System Bus

A. Pengertian System Bus

Sebuah bus dalam computer  adalah satu set koneksi fisik (kabel, sirkuit cetak, dll) yang dapat digunakan bersama oleh beberapa komponen hardware untuk berkomunikasi satu sama lain.Tujuan dari bus adalah untuk mengurangi jumlah "jalur" yang dibutuhkan untuk berkomunikasi antara komponen, dengan menggunakan saluran data tunggal. Inilah sebabnya mengapa kata-kata "jalur data" atau data highway sering dipakai.

Komputer tersusun atas beberapa komponen penting seperti CPU, memori, perangkat I/O. Setiap komponen saling berhubungan membentuk kesatuan fungsi. Sistem bus adalah penghubung bagi keseluruhan komponen komputer dalam menjalankan tugasnya. Transfer data antar komponen computer sangatlah mendominasi kerja suatu komputer. Data atau program yang tersimpan dalam memori dapat diakses dan dieksekusi CPU melalui perantara bus, begitu juga kita dapat melihat hasil eksekusi melalui monitor juga menggunakan sistem bus. 

Era saat ini memerlukan saluran data atau bus yang handal. Kecepatan komponen penyusun komputer tidak akan berarti kalau tidak diimbangi kecepatan dan manajemen bus yang baik. Trend mikroprosesor saat ini adalah melakukan pekerjaan secara paralel dan program dijalankan secara multitasking menuntut sistem bus tidak hanya lebar tapi juga cepat

Pada kesempatan kali ini saya akan membahas tentang bagaimana Elemen-elemen yang ada di dalam Sytem Bus, Serta Struktur interkoneksi Sytem Bus dalam menajalanakan fungsinya.

B. Elemen Perancang System Bus

Saat ini terdapat banyak implementasi sistem bus, tetapi parameter dasar perancangan bus dapat diklasifikasikan berdasarkan jenis (dedicated dan mulitiplexed), metode arbitrasi (tersentralisasi dan terdistribusi), timing (sinkron dan tak sinkron), lebar bus (lebar address dan lebar data) dan jenis transfer datanya(read, write, read-modify-write, read-alter-write, block).

a.       Jenis Bus

Berdasarkan jenisnya, bus dibedakan menjadi bus yang khusus menyalurkan data tertentu, misalnya paket data saja, atau alamat saja, jenis ini disebut dedicated bus. Namun apabila bus dilalukan informasi yang berbeda baik data, alamat maupun sinyal kontrol dengan metode mulipleks data maka bus ini disebut multiplexed bus.

Keuntungan mulitiplexed bus adalah hanya memerlukan saluran sedikit sehingga dapat menghemat tempat, namun kerugiannya adalah kecepatan transfer data menurun dan diperlukan mekanisme yang komplek untuk mengurai data yang telah dimulitipleks.

Saat ini yang umum, bus didedikasikan untuk tiga macam, yaitu bus data, bus alamat dan bus kontrol.

b.      Metode Arbitrasi

Terdapat dua macam metode arbitrasi :

1.      Tersentral

Pada metode arbitrasi ini diperlukan pengontrol bus sentral atau arbiter yang bertugas mengatur penggunaan bus oleh modul. Arbiter bisa suatu modul atau bagian fungsi CPU.

2.      Terdistribusi

Pada metode arbitrasi ini setiap modul memiliki logika pengontrol akses (access control logic) yang berfungsi mengatur pertukaran data melalui bus.

 

Kedua metode arbitrasi intinya menugaskan suatu perangkat bisa modul I/O ataupun CPU bertindak sebagai master kontrol pertukaran.

 

c.       Timing

Metode pewaktuan sinkron terjadinya event pada bus ditentukan oleh sebuah pewaktu (clock). Sebuah transmisi 1 – 0 disebut siklus waktu atau siklus bus dan menentukan besarnya slot waktu. Semua perangkat modul pada bus dapat membaca atau pengetahui siklus clock.

Biasanya satu siklus untuk satu event. Model ini mudah diimplementasikan dan cepat namun kurang fleksibel menangani peralatan yang beda kecepatan operasinya. Biasanya digunakan untuk modul – modul tertentu yang sudah jelas karakteristiknya.

 

d.      Jenis Transfer Data

Dalam sistem komputer, operasi transfer data adalah pertukaran data antar modul sebagai tindak lanjut atau pendukung operasi yang sedang dilakukan. Saat operasi baca (read), terjadi pengambilan data dari memori ke CPU, begitu juga sebaliknya pada operasi penulisan maupun operasi – operasi kombinasi. Bus harus mampu menyediakan layanan saluran bagi semua operasi komputer.

Secara terperinci adalah sebagai berikut :

1.      Transfer Baca (Slave ke Master)

 Slave menaruh data pada bus begitu slave mengetahui alamatnya dan telah mengambil data.

2.      Transfer Tulis (Master ke Slave)

Master menaruh data pada bus data begitu alamat telah stabil dan slave telah mempunyai kesempatan untuk mengetahui alamatnya.

3.      Read-Modified-Write

Sebuah operasi baca yang diikuti oleh operasi tulis ke alamat yang sama dan alamat hanya di-broadcast satu kali saja pada awal operasi. Tujuan utama : Melindungi sumber daya memori yang dapat dipakai bersama di dalam sistem multiprograming.

4.      Read-After-Write

Operasi yang tidak dapat dibagi-bagi, berisi operasi tulis yang diikuti oleh operasi baca dari alamat yang sama. Operasi ini dibentuk untuk tujuan pemeriksaan.


C. Struktur System Bus

Sebuah bus biasanya terdiri atas beberapa saluran. Sebagai contoh bus data terdiri atas 8 saluran sehingga dalam satu waktu dapat mentransfer data 8 bit. Secara umum fungsi saluran bus dikatagorikan dalam tiga bagian, yaitu saluran data, saluran alamat dan saluran kontrol, seperti terlihat pada gambar.

Saluran data (data bus) adalah lintasan bagi perpindahan data antar modul. Secara kolektif lintasan ini disebut bus data. Umumnya jumlah saluran terkait dengan panjang word, misalnya 8, 16, 32 saluran dengan tujuan agar mentransfer word dalam sekali waktu. Jumlah saluran dalam bus data dikatakan lebar bus, dengan satuan bit, misal lebar bus 16 bit.

Saluran alamat (address bus) digunakan untuk menspesifikasi sumber dan tujuan data pada bus data. Saluran ini digunakan untuk mengirim alamat word pada memori yang akan diakses CPU. Juga digunakan untuk saluran alamat perangkat modul komputer saat CPU mengakses suatu modul. Perlu diketahui, semua peralatan yang terhubung dengan system komputer, agar dapat diakses harus memiliki alamat. Semisal mengakses port I/O, maka port I/O harus memiliki alamat hardware-nya.

Saluran kontrol (control bus) digunakan untuk mengontrol bus data, bus alamat dan seluruh modul yang ada. Karena bus data dan bus alamat digunakan oleh semua komponen maka diperlukan suatu mekanisme kerja yang dikontrol melalui bus kontrol ini. Sinyal – sinyal control terdiri atas sinyal pewaktuan dan sinyal – sinyal perintah.

Sinyal pewaktuan menandakan validitas data dan alamat, sedengkan sinyal perintah berfungsi membentuk suatu operasi. Secara umum saluran kontrol meliputi :

a.       Memory Write, memerintahkan data pada bus akan dituliskan ke dalam lokasi alamat.

b.      Memory Read memerintahkan data dari lokasi alamat ditempatkan pada bus data.

c.       I/O Write, memerintahkan data pada bus dikirim ke lokasi port I/O.

d.      I/O Read, memerintahkan data dari port I/O ditempatkan pada bus data.

e.   Transfer ACK, menunjukkan data telah diterima dari bus atau data telah ditempatkan pada bus.

f.       Bus Request, menunjukkan bahwa modul memerlukan kontrol bus.

g.      Bus Grant, menunjukkan modul yang melakukan request telah diberi hak mengontrol bus.

h.      Interrupt Request, menandakan adanya penangguhan interupsi dari modul.

i.        Interrupt ACK, menunjukkan penangguhan interupsi telah diketahui CPU.

j.        Clock, kontrol untuk sinkronisasi operasi antar modul.

k.      Reset, digunakan untuk menginisialisasi seluruh modul.

 

Secara fisik bus adalah konduktor listrik paralel yang menghubungkan modul – modul. Konduktor ini biasanya adalah saluran utama pada PCB motherboard dengan layout tertentu sehingga didapat fleksibilitas penggunaan. Untuk modul I/O biasanya dibuat slot bus yang mudah dipasang dan dilepas, seperti slot PCI dan ISA. Sedangkan untuk chips akan terhubung melalui pinnya.

Prinsip operasi bus adalah sebagai berikut. Operasi pengiriman data ke modul lainnya :

1.      Meminta penggunaan bus.

2.   Apabila telah disetujui, modul akan memindahkan data yang diinginkan ke modul yang dituju.

 

Operasi meminta data dari modul lainnya :

1.      Meminta penggunaan bus.

2.      Mengirim request ke modul yang dituju melalui saluran kontrol dan alamat yang sesuai.

Menunggu modul yang dituju mengirimkan data yang d iinginkan.

D. Struktur Interkoneksi System Bus

Struktur interkoneksi adalah kumpulan lintasan yang menghubungkan berbagai komponen-komponen seperti CPU, Memory dan I/O, yang saling berkomunikasi satu dengan lainnya. CPU membaca instruksi dan data, menulis data setelah diolah, dan menggunakan signal-signal kontrol untuk mengontrol operasi sistem secara keseluruhan.

E. Hierarki Multiple Bus

Bila terlalu banyak modul atau perangkat yang dihubungkan pada bus maka akan terjadi penurunan kinerja, yang disebabkan oleh :

a.       Semakin besar delay propagasi untuk mengkoordinasikan penggunaan bus.

b.      Antrian penggunaan bus semakin panjang.

Dimungkinkan habisnya kapasitas transfer bus sehingga memperlambat data.

Antisipasi dan solusi persoalan di atas adalah penggunaan bus jamak yang hierarkis. Modul – modul dikalasifikasikan berdasarkan kebutuhan terhadap lebar dan kecepatan bus. Bus biasanya terdiri atas bus lokal, bus sistem, dan bus ekspansi.

Arsitektur Jaringan Bus Jamak Internasional

Arsitektur Jaringan Bus Jamak Jaringan Kinerja Tinggi

Prosesor, cache memori dan memori utama terletak pada bus tersendiri pada level tertinggi karena modul – modul tersebut memiliki karakteristik pertukaran data yang tinggi. Pada arsitektur berkinerja tinggi, modul – modul I/O diklasifikasikan menjadi dua, yaitu yang memerlukan transfer data berkecepatan tinggi dan berkecepatan rendah.

Modul dengan transfer data berkecepatan tinggi disambungkan dengan bus berkecepatan tinggi pula, sedangkan modul yang tidak memerlukan transfer data cepat disambungkan pada bus ekspansi.Keuntungan hierarki bus jamak kinerja tinggi pada gambar diatas adalah bus berkecepatan tinggi lebih terintegrasi dengan prosesor. Perubahan pada arsitektur prosesor tidak begitu mempengaruhi kinerja bus.

F. Chipset

Chipset adalah komponen yang menjembatani data antara bus komputer, sehingga semua komponen yang membentuk komputer dapat berkomunikasi satu sama lain. Chipset awalnya terdiri dari sejumlah besar chip elektronik yang biasanya memiliki dua komponen:

a.       NorthBridge (disebut juga memory controller) bertugas mengontrol transfer antara prosesor dan RAM. NorthBridge terletak dekat prosesor, kadang-kadang disebut juga GMCH atau Graphic and Memory Controller Hub.

b.  SouthBridge (disebut juga input/output controlleratau expansion controller) menangani komunikasi antara perangkat periferal, disebut juga ICH atau (I/O Controller Hub). Istilah bridge pada umumnya digunakan untuk menunjuk komponen yang menghubungkan dua bus.

Banyak perusahaan yang mengembangkan bus-bus antarmuka terutama untuk perangkat peripheral. Diantara jenis bus yang beredar di pasaran saat ini adalah PCI, ISA, USB, SCSI, dan lain-lain. Semua memiliki keunggulan, kelemahan, harga dan teknologi yang berbeda sehingga akan mempengaruhi jenis – jenis penggunaannya.

Font Side Pada Komputer

A. Bus PCI

Interkoneksi komponen periferal (bahasa Inggris: Peripheral Component Interconnect) adalah bus yang didesain untuk menangani beberapa perangkat keras. PCI juga adalah suatu bandwidth tinggi yang populer, prosesor independent bus itu dapat berfungsi sebagai bus mezzenine atau bus periferal. Standar bus PCI ini dikembangkan oleh konsorsium PCI Special Interest Group yang dibentuk oleh Intel Corporation dan beberapa perusahaan lainnya, pada tahun 1992. Tujuan dibentuknya bus ini adalah untuk menggantikan Bus ISA/EISA yang sebelumnya digunakan dalam komputer IBM PC atau kompatibelnya.

Komputer lama menggunakan slot ISA, yang merupakan bus yang lamban. Sejak kemunculan-nya sekitar tahun 1992, bus PCI masih digunakan sampai sekarang, hingga keluar versi terbarunya yaitu PCI Express (add-on).

PCI terbagi menjadi dua, yaitu slot PCI atau PCIe. PCI adalah slot untuk kartu Eternet, kartu LAN, kartu suara, kartu USB, kartu SATA, sedangkan slot PCIe untukVGA.

B. Bus ISA

Ketika IBM memperkenalkan PC/AT yang berbasiskan CPU 80286, perusahaan ini menghadapi masalah besar. Jika IBM telah memulai sejak awal dan merancang sebuah bus 16 bit yang seluruhnya baru, banyak konsumen potensial akan bergegas membeli mesin tersebut karena tidak ada satupun dari begitu banyak papan plug-in PC yang disediakan oleh para vendor pihak ketiga dapat bekerja dengan menggunakan mesin baru tersebut.

Di sisi lain, dengan tetap berpegang pada bus PC dan 20 jalur alamatnya serta 8 jalur data tidak akan memperoleh manfaat dari keunggulan CPU 80286 untuk mengalamatkan 16 M memori dan mentransfer word 16 bit.

Solusi yang dipilih adalah mengembangkan PC. Kartu-kartu plug-in PC memiliki sebuah konektor sisi dengan 62 kontak, tetapi operasi konektor sisi ini tidak menjangkau seluruh papan ini. Solusi PC/AT adalah menempatkan sebuah konektor sisi kedua pada bagian dasar papan tersebut, dekat dengan konektor sisi utama, dan merancang sirkuit AT untuk beroperasi dengan kedua jenis papan ini.

Konektor kedua pada bus PC/AT memiliki 36 jalur. Dari ke-36 jalur ini, 31 disediakan untuk jalur-jalur alamat tambahan, jalur-jalur data tambahan, jalurjalur interupsi tambahan, serta untuk daya dan ground. Sisanya digunakan untuk mengatasi perbedaan-perbedaan antara transfer 8 bit dan 16 bit. Industri komputer personal lainnya merespon perkembangan ini dengan mengadopsi standarnya sendiri, bus ISA (Industry Standar Architecture), yang pada dasarnya adalah bus PC/AT yang beroperasi pada 8,33 MHz. Keuntungannya adalah bahwa pendekatan ini tetap mempertahankan kompatibilitas dengan mesin mesin dan kartu-kartu yang ada. Pendekatan ini juga didasarkan pada sebuah bus yang telah dilisensikan secara bebas oleh IBM kepada banyak perusahaan dalam rangka untuk menjamin bahwa sebanyak mungkin pihak ketiga dapat 20 memproduksi kartu-kartu untuk PC pertama, sesuatu yang kembali menghantui IBM. Setiap PC yang berbasiskan Intel masih menggunakan bus jenis ini, meskipun biasanya juga disertai dengan satu atau lebih bus lain.

Semoga Bermanfaat:) Thanks!!!