RAID (Redundant Array Independent Disk)

A. Pengertian RAID
           
RAID, singkatan dari Redundant Array of Independent Disk merujuk kepada sebuah teknologi di dalam penyimpanan data komputer yang digunakan untuk mengimplementasikan fitur toleransi kesalahan pada media penyimpanan komputer (terutama hard disk) dengan menggunakan cara redundansi (penumpukan) data, baik itu dengan menggunakan perangkat lunak, maupun unit perangkat keras RAID terpisah.
Kata “RAID” juga memiliki beberapa singkatan Redundant Array of Inexpensive Disks, Redundant Array of Independent Drives, dan juga Redundant Array of Inexpensive Drives. Teknologi ini membagi atau mereplikasi data ke dalam beberapa hard disk terpisah. RAID didesain untuk meningkatkan keandalan data dan meningkatkan kinerja I/O dari hard disk.
RAID merupakan organisasi disk memori yang mampu menangani beberapa disk dengan sistem akses paralel dan redudansi ditambahkan untuk meningkatkan reliabilitas. Kerja paralel ini menghasilkan resultan kecepatan disk yang lebih cepat.



B. Konsep RAID

 Sejak pertama kali diperkenalkan, RAID dibagi ke dalam beberapa skema, yang disebut dengan “RAID Level“. Pada awalnya, ada lima buah RAID level yang pertama kali dikonsepkan, tetapi seiring dengan waktu, level-level tersebut berevolusi, yakni dengan menggabungkan beberapa level yang berbeda dan juga mengimplementasikan beberapa level proprietary yang tidak menjadi standar RAID.
RAID  menggabungkan beberapa hard disk fisik ke dalam sebuah unit logis penyimpanan, dengan menggunakan perangkat lunak atau perangkat keras khusus.
Solusi perangkat keras umumnya didesain untuk mendukung penggunaan beberapa hard disk secara sekaligus, dan sistem operasi tidak perlu mengetahui bagaimana cara kerja skema RAID tersebut. Sementara itu, solusi perangkat lunak umumnya diimplementasikan di dalam level sistem operasi, dan tentu saja menjadikan beberapa hard disk menjadi sebuah kesatuan logis yang digunakan untuk melakukan penyimpanan.
Ada beberapa konsep kunci di dalam RAID: mirroring (penyalinan data ke lebih dari satu buah hard disk), striping (pemecahan data ke beberapa hard disk) dan juga koreksi kesalahan, di mana redundansi data disimpan untuk mengizinkan kesalahan dan masalah untuk dapat dideteksi dan mungkin dikoreksi (lebih umum disebut sebagai teknik fault tolerance/toleransi kesalahan).
Level-level RAID yang berbeda tersebut menggunakan salah satu atau beberapa teknik yang disebutkan di atas, tergantung dari kebutuhan sistem. Tujuan utama penggunaan RAID adalah untuk meningkatkan keandalan/reliabilitas yang sangat penting untuk melindungi informasi yang sangat kritis untuk beberapa lahan bisnis, seperti halnya basis data, atau bahkan meningkatkan kinerja, yang sangat penting untuk beberapa pekerjaan, seperti halnya untuk menyajikan video on demand ke banyak penonton secara sekaligus.
Konfigurasi RAID yang berbeda-beda akan memiliki pengaruh yang berbeda pula pada keandalan dan juga kinerja. Masalah yang mungkin terjadi saat menggunakan banyak disk adalah salah satunya akan mengalami kesalahan, tapi dengan menggunakan teknik pengecekan kesalahan, sistem komputer secara keseluruhan dibuat lebih andal dengan melakukan reparasi terhadap kesalahan tersebut dan akhirnya “selamat” dari kerusakan yang fatal.
Teknik mirroring dapat meningkatkan proses pembacaan data mengingat sebuah sistem yang menggunakannya mampu membaca data dari dua disk atau lebih, tapi saat untuk menulis kinerjanya akan lebih buruk, karena memang data yang sama akan dituliskan pada beberapa hard disk yang tergabung ke dalam larik tersebut.

Teknik striping, bisa meningkatkan performa, yang mengizinkan sekumpulan data dibaca dari beberapa hard disk secara sekaligus pada satu waktu, akan tetapi bila satu hard disk mengalami kegagalan, maka keseluruhan hard disk akan mengalami inkonsistensi.

Teknik pengecekan kesalahan / koreksi kesalahan juga pada umumnya akan menurunkan kinerja sistem, karena data harus dibaca dari beberapa tempat dan juga harus dibandingkan dengan checksum yang ada. Maka, desain sistem RAID harus mempertimbangkan kebutuhan sistem secara keseluruhan, sehingga perencanaan dan pengetahuan yang baik dari seorang administrator jaringan sangatlah dibutuhkan. Larik-larik RAID modern umumnya menyediakan fasilitas bagi para penggunanya untuk memilih konfigurasi yang diinginkan dan tentunya sesuai dengan kebutuhan.

Beberapa sistem RAID dapat didesain untuk terus berjalan, meskipun terjadi kegagalan. Beberapa hard disk yang mengalami kegagalan tersebut dapat diganti saat sistem menyala (hot-swap) dan data dapat diperbaiki secara otomatis. Sistem lainnya mungkin mengharuskan shutdown ketika data sedang diperbaiki. Karenanya, RAID sering digunakan dalam sistem-sistem yang harus selalu on-line, yang selalu tersedia (highly available), dengan waktu down-time yang, sebisa mungkin, hanya beberapa saat saja.

C. Struktur RAID

          Disk memiliki resiko untuk mengalami kerusakan. Kerusakan ini dapat berakibat turunnya kinerja atau pun hilangnya data. Meski pun terdapat backup data, tetap saja ada kemungkinan data yang hilang karena adanya perubahan setelah terakhir kali data di-backup. Karenanya reliabilitas dari suatu disk harus dapat terus ditingkatkan.
Berbagai macam cara dilakukan untuk meningkatkan kinerja dan juga reliabilitas dari disk. Biasanya untuk meningkatkan kinerja, dilibatkan banyak disk sebagai satu unit penyimpanan. Tiap-tiap blok data dipecah ke dalam beberapa subblok, dan dibagi-bagi ke dalam disk-disk tersebut. Ketika mengirim data disk-disk tersebut bekerja secara paralel, sehingga dapat meningkatkan kecepatan transfer dalam membaca atau menulis data.
Ditambah dengan sinkronisasi pada rotasi masing-masing disk, maka kinerja dari disk dapat ditingkatkan. Cara ini dikenal sebagai RAID. Selain masalah kinerja RAID juga dapat meningkatkan realibilitas dari disk dengan jalan melakukan redundansi data.

 Tiga karakteristik umum dari RAID ini, yaitu :
1.RAID adalah sekumpulan disk drive yang dianggap sebagai sistem tunggal disk.
2.Data didistribusikan ke drive fisik array.
3.Kapasitas redunant disk digunakan untuk menyimpan informasi paritas, yang menjamin recoveribility data ketika terjadi masalah atau kegagalan disk.
Jadi, RAID merupakan salah satu jawaban masalah kesenjangan kecepatan disk memori dengan CPU dengan cara menggantikan disk berkapasitas besar dengan sejumlah disk-disk berkapasitas kecil dan mendistribusikan data pada disk-disk tersebut sedemikian rupa sehingga nantinya dapat dibaca kembali.

D. Level – level Raid

RAID dapat dibagi menjadi 8 level yang berbeda, yaitu level 0, level 1, level 2, level 3, level 4, level 5, level 6, level 0+1 dan 1+0. Setiap level tersebut memiliki kelebihan dan kekurangannya. :  Berikut level – level RAID :

a.       RAID level 0

    RAID level 0 menggunakan kumpulan disk dengan striping pada level blok, tanpa redundansi. Jadi hanya menyimpan melakukan striping blok data ke dalam beberapa disk. Level ini sebenarnya tidak termasuk ke dalam kelompok RAID karena tidak menggunakan redundansi untuk peningkatan kinerjanya.

b.      RAID level 1

    RAID level 1 ini merupakan disk mirroring, menduplikat setiap disk. Cara ini dapat meningkatkan kinerja disk, tetapi jumlah disk yang dibutuhkan menjadi dua kali lipat, sehingga biayanya menjadi sangat mahal. Pada level 1 (disk duplexing dan disk mirroring) data pada suatu partisi hard disk disalin ke sebuah partisi di hard disk yang lain sehingga bila salah satu rusak , masih tersedia salinannya di partisi mirror.

c.       RAID level 2

RAID level 2 ini merupakan pengorganisasian dengan error-correcting-code (ECC).Jadi, jika salah satu bit pada data berubah, paritas berubah dan tidak sesuai dengan paritas bit yang tersimpan. Dengan demikian, apabila terjadi kegagalan pada salah satu disk, data dapat dibentuk kembali dengan membaca error-correction bit pada disk lain. \


d.      RAID level 3

RAID level 3 merupakan pengorganisasian dengan paritas bit interleaved. Pengorganisasian ini hampir sama dengan RAID level 2, perbedaannya adalah RAID Level 3 ini hanya memerlukan sebuah disk redundan, berapapun jumlah kumpulan disk-nya. Jadi tidak menggunakan ECC, melainkan hanya menggunakan sebuah bit paritas untuk sekumpulan bit yang mempunyai posisi yang sama pada setiap disk yang berisi data. Selain itu juga menggunakan data striping dan mengakses disk-disk secara paralel.

e.      RAID level 4

RAID level 4 merupakan pengorganisasian dengan paritas blok interleaved, yaitu menggunakan striping data pada level blok, menyimpan sebuah paritas blok pada sebuah disk yang terpisah untuk setiap blok data pada disk-disk lain yang bersesuaian. Jika sebuah disk gagal, blok paritas tersebut dapat digunakan untuk membentuk kembali blok-blok data pada disk yang gagal tadi. Kecepatan transfer untuk membaca data tinggi, karena setiap disk-disk data dapat diakses secara paralel.



f.        RAID level 5

RAID level 5 merupakan pengorganisasian dengan paritas blok interleaved tersebar. Data dan paritas disebar pada semua disk termasuk sebuah disk tambahan. Pada setiap blok, salah satu dari disk menyimpan paritas dan disk yang lainnya menyimpan data.Sebuah paritas blok tidak menyimpan paritas untuk blok data pada disk yang sama, karena kegagalan sebuah disk akan menyebabkan data hilang bersama dengan paritasnya dan data tersebut tidak dapat diperbaiki. Penyebaran paritas pada setiap disk ini menghindari penggunaan berlebihan dari sebuah paritas disk seperti pada RAID level 4.

g.       RAID level 6

RAID level 6 disebut juga redundansi P+Q, seperti RAID level 5, tetapi menyimpan informasi redundan tambahan untuk mengantisipasi kegagalan dari beberapa disk sekaligus. RAID level 6 melakukan dua perhitungan paritas yang berbeda, kemudian disimpan di dalam blok-blok yang terpisah pada disk-disk yang berbeda. Keuntungan dari RAID level 6 ini adalah kehandalan data yang sangat tinggi, karena untuk menyebabkan data hilang, kegagalan harus terjadi pada tiga buah disk dalam interval rata-rata untuk perbaikan data (Mean Time To Repair atau MTTR). Kerugiannya yaitu penalti waktu pada saat penulisan data, karena setiap penulisan yang dilakukan akan mempengaruhi dua buah paritas blok.

h.      RAID level 1+0

Kombinasi lainnya yaitu RAID 1+0, di mana disk-disk di-mirror secara berpasangan, dan kemudian hasil pasangan mirrornya di-strip. RAID 1+0 ini mempunyai keuntungan lebih dibandingkan dengan RAID 0+1. Sebagai contoh, jika sebuah disk gagal pada RAID 0+1, seluruh strip-nya tidak dapat diakses, hanya sebagian strip saja yang dapat diakses, sedangkan pada RAID 1+0, disk yang gagal tersebut tidak dapat diakses, tetapi pasangan mirror-nya masih dapat diakses, yaitu disk-disk selain dari disk yang gagal.


i.         RAID level 0 + 1

RAID level 0+1 ini merupakan kombinasi dari RAID level 0 dan 1. RAID level 0 memiliki kinerja yang baik, sedangkan RAID level 1 memiliki kehandalan. Namun, dalam kenyataannya kedua hal ini sama pentingnya. Dalam RAID 0+1, sekumpulan disk di-strip, kemudian strip tersebut di-mirror ke disk-disk yang lain, menghasilkan strip-strip data yang sama.



Link Download PDF :
https://drive.google.com/open?id=0B6RNZhBuVsSuSlFGZ3VqMGhUZFU

Read more ...

Memory Eksternal

Memori eksternal adalah perangkat keras untuk melakukan operasi penulisan, pembacaan dan penyimpanan data, di luar komponen utama yang telah disebutkan di atas. Contoh dari memori eksternal adalah floppy disk, harddisk,  CD-ROM, DVD. Hampir semua memori eksternal yang banyak dipakai belakangan ini berbentuk disk/piringan sehingga operasi data dilakukan dengan perputaran piringan tersebut. Dari perputaran ini, dikenal satuan rotasi piringan yang disebut RPM (Rotation Per Minute). Makin cepat perputaran, waktu akses pun semakin cepat,namu makin besar juga tekanan terhadap piringan sehingga makin besar panas yang dihasilkan. Untuk media berkapasitas besar dikenal beberapa sitem yang ukuran RPM nya sebagai berikut
·       3600 RPM Pre-IDE
·       5200 RPM IDE
·       5400 RPM IDE/SCSI
·       7200 RPM IDE/SCSI
·       10000 RPM SCSI
Setiap memori eksternal memiliki alat baca dan tulis yang disebut head (pada harddisk) dan side (pada floppy). Tiap piringan memiliki dua sisi head/side, yaitu sisi 0 dan sisi 1. Setiap head/side dibagi menjadi lingkaran lingkaran konsentris yang disebut track. Kumpulan track yang sama dari seluruh head yang ada disebut cylinder. Suatu  track dibagi lagi menjadi daerah-daerah  lebih kecil yang disebut sector. Beberapa jenis penyimpan eksternal mendukung operasi baca dan tulis. Hard disk dan disket merupakan contoh penyimpan eksternal seperti itu. Namun ada juga penyimpan eksternal yang hanya bisa ditulis sekali misalnya  CD-WORM.
Peranti penyimpanan eksternal sebenarnya mencakup dua bagian, yaitu media tempat penyimpanan itu sendiri dan peranti untuk membaca atau menulis ke media tersebut. Peranti untuk membaca atau menulis ini disebut drive. sebagai contoh, media floppy disk memerlukan peranti floppy disk drive.

Jenis-Jenis Penyimpanan Eksternal

1. Pita Magnetik

            Media penyimpanan pita magnetik (magnetik tape) terbuat dari bahan  magnetik yang dilapiskan pada plasik, seperti pada pita kaset. Data pada pita megnetik direkam secara berurutan dengan menggunakan drive yang khusus untuk masing-masing jenis. Karena perekaman dilakukan secara sekuensil, maka untuk mengakses data yang kebetulan terletak di tengah, drive terpaksa harus memutar gulungan pita, hingga head mencapai tempat data tersebut. Hal ini membutuhkan waktu yang relatif lama.
Walaupun begitu, teknologi pita megnetik masih banyak digunakan sebagai sarana backup data atau pengarsipan. Pertama, karena pita magnetik merupakan peranti yang pertama kali muncul untuk mem-backup data sehingga orang terbiasa menggunakannya. Kedua, pita magnetik masih banyak digunakan mengingat kepasitasnya yang sangat besar dibanding dengan peranti penyimpan yang lain. Kapasitas penyimpanan pita magnetik saat ini mencapai 66 gigabyte dan dapat dikompresi sehingga menjadi ratusan gigabyte. Kecepatan putarnya pun bertambah tinggi dibanding masa lalu sehingga pengaksesan data dapat dilakukan lebih cepat.  Pita magnetik dibedakan menjadi 2 yaitu reel tape dantape cartridge.
1.        Reel tape merupakan pita magnetik yang digulung dalam wadah berbentuk lingkaran.
2.        Tape cartridge  merupakan berbentuk seperti kaset video atau bahkan ada yang seperti kaset.

Jenis teknologi yang dipergunakan pada pita magnetik beraneka ragam. Beberapa contohnya adalah sebagai berikut:
•        QIC
Adalah singkatan dari quater-inch-tape yang berfungsi untuk menyimpan data telekomunikasi. QIC memiliki 72 track dan maksimal 144 track dengan kemampuan merekam 10-13GB.

•        Travan
Travan dengan format TR-5 memiliki 108 track. Kemampuan penyimpanan sebesar 10GB/20GB. Kecepatan transfer data 1 Mbps.

•        DAT
            Merupakan singkatan dari Digital Audio Tape. DAT dipergunakan untuk merekam pada pita dengan lebar 4 mm dengan memperguna-kan teknik perekaman helical scan, yaitu digunakan untuk merekam video tape dengan kecepatan 2000 RPM.

•        8mm
Teknologi pita 8 mm semula ditunjukan untuk industri video, untuk menyimpan citra berwarna berkualitas tinggi, sebagai cara menyimpan dalam jumlah besar, lebih daripada DAT.

•        Mammoth
 Mammoth memiliki teknologi yang lebih maju dan handal. Drive mammoth memiliki suku cadang yang lebih sedikit dibandingkan drive 8mm serta desain yang khusus untuk meningkatkan reliabilitas, yang dapat mentransfer data samapi 30 Mbps dengan kapasitas 150GB.

•        Teknologi AIT
Tape cartridge AIT memanfaatkan cip MIC yang berfungsi untuk merekam semua informasi yang kalau pada pita lain selalu terdapat dalam segmen pertama.


•        Linear Tape Open (LTO)
LTO buatan Hewlett-Packard, IBM, dan Seagate ditunjukan untuk membuat standar bagi format DLT milik Quantum. Ada dua format yang didarkan teknologi LTO, yaitu :
1.        Accelis
2.        Ultrium

•        Teknologi VXA
 VXA menggunakan teknik streaming yaitu mentrasnfer data pada tape drivee jenis linier maupun helical dengan membaca ribuan track sekaligus dalam sekali gerak head dengan menggunakan kecepatan yang tetap.
•        Teknologi penggabungan Pita Magnetik
1.        Tape library adalah sebuah sistem penyimpan data yang terdiri atas gabungan beberapa cartridge berkapasitas tinggi.
2.        Tape array adalah beberapa drive dengan serangkaian kontroler khusus yang dapat mengakses drive-drive tersebut.


2. Hard Disk

Harddisk adalah sebuah komponen perangkat keras yang menyimpan data sekunder dan berisi piringan magnetis. Harddisk diciptakan pertama kali oleh insinyur IBM, Reynold Johnson di tahun 1952. Harddisk pertama tersebut terdiri dari 50 piringan berukuran 2 kaki (0,6 meter) dengan kecepatan rotasinya mencapai 1.200 rpm (rotation per minute) dengan kapasitas penyimpanan 5 MB. Harddisk zaman sekarang sudah ada yang hanya selebar 0,6 cm dengan kapasitas 750 GB. Jika dibuka, terlihat mata cakram keras pada ujung lengan bertuas yang menempel pada piringan yang dapat berputar. Rangkaian penguat, DSP (digital signal precessor), chip memory, konektor, spindle, dan actuator arm motor controller. arus membongkar CP sampai dengan Gbytes. Ukuran kapasitas yang sangat besar ini sangat menguntungkan dalam hal penyimpanan data. Seperti halnya floppy disk dan Iomega Zip drive, harddisk juga dapat menangani penulisan berulang kali dengan kecepatan yang relatif jauh lebih cepat dibandingkan dengan floppy disk. Tapi sayangnya, terdapat kendala dalam segi mobilitas, karena untuk memindah-mindahkan harddisk berarti h(harddisk tersimpan di dalam CPU). Ternyata, kendala ini telah dapat diatasi dengan adanya konsep Removable Harddisk. Hardsik dibentuk berupa cartridge, yang dipasang pada removable rack yang terambung pada power supplay dan kabel data IDE Interface-nya. Data yang disimpan dalam harddisk tidak akan hilang ketika tidak diberi tegangan listrik. Dalam sebuah harddisk, biasanya terdapat lebih dari satu piringan untuk memperbesar kapasitas data yang dapat ditampung. Dalam perkembangannya kini harddisk secara fisik menjadi semakin tipis dan kecil namun memiliki daya tampung data yang sangat besar. Harddisk kini juga tidak hanya dapat terpasang di dalam perangkat (internal) tetapi juga dapat dipasang di luar perangkat (eksternal) dengan menggunakan kabelUSB ataupun FireWire.
Hard disk dapat dibedakan menjadi dua golongan, yaitu:

a.         Non-removable hard disk

Nonremovable hard disk biasa disebut fixed disk karena memang diletakkan di dalam unit sistem dan tidak dimaksudkan untuk dibawa bepergiian. Dalam prakteknya, pada saat ini umum dijumpai peranti yang memungkinkan hard disk diletakkan di luar unit sistem.

b.        Removable hard disk
Removable hard disk adalah jenis hard disk yang hanya mengandung satu piringan atau dua piringan yang dilengkapi dengan head baca-tulis. Peranti seperti ini kadangkala disebut hard disk cartridge.

3.        Floppy Disk

Floppy disk drive yang menjadi standar pemakaian terdiri dari 2 ukuran yaitu 5.25” dan 3.5” yang masing-masing memiliki 2 tipe kapasitas Double Density (DD) dan High Density (HD). Floppy disk 5.25” kapasitasnya adalah 360 Kbytes (untuk DD) dan 1.2 Mbytes (untuk HD). Sedangkan floppy disk 3.5” kapasitasnya 720 Kbytes (untuk DD) dan untuk HD). Kapasitas yang dapat ditampung oleh floppy disk memang cenderung kecil, apalagi jika dibandingkan dengan kebutuhan transfer dan penyimpanan data yang makin lama makin besar. Floppy disk hanya dapat menyimpan file teks, karena keterbatasan kapasitas. Walaupun demikian, penulisan pada floppy disk dapat dilakukan berulang-ulang, walaupun memakan waktu yang relatif lama. Keterbatasanyang disebut dengan Iomega Zip Drive. Perangkat ini terdiri dari floppy drive dan cartridge floppy khusus, yang mampu menampung samapai hampir 100MB data. Jumlah ini jelas memungkinkan untuk menampung file multimedia dan grafik yang sebelumnya tidak dimungkinkan untuk disimpan dalam floppy disk.


4.      Zip Disk

Di lingkungan PC terdapat peranti yang sifatnya seperti disket dalam arti dapat dibawa-bawa, tetapi memiliki kapasitas yang lebih tinggi. Iomega Corporation memproduksi peranti yang disebut Zip Drive. Peranti ini dihubungkan ke komputer melalui port printer, USB, maupun SCSI. Media penyimpanannya diberi nama Zip Disk. Media ini memiliki kapasitas 250 megabyte untuk dihubungkan ke port paralel atau SCSI dan 750 megabyte untuk hubungan USB. Ukurannya sedikit lebih besar dibandingkan dengan disket dan dengan ketebalan dua kali.


5.      Piringan Optik

Piringan optik adalah piringan yang dapat menampung data hingga ratusan atau bahkan ribuan kali dibandingkan disket. Piringan optik dapat berupa CD dan DVD.


a.        CD (Compact Disc)

CD ROM (Compact disc - Read Only Memory) adalah sebuah piringan kompak dari jenispiringan optik (optical disc) yang dapat menyimpan data yang cukup besar. Ukuran data yang dapat disimpan saat ini bisa mencapai 700Mb. Mulai tahun 1983 sistem penyimpanan data di optical disc mulai diperkenalkan dengan diluncurkannya Digital Audio Compact Disc. Sejak saat itu mulai berkembanglah teknologi penyuimpanan pada optical disc. CD-ROM terbuat dari resin (polycarbonate) dan dilapisi permukaan yang sangat reflektif seperti alumunium. Informasi direkam secara digital sebagai lubang-lubang mikroskopis pada permukaan yang reflektif. Proses ini dilakukan degan menggunakan laser yang berintensitas tinggi. Permukaan yang berlubang ini kemudian dilapisi oleh lapisan bening. Informasi dibaca dengan menggunakan laser berintensitas rendah yang menyinari lapisan bening tersebut sementara motor memutar disk. Intensitas laser tersebut berubah setelah mengenai lubang-lubang tersebut kemudian terefleksikan dan dideteksi oleh fotosensor yang kemudian dikonversi menjadi data digital.
Penulisan data pada CD-ROM hanya dapat dilakukan sekali saja. Walaupun demikian, optical disk ini memiliki keunggulan dari segi mobilitas. Bentuknyayang kecil dan tipis memudahkannya untuk dibawa-bawa. Kapasitas penyimpanannya pun cukup besar, yaitu 650 Mbytes. Sehingga media ini biasanya digunakan untuk menyimpan data-data sekali tulis saja, seperti installer, file lagu (mp3), ataupun data statik lainnya.


b.        DVD

DVD adalah generasi lanjutan dari teknologi penyimpanan dengan menggunakan media optical disc. DVD memiliki kapastias yang jauh lebih besar daripada CD-ROM biasa, yaitu mencapai 9 Gbytes. Teknologi DVD ini sekarang banyak dimanfaatkan secara luas oleh perusahaan musik dan film besar, sehingga menjadikannya sebagai produk elektronik yang paling diminati dalam kurun waktu 3 tahun sejak diperkenalkan pertama kali. Perkembangan teknologi DVD-ROM pun lebih cepat dibandingkan CD-ROM. 1x DVD-ROM memungkinkan rata-rata transfer data 1.321 MB/s dengan rata-rata burst transfer 12 MB/s.
Semakin besar cache (memori buffer) yang dimiliki DVD-ROM, semakin cepat penyaluran data yang dapat dilakukan. DVD menyediakan format yang dapat ditulis satu kali ataupun lebih, yang disebut dengan Recordable DVD, dan memiliki 6 macam versi, yaitu :
·           DVD-R for General, hanya sekali penulisan
·           DVD-R for Authoring, hanya sekali penulisan
·           DVD-RAM, dapat ditulis berulang kali
·           DVD-RW, dapat ditulis berulang kali
·           DVD+RW, dapat ditulis berulang kali
·           DVD+R, hanya sekali penulisan
Setiap versi DVD recorder dapat membaca DVD-ROM disc, tetapi memerlukan jenis disc yang berbeda untuk melakukan pembacaan. Kompatibilatas antara jenis recorder dengan jenis disc dapat dilihat pada tabel di bawah ini.
·           DVD unit
·           DVD-R(G) unit
·           DVD-R(A) unit
·           DVD-RW unit
·           DVD-RAM unit
·           DVD+RW unit
·           DVD-ROM

6.     USB Flash Disk

Adalah piranti penyimpan dari floppy drive jenis lain yang mempunyai kapasitas memori 128 MB, dengan menggunakan kabel interface jenis USB (Universal Serial Bus), sangat praktis dan ringan dengan ukuran berkisar 96 x 32 mm dan pada bagian belakang bentuknya agak menjurus keluar, digunakan untuk tempat penyimpanan baterai jenis AAA dan terdapat port USB yang disediakan penutupnya yang berbentuk sama dengan body utamanya dan juga mempunyai layar LCD yang berukuran 29,5 x 11 mm.
Flash disk dapat digunakan untuk berbagai keperluan seperti :
·           Sebagai storage (penyimpan data)
·           Sebagai MP3 player
·           Sebagai voice recording
·           Sebagai FM Tuner (radio)
Pada teknologi masa kini, flash memory mengalami perkembangan penyimpan data dengan kapasitas menjadi 512 MB (megabyte) hingga 1 GB (gigabyte) dan dengan ukuran sekitar 18 x 16,5 x 7,5 mm yang mempunyai kemampuan transfer data sekitar 480 Mbps, sehingga untuk pengunaan file dengan memori 120 Mb, dapat melakukan pembacaan data sekitar 88 Mbps dan untuk penulisan data sekitar 5 Mbps. Bentuknya aneka ragam ada yang seukuran lebih kecil atau lebih besar dari keluaran pertamanya. Bahkan saat ini ada yang berkapasitas sekitar 2, 2 GB dengan ukuran seperti kotak kecil.Flash disk mempunyai kemampuan transfer data untuk penulisan mencapai 350 Kbps, sedangkan untuk pembacaan mencapai 665 Kbps. Pada perlengkapan pendukungnya tersedia peralatan earphone, baterai jenis AAA, kabel ektensi USB dan CD driver flash disk untuk install. Untuk versi windows ME, windows 2000 dan windows XP sudah dapat mendeteksi untuk konfigurasi flash disk, kecuali sistem operasi windows 98 belum dapat mendeteksi secara otomatis, jadi harus diinstall driver-nya terlebih dahulu.

7.      Smart Card

Smart card atau kartu cerdas umumnya berupa kartu plastik yang dilengkapi dengan sebuah cip. Pada cip inilah tergantung memori, processor, dan bahkan sistem operasi. Pada dekade 1990-an Bank Exim dan Bank Bri menggunakan smart card untuk menyimpan data tabungan namun kini produk-produk tersebut tak ada lagi. Yang umum saat ini, Smart Card digunakan untuk kartu telefon prabayar.

8.     Kartu Memory

kartu memori ( memory card ) jenis penyimpan permanen yang bisa digunakan pada PDA ataupun kamera digital. Saat ini terdapat aneka ragam kartu memori. Beberapa contoh yaitu Compact Flash, smart media card dan secure digital card. Ukuran medianya juga berpariasi. Sebagai contoh, compact plash berukuran 43mm x 36mm x 3,3mm. Kapasitas penyimpan sangat berpariasi, dari 2 MB sampai dengan 8 GB.


Link Download PDF :
https://drive.google.com/open?id=0B6RNZhBuVsSudzA4UHFiajJGZEk

Read more ...

RAM (Random Access Memory)

RAM adalah singkatan dari kepanjangan Random Acces Memory. Pada prinsipnya, pengertian RAM dapat ditinjau dari beberapa segi, yaitu, segi input area, program area, working area, dan output area. Jika dilihat dari segi input area, RAM dapat diartikan sebagai media  untuk menyimpan data input yang akan diolah. Kemudian, jika ditinjau dari segi program area, RAM dapat didefinisikan sebagai media untuk menyimpan program yang akan dipakai untuk memproses data. Di tinjau dari segi working area, RAM dapat berarti sebagai media untuk menyimpan proses pengolahan data yang hendak dikerjakan. Dan, jika di tinjau dari segi output area, RAM adalah media untuk menyimpan semua hasil pengolahan data. Jadi, dapat disimpulkan bahwa pengertian RAM adalah media untuk menyimpan data dan instruksi dari suatu program komputer.

Fungsi dari RAM yaitu untuk mempercepat pemrosesan data pada komputer. Semakin besar RAM yang dimiliki, maka komputer akan semakin cepat dalam prosesnya. Kerja RAM dapat dilihat di task manager di dalam system komputer.

A.Sejarah Perkembangan RAM

1. RAM
RAM ditemukan oleh Robert Dennard dan diproduksi secara besar – besaran oleh Intel pada tahun 1968, jauh sebelum PC ditemukan oleh IBM pd thn 1981. Dari sinilah perkembangan RAM bermula. Pada awal diciptakannya, RAM membutuhkan tegangan 5.0 volt untuk dapat berjalan pada frekuensi 4,77MHz, dengan waktu akses memori (access time) sekitar 200ns (1ns = 10-9 detik).

2. DRAM
Pada tahun 1970, IBM menciptakan sebuah memori yg dinamakan DRAM. DRAM mempunyai frekuensi kerja yg bervariasi antara 4,77MHz hingga 40MHz.

3. FP RAM
Fast Page Mode DRAM atau disingkat dengan FPM DRAM ditemukan sekitar tahun 1987. Memori jenis ini langsung mendominasi pemasaran memori, dan orang sering kali menyebut memori jenis ini “DRAM” saja, tanpa menyebut nama FPM. Memori jenis ini bekerja layaknya sebuah indeks atau daftar isi. Arti Page itu sendiri merupakan bagian dari memori yg terdapat pada sebuah row address.

4. EDO RAM
Pada tahun 1995, diciptakanlah memori jenis (EDO DRAM) yg merupakan penyempurnaan dari FPM. Memori EDO dapat mempersingkat read cycle-nya sehingga dapat meningkatkan kinerjanya sekitar 20 persen. EDO mempunyai access time yang cukup bervariasi, yaitu sekitar 70ns hingga 50ns dan bekerja pada frekuensi 33MHz hingga 75MHz. Walaupun EDO merupakan penyempurnaan dari FPM, namun keduanya tidak dapat dipasang secara bersamaan, karena adanya perbedaan kemampuan.

5. SDRAM PC66
Pada peralihan tahun 1996 – 1997, Kingston menciptakan sebuah modul memori dimana dapat bekerja pada kecepatan (frekuensi) bus yang sama / sinkron dengan frekuensi yang bekerja pada prosessor. Itulah sebabnya mengapa Kingston menamakan memori jenis ini sebagai Synchronous Dynamic Random Access Memory (SDRAM). SDRAM ini kemudian lebih dikenal sebagai PC66 karena bekerja pada frekuensi bus 66MHz. Berbeda dengan jenis memori sebelumnya yang membutuhkan tegangan kerja yang lumayan tinggi, SDRAM hanya membutuhkan tegangan sebesar 3,3 volt dan mempunyai access time sebesar 10ns.

6. SDRAM PC100Selang kurun waktu setahun setelah PC66 diproduksi dan digunakan secara masal, Intel membuat standar baru jenis memori yang merupakan pengembangan dari memori PC66. Standar baru ini diciptakan oleh Intel untuk mengimbangi sistem chipset i440BX dengan sistem Slot 1 yang juga diciptakan Intel. Chipset ini didesain untuk dapat bekerja pada frekuensi bus sebesar 100MHz. Chipset ini sekaligus dikembangkan oleh Intel untuk dipasangkan dengan prosessor terbaru Intel Pentium II yang bekerja pada bus 100MHz. Karena bus sistem bekerja pada frekuensi 100MHz sementara Intel tetap menginginkan untuk menggunakan sistem memori SDRAM, maka dikembangkanlah memori SDRAM yang dapat bekerja pada frekuensi bus 100MHz. Seperti pendahulunya PC66, memori SDRAM ini kemudian dikenal dengan sebutan PC100.

7. DR DRAM
Pada tahun 1999, Rambus menciptakan sebuah sistem memori dengan arsitektur baru dan revolusioner, berbeda sama sekali dengan arsitektur memori SDRAM.Oleh Rambus, memori ini dinamakan Direct Rambus Dynamic Random Access Memory. Dengan hanya menggunakan tegangan sebesar 2,5 volt, RDRAM yang bekerja pada sistem bus 800MHz melalui sistem bus yang disebut dengan Direct Rambus Channel, mampu  mengalirkan data
sebesar 1,6GB/detiknya! (1GB = 1000MB).

8. RDRAM PC800
Rambus juga mengembangkan sebuah jenis memori lainnya dgn kemampuan yang sama dengan DRDRAM. Perbedaannya hanya terletak pada tegangan kerja yang dibutuhkan. Jika DRDRAM membutuhkan tegangan sebesar 2,5 volt, maka RDRAM PC800 bekerja pada tegangan 3,3 volt. Nasib memori RDRAM ini hampir sama dengan DRDRAM, kurang diminati, jika tidak dimanfaatkan oleh Intel. Intel yang telah berhasil menciptakan sebuah prosessor berkecepatan sangat tinggi membutuhkan sebuah sistem memori yang mampu mengimbanginya & bekerja sama dengan baik.

9. SDRAM PC133
Selain dikembangkannya memori RDRAM PC800 pada tahun 1999, memori SDRAM belumlah ditinggalkan begitu saja, bahkan oleh Viking, malah semakin ditingkatkan kemampuannya. Sesuai dengan namanya, memori SDRAM PC133 ini bekerja pada bus berfrekuensi 133MHz dengan access time sebesar 7,5ns dan mampu mengalirkan data sebesar 1,06GB per detiknya. Walaupun PC133 dikembangkan untuk bekerja pada frekuensi bus 133MHz, namun memori ini juga mampu berjalan pada frekuensi bus 100MHz walaupun tdk sebaik kemampuan yang dimiliki oleh PC100 pada frekuensi tersebut.

10. SDRAM PC150
Perkembangan memori SDRAM semakin menjadi – jadi setelah Mushkin, pada tahun 2000 berhasil mengembangkan chip memori yang mampu bekerja pada frekuensi bus 150MHz, walaupun sebenarnya belum ada standar resmi mengenai frekunsi bus sistem atau chipset sebesar ini. Masih dengan tegangan kerja sebesar 3,3 volt, memori PC150 mempunyai access time sebesar 7ns dan mampu mengalirkan data sebesar 1,28GB per detiknya.
Memori ini sengaja diciptakan untuk keperluan overclocker, namun pengguna aplikasi game dan grafis 3 dimensi, desktop publishing, serta komputer server dapat mengambil keuntungan dengan adanya memori PC150.

11. DDR SDRAM
Masih di tahun 2000, Crucial berhasil mengembangkan kemampuan memori SDRAM menjadi dua kali lipat. Jika pd SDRAM biasa hanya mampu menjalankan instruksi sekali setiap satu clock cycle frekuensi bus, maka DDR SDRAM mampu menjalankan dua instruksi dalam waktu yang sama. Teknik yang digunakan adalah dengan menggunakan secara penuh satu gelombang frekuensi. Jika pada SDRAM biasa hanya melakukan instruksi pada gelombang positif saja, maka DDR SDRAM menjalankan instruksi baik pada gelombang positif maupun gelombang negatif. Oleh karena dari itu memori ini dinamakan DDR SDRAM yang merupakan kependekan dari Double Data Rate Synchronous Dynamic Random Access Memory.

12. DDR RAM
Pada 1999 dua perusahaan besar microprocessor INTEL dan AMD bersaing ketat dalam meningkatkan kecepatan clock pada CPU. Namun menemui hambatan, karena ketika meningkatkan memory bus ke 133 Mhz kebutuhan Memory (RAM) akan lebih besar. Dan untuk menyelesaikan masalah ini maka dibuatlah DDR RAM(double data rate transfer) yang awalnya dipakai pada kartu grafis, karena sekarang anda bisa menggunakan hanya 32 MB untuk mendapatkan kemampuan 64 MB. AMD adalah perusahaan pertama yang menggunakan DDR RAM pada motherboardnya.

13. DDR2 RAM
Ketika memori jenis DDR (Double Data Rate) dirasakan mulai melambat dengan semakin cepatnya kinerja prosesor dan prosesor grafik, kehadiran memori DDR2 merupakan kemajuan logis dalam teknologi memori mengacu pada penambahan kecepatan serta antisipasi semakin lebarnya jalur akses segitiga prosesor, memori, dan antarmuka grafik yg hadir dgn kecepatan komputasi yang berlipat ganda.
Perbedaan pokok antara DDR dan DDR2 adalah pada kecepatan data serta peningkatan latency mencapai dua kali lipat. Perubahan ini memang dimaksudkan untuk menghasilkan kecepatan secara maksimum dalam sebuah lingkungan komputasi yang semakin cepat, baik di sisi prosesor maupun grafik.
Selain itu, kebutuhan voltase DDR2 juga menurun. Kalau pada DDR kebutuhan voltase tercatat 2,5 Volt, pada DDR2 kebutuhan ini hanya mencapai 1,8 Volt.

14. DDR3 RAM
RAM DDR3 ini memiliki kebutuhan daya yang berkurang sekitar 16% dibandingkan dengan DDR2. Hal tersebut disebabkan karena DDR3 sudah menggunakan teknologi 90 nm sehingga konsumsi daya yang diperlukan hanya 1.5v, lebih sedikit jika dibandingkan dengan DDR2 1.8v dan DDR 2.5v. Secara teori, kecepatan yang dimiliki oleh RAM ini memang cukup memukau. Ia mampu mentransfer data dengan clock efektif sebesar 800-1600 MHz. Pada clock 400-800 MHz, jauh lebih tinggi dibandingkan DDR2 sebesar 400-1066 MHz (200- 533 MHz) dan DDR sebesar 200-600 MHz (100-300 MHz). Prototipe dari DDR3 yang memiliki 240 pin.

B. Bagian-bagian RAM

1. PCB (Printed Circuit Board)
Pada umumnya, papan PCB berwana hijau. Pada PCB inilah beberapa komponen chip memory terpasang.PCB ini sendiri tersusun dari beberapa lapisan (layer). Pada setiap lapisan terpasang jalur ataupun sirkuit, untuk mengalirkan listrik dan data. Secara teori, semakin banyak jumlah layer yang digunakan pada PCB memory, akan semakin luas penampang yang tersedia dalam merancang jalur. Ini memungkinkan jarak antar jalur dan lebar jalur dapat diatur dengan lebih leluasa, dan menghindari noise interferensi antarjalur pada PCB. Dan secara keseluruhan akan membuat modul memory tersebut lebih stabil dan cepat kinerjanya. Itulah sebabnya pada beberapa iklan untuk produk memory, menekankan jumlah layer pada PCB yang digunakan modul memory produk yang bersangkutan.


2. Contact Point
Sering juga disebut contact finger, edge connector, atau lead. Saat modul memory dimasukkan ke dalam slot memory pada motherboard, bagian inilah yang menghubungkan informasi antara motherboard dari dan ke modul memory. Konektor ini biasa terbuat dari tembaga ataupun emas. Emas memiliki nilai konduktivitas yang lebih baik. Namun konsekuensinya, dengan harga yang lebih mahal. Sebaiknya pilihan modul memory disesuaikan dengan bahan konektor yang digunakan pada slot memory motherboard. Dua logam yang berbeda, ditambah dengan aliran listrik saat PC bekerja lebih memungkinkan terjadinya reaksi korosif.
Pada contact point, yang terdiri dari ratusan titik, dipisahkan dengan lekukan khusus. Biasa disebut sebagai notch. Fungsi utamanya, untuk mencegah kesalahan pemasangan jenis modul memory pada slot DIMM yang tersedia di motherboard. Sebagai contoh, modul DDR memiliki notch berjarak 73 mm dari salah satu ujung PCB (bagian depan). Sedangkan DDR2 memiliki notch pada jarak 71 mm dari ujung PCB. Untuk SDRAM, lebih gampang dibedakan, dengan adanya 2 notch pada contact point-nya.

3. DRAM (Dynamic Random Access Memory)
Komponen-komponen berbentuk kotak-kotak hitam yang terpasang pada PCB modul memory inilah yang disebut DRAM. Disebut dynamic, karena hanya menampung data dalam periode waktu yang singkat dan harus di-refresh secara periodik. Sedangkan jenis dan bentuk dari DRAM atau memory chip ini sendiri cukup beragam.

4. Chip Packaging
Atau dalam bahasa Indonesia adalah kemasan chip. Merupakan lapisan luar pembentuk fisik dari masing-masing memory chip. Paling sering digunakan, khususnya pada modul memory DDR adalah TSOP (Thin Small Outline Package). Pada RDRAM dan DDR2 menggunakan CSP (Chip Scale Package). Beberapa chip untuk modul memory terdahulu menggunakan DIP (Dual In-Line Package) dan SOJ (Small Outline J-lead).

5. DIP (Dual In-Line Package)
Chip memory jenis ini digunakan saat memory terinstal langsung pada PCB motherboard. DIP termasuk dalam kategori komponen through-hole, yang dapat terpasang pada PCB melalui lubang-lubang yang tersedia untuk kaki/pinnya. Jenis chip DRAM ini dapat terpasang dengan disolder ataupun dengan socket. SOJ (Small Outline J-Lead) Chip DRAM jenis SOJ, disebut demikan karena bentuk pin yang dimilikinya berbentuk seperti huruh “J”. SOJ termasuk dalam komponen surfacemount, artinya komponen ini dipasang pada sisi pemukaan pada PCB.

6. TSOP (Thin Small Outline Package)
Termasuk dalam komponen surfacemount. Namanya sesuai dengan bentuk dan ukuran fisiknya yang lebih tipis dan kecil dibanding bentuk SOJ.

7. CSP (Chip Scale Package)
Jika pada DIP, SOJ dan TSOP menggunakan kaki/pin untuk menghubungkannya dengan board, CSP tidak lagi menggunakan PIN. Koneksinya menggunakan BGA (Ball Grid Array) yang terdapat pada bagian bawah komponen. Komponen chip DRAM ini mulai digunakan pada RDRAM (Rambus DRAM) dan DDR.

Istilah pada RAM :
a. Speed
Speed atau kecepatan menjadi faktor penting dalam pemilihan sebuah modul memory. Bertambah cepatnya CPU, ditambah dengan pengembangan digunakannya dual-core, membuat RAM harus memiliki kemampuan yang lebih cepat untuk dapat melayani CPU.

b. PC Rating
Biasa dikenal dengan PC Rating untuk modul DDR dan DDR2. Sebagai contoh kali ini adalah sebuah modul DDR dengan clock speed 200 MHz. Atau untuk DDR Rating disebut DDR400. Dengan bus width 64-bit, maka data yang mampu ditransfer adalah 25.600 megabit per second (=400 MHz x 64-bit). Dengan 1 byte = 8-bit, maka dibulatkan menjadi 3.200MBps (Mebabyte per second). Angka throughput inilah yang dijadikan nilai dari PC Rating. Tambahan angka “2″, baik pada PC Rating maupu DDR Rating, hanya untuk membedakan antara DDR dan DDR2.

c. CAS Latency
Akronim CAS berasal dari singkatan column addres strobe atau column address select. Arti keduanya sama, yaitu lokasi spesifik dari sebuah data array pada modul DRAM.CAS Latency, atau juga sering disingkat dengan CL, adalah jumlah waktu yang dibutuhkan (dalam satuan clock cycle) selama delay waktu antara data request dikirimkan ke memory controller untuk proses read, sampai memory modul berhasil mengeluarkan data output. Semakin rendah spesifikasi CL yang dimiliki sebuah modul RAM, dengan clock speed yang sama, akan menghasilkan akses memory yang lebih cepat.


Secara fisik, komponen PC yang satu ini termasuk komponen dengan ukuran yang kecil dan sederhana dibandingkan dengan komponen PC lainnya.Sekilas hanya berupa sebuah potongan kecil PCB, dengan beberapa tambahan komponen hitam dengan tambahan titik-titik contact point, untuk memory berinteraksi dengan motherboard.


Link Download PDF :
https://drive.google.com/open?id=0B6RNZhBuVsSuLTYyNzFsRzhPTkk

Read more ...

Sistem Interkoneksi Dalam Komputer (CPU)

Sistem Interkoneksi
Struktur interkoneksi merupakan kumpulan lintasan atau saluran berbagai modul seperti CPU, memori dan I/O. Struktur interkoneksi tergantung pada jenis data dan karakteristik pertukaran data.

Jenis Data

-    Memory
Pada umumnya, memori terdiri atas N word memori dengan panjang yang sama. Masing–masing word diberi alamat numerik yang unik (0, 1, 2, …N-1). Word dapat dibaca maupun ditulis pada memori dengan kontrol Read dan Write. Lokasi bagi operasi dispesifikasikan oleh sebuah alamat.
        
-    CPU
CPU berfungsi sebagai pusat pengolahan dan eksekusi data berdasarkan routine–routine program yang diberikan padanya. CPU mengendalikan seluruh sistem komputer sehingga sebagai konsekuensinya memiliki koneksi ke seluruh modul yang menjadi bagian sistem komputer.
         Modul Input / Output
Operasi modul I/O adalah pertukaran data dari dan ke dalam komputer. Berdasakan pandangan internal, modul I/O dipandang sebagai sebuah memori dengan operasi pembacaan dan penulisan. Seperti telah dijelaskan pada bab 6 bahwa modul I/O dapat mengontrol lebih dari sebuah perangkat peripheral. Modul I/O juga dapat mengirimkan sinyal interrupt.Dalam Pertukaran data yang diperlukan oleh modul-modul komputer, maka struktur interkoneksi harus mendukung perpindahan data tersebut, di antaranya :

•    Memori ke CPU : CPU melakukan pembacaan data maupun perintah yang berasal dari memori.
•    CPU ke memori : CPU melakukan penyimpanan atau penulisan data ke memori.
•    I/O ke CPU      : CPU membaca data dari peripheral melalui modul I/O.
•    CPU ke I/O       : CPU mengirimkan data ke perangkat peripheral melalui modul I/O.
•    I/O ke memori atau dari memori : digunakan pada system DMA.
Interkoneksi yang banyak digunakan sampai saat ini adalah system bus. Bus merupakan lintasan komunikasi yang menghubungkan dua atau lebih komponen komputer. 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 dikategorikan dalam tiga bagian :

1. Saluran data (data bus) merupakan lintasan untuk perpindahan data antar modul. Lintasan ini juga biasa disebut bus data. Jumlah saluran terkait dengan panjang word, misalnya 8, 16, 32 atau 64 saluran. Tujuannya adalah dapat mentransfer word dalam sekali waktu. Jumlah saluran dalam bus data dikatakan sebagai lebar bus dengan satuan bit.

2. Saluran alamat (address bus) merupakan saluran alamat adalah menspesifikasi sumber dan tujuan data pada bus data, mengirim alamat word pada memori yang akan diakses CPU, dan sebagai saluran alamat perangkat modul komputer saat CPU mengakses suatu modul. Address bus biasanya terdiri atas 16, 20, 24, atau 32 jalur paralel.

3. Saluran Kontrol (control bus) adalah Bagian saluran yang digunakan untuk mengontrol bus data, bus alamat dan seluruh modul yang ada. Control bubus terdiri atas 4 samapai 10 jalur paralel.
Sinyal – sinyal kontrol terdiri atas :
•    š  Sinyal pewaktuan : menandakan validitas data dan alamat.
•    š  Sinyal–sinyal perintah : membentuk suatu operasi.

Jenis Saluran Kontrol Tugas

Memory Write, Memerintahkan data pada bus akan dituliskan ke dalam lokasi alamat
Memory Read, Memerintahkan data dari lokasi alamat ditempatkan pada bus data
I/O Write, Memerintahkan data pada bus dikirim ke lokasi port I/O
I/O Read, Memerintahkan data dari port I/O untuk ditempatkan pada bus data
Transfer ACK, Menunjukkan data telah diterima dari bus atau data telah ditempatkan pada bus
Bus Request, Menunjukkan bahwa modul memerlukan kontrol bus
Bus Grant, Menunjukkan modul yang melakukan request telah diberi hak mengontrol bus
Interrupt Request, Menandakan adanya penangguhan interupsi dari modul
Interrupt ACK, Menunjukkan penangguhan interupsi telah diketahui CPU
Clock Mengontrol, untuk sinkronisasi operasi antar modul
Reset, Menginisialisasi seluruh modul

 
Komponen Sistem Komputer

Secara garis besar sistem komputer tersusun dari 3 (tiga) komponen utama, yaitu :
•         CPU (Central Processing Unit) atau Prosesor, yang terdiri dari: ALU (Arithmetic and Logic    Unit), Register dan Control Unit
•         Memory
•         I/O Device

Ketiga komponen tersebut dihubungkan dengan suatu Struktur Interkoneksi tertentu. Pengetahuan tentang komponen-komponen ini beserta operasi atau interaksinya memungkinkan kita untuk melihat lebih dalam penyebab kelambatan sistem, jalur alternatif, skala kegagalan sistem dan peluang untuk peningkatan unjuk kerja. Gambar 2.1. memperlihatkan komponen-komponen sebuah sistem komputer.

Von Neumann berjasa karena idenya tentang Pengendalian Operasi Hardware Komputer melalui manipulasi sinyal kendali. Sebelum idenya direalisasikan, komputer pertama (ENIAC) harus diubah secara fisik (sambungan atau solderannya) jika fungsi komputasi komputer ingin diubah. Tetapi kemudian hal ini tidak terjadi lagi setelah Von Neumann memperkenalkan penggunaan memori untuk menyimpan program yang berupa urutan instruksi untuk dieksekusi dalam manipulasi sinyal kendali. Program ini dibuat untuk mewujudkan operasi tertentu. Ini merupakan peralihan dari rancang ulang hardware menjadi pemrograman software. Arsitektur Von Neumann ini merupakan basis bagi seluruh rancangan komputer sejak komputer generasi pertama. Karakteristik Arsitektur Komputer Von Neuman adalah sebagai berikut:

•         Baik data maupun instruksi (urutan kendali) diletakkan dalam memori yang sama. Sehingga data tidak bisa dibedakan dari memori karena keduanya ditulis dengan cara yang sama (biner code) dan diletakkan di tempat yang sama (memori)
•         Isi memori dapat diakses berdasarkan alamatnya, tanpa memperdulikan type data atau instruksi yang dikandungnya
•         Eksekusi instruksi dilakukan secara berurutan, mulai dari instruksi yang ditulis pada lokasi awal memori , kemudian lokasi berikutnya dan seterusnya sampai akhir program
•         Secara umum, yang dilakukan prosesor adalah mengambil instruksi dari memori, kemudian menterjemahkan istruksi tersebut menjadi aksi untuk transfer maupun olah data dalam ALU. Gambar 2.2. memperlihatkan skema hal tersebut.

                                                  Gambar 2.2. Cara kerja prosesor

      Eksekusi Instruksi (Instruction Execution)
Eksekusi instruksi meliputi langkah-langkah berikut :
a)   Penentuan alamat instruksi berikutnya yang akan dieksekusi
b)   Pengambilan instruksi dari lokasi yang ditunjuk tersebut, kemudian meletakkannya di register instruksi (Instruction Register) yang terletak berdampingan dengan Control Unit.
c)   Penterjemahan (decode) instruksi untuk mengetahui operasi apa yang harus dilakukan.
d)   Kalkulasi alamat operand (data yang akan dilibatkan dalam operasi), kemudian ambil operand tersebut.
e)    Melakukan operasi tertentu terhadap operand tersebut.
f)    Simpan hasilnya pada salah satu lokasi data, register atau memori.
g)   Pengecekan terhadap keberadaan interupsi. Jika ada, maka eksekusi instruksi berikutnya ditunda dan operasi instruksi interupsi dimulai.

Gambar 2.3 memperlihatkan siklus instruksi yang secara garis besar terdiri dari tahap pengambilan (fetch cycle) dan tahap eksekusi (execution cycle). Sedangkan Gambar 2.4 berisi diagram keadaan (state diagram ) yang merupakan rincian siklus eksekusi instruksi.

                                                  Gambar 2.3. Siklus Instruksi

                                     Gambar 2.4. Diagram Keadaan untuk Langkah Instruksi

 
Gambar 2.5 memperlihatkan contoh siklus eksekusi sebuah instruksi yang terdiri dari 6 tahap, yaitu :

1.         Karena PC (Program Counter) berisi angka 300, maka instruksi yang akan diambil adalah instruksi yang terletak di memori alamat 300, yaitu instruksi dengan kode 1940. Instruksi tersebut diambil dari memori kemudian disimpan di register instruksi (Instruction Register).
2.         Misalkan kode 1940 merupakan instruksi dengan kode operasi (Operation Code, opcode) 1, diikuti dengan 940 yang merupakan alamat operand. Opcode 1 berarti instruksi untuk mengcopy data dari alamat operand (dalam hal ini 940) ke akumulator. Maka data yang terletak di alamat 940 dicopy ke accumulator untuk diproses dalam siklus eksekusi ini.
3.         Setelah itu isi PC ditambah satu (incremented) sehingga isinya menjadi 301. Artinya, instruksi berikutnya yang harus diambil dari memori dan dieksekusi terletak di memori alamat 301, yaitu instruksi dengan kode 5941. Instruksi tersebut mengandung opcode 5 dan alamat operand 941.
4.         Karena 5 berarti penjumlahan antara isi akumulator dengan isi memori yang alamatnya diberikan di sebelah angka 5, maka isi akumulator dijumlahkan dengan isi memori alamat 941. Kemudian hasil penjumlahannya dikembalikan ke akumulator.
5.         Setelah PC ditambah satu, maka isinya menjadi 302, sehingga instruksi berikutnya yang diambil dari memori adalah 2941, yaitu opcode 2 dan operand 941.
6.         Arti 2941 adalah perintah untuk mengcopy isi akumulator ke memori alamat 941.

                                           Gambar 2.5. Contoh Eksekusi Program


       Interupsi (Interrupt)

Dalam proses eksekusi program, dikenal istilah interupsi, yaitu mekanisme pengalihan kendali CPU dari program utama atau eksekusi normal ke program subrutin karena interupsi dari suatu modul I/O. Biasanya I/O device ini 1 sampai 10 kali lebih lambat dari CPU, sehingga sangat tidak efisien jika CPU harus menunggunya tanpa melakukan operasi apapun. Selama menunggu I/O device tersebut, CPU dapat melakukan operasi eksekusi program normal. Tetapi ketika terjadi interupsi, eksekusi normal tersebut dihentikan sementara untuk melayani interupsi berupa eksekusi program atau instruksi lain. Gambar 2.6. memperlihatkan alur kendali kendali eksekusi program dengan dan tanpa interupsi. Pada gambar (a) terlihat bahwa pengalihan kendali eksekusi dilakukan karena opcode instruksi terakhir, dalam hal ini instruksi CALL, bukan karena dicegat oleh interupsi. Sedangkan pada gambar (b) dan (c), pengalihan kendali eksekusi disebabkan oleh interupsi. Perbedaan gambar (b) dengan (c) adalah sebagai berikut. Pada short I/O wait, penundaan eksekusi program (program suspending) dapat terjadi di mana saja pada akhir eksekusi instruksi. Gambar 2.7. memperlihatkan proses ini lebih rinci. Sedangkan pada Long I/O wait (lihat juga gambar 2.8.), program suspending hanya boleh terjadi pada saat-saat tertentu saja, yaitu pada akhir potongan program, bukan pada akhir eksekusi instruksi saat terjadinya interupsi.

                                Gambar 2.6. Alur Kendali Program dengan dan tanpa interups

                                         Gambar 2.7. Pengalihan Kendali via interupsi

                                         Gambar 2.8. Program Timing: Long I/O wait

Prosesor dan Operating System bertanggung jawab untuk mengidentifikasi interupsi, menunda eksekusi program normal, melayani interupsi dengan mengeksekusi program atau instruksi tertentu, kemudian melanjutkan eksekusi program normal yang tertunda tadi. Interupsi diproses dalam siklus interupsi yang terkandung dalam keseluruhan siklus instruksi. Gambar 2.9. memperlihatkan siklus eksekusi instruksi yang memungkinkan adanya interupsi. Sedangkan gambar 2.10. memperlihatkan lebih rinci siklus eksekusi yang diselipi interupsi. Gambar 2.10. ini merupakan modifikasi gambar 2.4.

                                         Gambar 2.9. Siklus Instruksi dengan interupsi

                      Gambar 2.10. Diagram Keadaan untuk Siklus Instruksi, dengan interupsi.

 
Berikut ini adalah urutan siklus interupsi :
a.    Pada setiap akhir eksekusi instruksi, yaitu setelah penyimpanan operand ke dalam memori atau register, prosesor mengecek keberadaan interupsi.
b.    Jika tidak ada interupsi, maka eksekusi program normal dilanjutkan ke instruksi berikutnya. Tetapi jika ada, maka :
       - Eksekusi program normal ditunda sementara dan keadaan prosesor (isi seluruh register penting) direkam dalam tumpukan (stack).
      -  Lompat ke Interrupt Service Routine (ISR), yaitu ke lokasi memori yang berisi program pelayanan untuk interupsi terkait. Kemudian proses eksekusi instruksi dimulai seperti biasa.
      - Setelah eksekusi program ISR selesai, keadaan prosesor ketika ditunda sementara (suspended) dikembalikan, yaitu mengcopy isi stack ke dalam register-register. Setelah itu eksekusi instruksi dimulai seperti biasa.

Sebuah sistem komputer dapat memiliki beberapa sampai lusinan sumber interupsi, masing-masing akan dilayani oleh ISR terkait. Proses yang harus dilakukan jika lebih dari 1 interupsi terjadi pada waktu bersamaan, atau interupsi datang ketika prosesor sedang mengeksekusi ISR interupsi lain, adalah sebagai berikut:

•           Sebelumnya, sistem harus menentukan tingkatan prioritas untuk setiap interupsi.
•           Pada saat memulai siklus interupsi, interupsi yang memiliki prioritas lebih tinggi dapat menunda eksekusi ISR yang sedang berlangsung.
•           Interupsi lainnya akan dilayani kemudian.
•           Jika interupsi terjadi ketika prosesor sedang mengeksekusi ISR, maka :

§  Instruksi yang terbaru diabaikan (dengan cara disable interrupt) sampai proses eksekusi ISR selesai. Misal pada mikrokontroler Motorolla MC68HC11.
§  Identifikasi dan pelayanan interupsi dilakukan hanya jika interupsi terbaru memiliki prioritas lebih tinggi dari interupsi yang sedang dilayani. Misal pada prosesor Intel 8085.

Gambar 2.11. memperlihatkan skema eksekusi program yang disela oleh 2 interupsi. Kedua ISR dieksekusi secara berurutan (sequential), sebagaimana terlihat pada gambar (a). Sedangkan gambar (b) memperlihatkan skema eksekusi yang disela oleh 1 interupsi, kemudian ketika ISR pertama dieksekusi, disela lagi oleh interupsi berikutnya yang memiliki prioritas lebih tinggi.

                                  Gambar 2.11.Peralihan Kendali dengan interupsi ganda.

Sedangkan Gambar 2.12. memperlihatkan skema eksekusi program yang disela oleh 3 interupsi. ISR komunikasi dapat menyela ISR printer karena prioritas komunikasi lebih tinggi daripada printer. Sedangkan ISR disk tidak dapat menyela ISR komunikasi karena prioritas disk lebih rendah dari komunikasi. Tetapi karena disk memiliki prioritas lebih tinggi daripada printer, maka segera setelah ISR komunikasi dieksekusi, ISR disk dieksekusi.

                                      Gambar 2.12. Urutan waktu untuk interupsi ganda.



Perbedaan Siklus Intruksi Fetch dan Execute

Siklus Fetch:
•    Pada setiap siklus instruksi, CPU awalnya akan membaca instruksi dari memori.
•    Terdapat register dalam CPU yang berfungsi mengawasi dan menghitung instruksi selanjutnya, yang disebut dengan Program Counter (PC).
•    PC akan menambah satu hitungannya setiap kali CPU membaca instruksi.
•    Instruksi-instruksi yang dibaca akan dibuat dalam register instruksi (IR).
•    Instruksi-instruksi ini dalam bentuk kode-kode biner yang dapat di interprestasikan oleh CPU kemudian dilakukan aksi yang diperlukan.

Siklus Eksekusi
•    Instruction Address Calculation (IAC), yaitu mengkalkulasikan atau menentukan alamat instruksi berikutnya yang akan dieksekusi.
•    Instruction Fetch (IF), yaitu membaca atau mengambil instruksi dari lokasi memorinya ke CPU.
•    Instruction Operation Decoding (IOD), yaitu menganalisa instruksi untuk menentukan jenis operasi yang akan dibentuk dan operand yang akan digunakan.
•    Operator Address Calculation (OAC), yaitu menentukan alamat operand, hal ini dilakukan apabila melibatkan referensi operand pada memori.
•    Operand Fetch (OF), mengambil operand dari memori atau dari modul I/O.
•    Data Operation (DO), yaitu membentuk operasi yang diperintahkan dalam instruksi.
•    Operand Store (OS), yaitu menyimpan hasil eksekusi ke dalam memori.


Link Download PDF :
https://drive.google.com/open?id=0B6RNZhBuVsSuQnk0T2JKeGNrMzA

Read more ...