekanis
minimum.
Beberapa kriteria
penjadwalan disk, yaitu :
·
Throughput, yaitu
berusaha memaksimumkan.
·
Waktu tanggap rata-rata,
nilai ini diusahakan minimum.
·
Variansi waktu tanggap,
diusahakan minimum.
Beberapa algoritma
penjadwalan disk, antara lain :
1.First come first serve
(FCFS).
Disk driver melayani
satu permintaan sesuai urutan kedatangannya,
merupakan metode yang
adil. Saat rate permintaan sangat berat, FCFS
dapat menghasilkan
waktu tunggu sangat panjang. Dengan FCFS, sangat
sedikit usaha optimasi
waktu seek. FCFS dapat menyebabkan banyak waktu
untuk seek silinder
yang paling dalam ke silinder paling luar.
Ketika
permintaan-permintaan terdistribusi seragam pada permukaan-
permukaan disk,
penjadwalan FCFS menghasilkan pola seek yang acak. FCFS
mengabaikan
keterhubungan posisi diantara permintaan-permintaan yang
menunggu di antrian.
FCFS tidak membuat upaya optimasi pola seek.
FCFS dapat diterima ketika beban disk masih
ringan, tetapi begitu beban
tumbuh cenderung
menjenuhi perangkat dan menyebabkan waktu tanggap
membesar.
2. Shortest seek first (SSF).
Algoritma ini melayani
permintaan seek track terdekat dari track dimana
head berada.
Kekurangan : lengan
disk akan berkutat ditengah disk. Permintaan di
daerah ekstrim
(pinggir) akan menunggu sampai fluktuasi statistik
menyebabkan tidak ada
permintaan track-track tengah. Terdapat konflik
antara meminimalkan
waktu tanggao dengan fairness (adil).
3. Elevator (SCAN).
Yaitu head bergerak
searah sampai tidak ada permintaan ke arah itu,
kemudian berbalik arah.
Diperlukan bit tambahan untuk mencatat arah
gerak head. Kebaikan :
batas atas jumlah gerak adalah tetap yaitu dua
kali jumlah silinder.
4. Elevator dimodifikasi (C-SCAN).
Lengan head hanya
bergerak searah, setiap kali mencapai silinder
tertinggi, maka head
akan bergerak ke silinder terendah dan dilanjutkan
terus head bergerak
searah. Ada kontroller yang dapat mengetahui pada
track mana ia berada,
dengan ini dapat dibuat optimasi untuk mencari
sektor yang ada pada
track tersebut.
5. N-step scan.
Lengan disk bergerak maju
mundur seperti algoritma SCAN, tapi dengan
semua permintaan yang
tiba selama menyapu dalam satu arah dikumpulkan
dulu dan disusun
kembali agar layanan optimal selama penyapuan balik.
6.Exchenbach scheme.
Pergerakan lengan disk
sirkular seperti C-SCAN, tapi dengan beberapa
kekecualian penting
setiap silinder dilayani tepat satu track informasi
baik terdapat
permintaan atau tidak untuk silinder itu. Permintaan-
permintaan disusun
untuk layanan dalam silinder itu untuk mendapatkan
keunggulan posisi
secara rotasi (agar dapat diterapkan optimasi rotasi),
tapi jika terdapat dua
permintaan dengan sektor-sektor yang overlap dalam
satu silinder, hanya
satu permintaan yang dilayani pada satu kesempatan.
Penanganan masalah operasi disk
Beberapa tipe kesalahan
saat operasi disk dikategorikan sebagai berikut :
a. Programming error.
Kesalahan disebabkan
programming. Driver memerintahkan mencari track,
membaca sektor,
menggunakan head atau mentransfer ke atau dari memori
yang tak ada.
Biasanya tiap controller memeriksa parameter sehingga
tidak melakukan
operasi yang tak valid. Kesalahan ini seharusnya
tidak pernah ada.
b. Transient checksum
error.
Kesalahan disebabkan
adanya debu diantara head dengan permukaan disk.
Untuk mengeliminasi
kesalahan ini maka dilakukan pengulangan operasi
pada disk.
c. Permanent checksum
error.
Kesalahan disebabkan
kerusakan disk.
d. Seek error.
Kesalahan ini
ditanggulangi dengan mengkalibrasi disk supaya berfungsi
kembali.
e. Controller error.
Kesalahan ini
ditanggulangi dengan menukar pengendali yang salah
dengan pengendali
yang baru.
f. Track at time
caching.
Kontroller mempunyai
memori untuk menyimpan informasi track dimana
ia berada, permintaan
pembacaan blok track dilakukan tanpa pergerakan
mekanik.
b. Clock
Perangkat keras clock.
Komputer dilengkapi
dengan RTC (real time clock). Tipe perangkat clock,
terdiri dari :
1. Clock yang ditimbulkan
impulse tegangan listrik.
Clock in menginterupsi
50-60 interupt tiap detik sesuai dengan
frekuensi listrik.
2. Programmable interval
timer (PIT).
Clock ini terdiri dari
crystal oscilator, counter, dan holding register.
Dua keunggulan PIT,
yaitu :
- Mempunyai akurasi
tinggi.
- Frekuensi interupsi
dapat diatur secara perangkat lunak.
Dengan crystal
oscilator 2 MHz, menggunakan 16 bit holding registe,
interupsi yang
terjadi dapat diatur antara 1 ms sampai 65.536 ms.
PIT biasa digunakan
sebagai :
·
Waktu sistem.
·
Pembangkit band rate.
·
Penghitung kejadian.
·
Pembangkit musik.
·
Dan diberagam aplikasi
yang memerlukan pewaktuan.
Ketika digunakan untuk
pewaktuan PIT menghasilkan interupsi secara
periodik. PIT bekerja
dengan menghitung pulsa eksternal yang diberikan
crystal oscilator.
Keluaran PIT berupa pulsa yang diteruskan secara
langsung ke
IRQm(Interupt Request) sehingga menimbulkan interupsi ke
pemroses. Periode waktu
antara dua interupsi timer berturutan dapat
diprogram dengan
memasukkan nilai ke holding register. Interval
interupsi mempunyai
rumus sebagai berikut :
Interval = (periode clock)
x (nilai holding register).
Contoh :
Dikehendaki interval
pewaktuan setiap 10 ms.
Frekuensi crystal
oscilator adalah 2 MHz.
Berapa nilai yang harus
dimasukkan ke holding register ?
Perhitungan :
Periode clock =
1/(2x106) = 0.5 x 10-6 = 0,5mms.
Nilai yang harus
diberikan ke holding register = (10x10-3)/(0.5x10-6)=
20x103.
Agar PIT menimbulkan
interupsi dengan waktu interval 10 ms, maka
holding register diset
dengan nilai 20.000.
Metode pemrograman PIT.
Terdapat dua mode
pemograman PIT, yaitu :
1. One shot mode.
Setiap kali PIT
diinisialisasi maka dikopikan nilai holding register
ke counter.Counter
diturunkan setiap terjadi pulsa crystal oscilator.
Ketika counter
bernilai 0, PIT membuat interupsi ke pemroses dan
berhenti. PIT
menunggu diinisialisasi secara eksplisit oleh
perangkat lunak.
Mode ini hanya untuk menghasilkan satu kejadian
tunggal, diperlukan
ketika clock diaktifkan berdasarkan kejadian.
2. Square wave mode.
Sesudah counter
mencapai 0 maka menyebabkan interupsi ke pemroses.
Holding register
dikopikan secara otomatis ke counter dan seluruh
proses diulangi lagi
sampai tak berhingga. Periode ini disebut clock
ticks. Mode ini
untuk menghasilkan kejadian-kejadian interupsi timer
secara periodik,
dilakukan secara otomatis tanpa melibatkan pemroses
(perangkat lunak
untuk inisialisasi kembali). Biasanya chip berisi
dua atau tiga PIT
independen dan mempunyai banyak option pemrograman
(seperti menghitung
keatas, pematian interupsi, dan sebagainya).
Perangkat lunak clock.
Beberapa fungsi clock
disistem operasi, antara lain :
1. Mengelola waktu dan
tanggal (waktu nyata).
Tekniknya adalah
counter dinaikkan setiap terjadi clock tick.
Teknik ini
bermasalah karena keterbatasan jumlah bit counter.
Counter berukuran 32
bit akan overflow setelah 2 tahun bila clock
ratenya bernilai
60Hz, solusinya adalah :
·
Menggunakan counter 64
bit.
·
Waktu dihitung dalam
detik bukan dalam clock tick.
·
Waktu dihitung relatif
dengan saat komputer dihidupkan.
2. Mencegah proses
berjalan lebih dari waktu yang ditetapkan.
Setiap kali proses
dimulai, penjadwal inisialisasi counter dalam
hitungan clock
ticks. Setiap kali terjadi clock ticks, counter
diturunkan. Saat
counter mencapai 0 maka penjadwal mengalihkan
pemroses ke proses
lain.
3. Menghitung penggunaan
pemroses (CPU).
Bila dikehendaki
penghitungan dengan akurasi tinggi maka dilakukan
dengan menggunakan
timer kedua. Timer kedua terpisah dari timer
sistem utama. Begitu
proses dimulai, timer diaktifkan, saat proses
berhenti maka timer
dibaca. Timer menunjukkan lama waktu yang telah
digunakan proses.
Akurasi rendah dapat diperoleh dengan mengelola
pointer ke tabel
proses dan counter global.
4. Menangani system
call alarm yang dibuat proses pemakai.
Mensimulasi banyak
clock dengan membuat senarai semua permintaan
clock, terurut
berdasar waktu. Isinya adalah jumlah clock ticks
setelah signal
proses sebelumnya.
5. Mengerjakan
profiling, monitoring dan pengumpulan statistik.
Untuk membuat data
statistik kegiatan komputer.
c. RAM Disk.
Adalah perangkat disk
yang disimulasikan pada memori akses acak (RAM).
RAM disk sepenuhnya
mengeliminasi waktu tunda yang disebabkan pergerakan
mekanis dalam seek dan
rotasi. Kegunaannya untuk aplikasi yang memerlukan
kinerja disk yang tinggi.
Perangkat blok mempunyai dua perintah, yaitu
membaca dan menulis blok.
Normalnya blok-blok disimpan di disk berputar
yang memerlukan mekanisme
fisik.
Gagasannya adalah meniru
perangkat dengan mengalokasikan terlebih satu
bagian memori utama untuk
menyimpan blok-blok data. Keunggulan :
berkecepatan tinggi
karena pengaksesan sesaat (tidak ada waktu tunda
seek dan rotational
latency), sangat baik untuk menyimpan program atau
data yang sering diakses.
Memori utama dibagi menjadi n blok berukuran
sama, bergantung banyak
memori yang dialokasikan. Ketika driver untuk
RAM disk menerima
perintah membaca atau menulis suatu blok, driver
tinggal menghitung dimana
lokasi memori tempat blok berada kemudian
membaca atau
menuliskannya.
Post a Comment