Sistem Komputer: Teknik Input Output

Perangkat I/O membantu kita berinteraksi dengan komputer agar dapat memberi dan menerima data, program dan hasil, ke / dari komputer.
Setiap perangkat I/O memiliki I/O driver yang merupakan sekumpulan program I/O untuk berbagai operasi pada perangkat I/O yang spesifik. I/O driver dari semua perangkat I/O dikenal dengan BIOS.

A. METODE TRANSFER DATA PERANGKAT I/O
Metode transfer data perangkat input/output terdapat dua macam yaitu, metode software dan metode hardware.
Pada metode software, tugas-tugas mengenai operasi input/output dibuat ke dalam suatu program yang dijalankan oleh CPU. Sehingga CPU tidak terbebani secara total dalam operasi I/O.
Pada metode hardware, program memberikan tanggungjawab pelaksanaan operasi I/O ke unit hardware lain yang disebut DMA Controller.

Pada gambar di atas, ditunjukkan ada 2 (dua) langkah dalam metode software :
Langkah 1a : Baca byte data dari perangkat input ke CPU
Langkah 1b : Pindahkan byte data dari CPU ke lokasi memori

B. PROGRAMMED I/O MODE
Adalah metode transfer data I/O yang dilakukan oleh software secara stretch (dari awal byte pertama sampai dengan akhir byte terakhir).
Pada Programmed I/O Mode, program I/O melakukan 4 (empat) aktifitas untuk setiap byte data yang ditransfer, yaitu :

1. Pembacaan status perangkat periferal
2. Menganalisa apakah perangkat siap untuk transfer data atau tidak
3. Jika perangkat siap, ke langkah 4 untuk mentransfer data. Jika perangkat tidak siap, maka ke langkah 1 untuk looping (mengulangi) sampai perangkat siap untuk mentransfer data.
4. Melakukan transter data dalam 2 (dua) langkah.
Untuk operasi INPUT, 2 (dua) langkah berikut dilakukan :
1. Pembacaan data dari perangkat input ke CPU
2. Penyimpanan data dalam suatu lokasi di memori
Untuk operasi OUTPUT, 2 (dua) langkah berikut dilakukan :
1. Pembacaan data dari memori ke CPU
2. Menyampaikan data ke perangkat Output

Kekurangan Programmed I/O Mode, yaitu pada kecepatan transfer data yang bergantung pada jumlah atau berapa kali looping dari langkah 1 ke langkah 3 diulangi, yang pada akhirnya juga tergantung pada kecepatan perangkat periferal tersebut.
Jika perangkat lambat, maka program I/O akan memerlukan waktu yang lama untuk melakukan looping pada tiga langkah tersebut. Sehingga banyak waktu CPU yang terbuang untuk menunggu.

C. INTERRUPT MODE
Pada Programmed I/O Mode, status perangkat dipantau oleh program I/O. Namun pada Interrupt Mode, program I/O tidak menunggu sampai perangkat siap.
Terdapat hardware pengontrol perangkat yang secara terus-menerus memantau status perangkat I/O. Ketika periferal I/O siap, hardware pengontrol perangkat langsung memberikan informasi ke CPU (interupsi) bahwa periferal I/O siap transfer data.
Pada Interrupt Mode, CPU melakukan transfer data tapi tidak terlibat dalam pengecekan apakah perangkat siap atai tidak. Dengan kata lain, langkah 1 sampai dengan langkah 3 pada programmed I/O mode diserahkan ke hardware pengontrol perangkat.
Pada metode ini diperlukan sirkuit hardware tambahan untuk hardware pengontrol perangkat.

D. DMA MODE
DMA Mode memungkinkan periferal I/O melakukan transfer langsung ke/dari memori. Pada DMA Mode, operasi yang berhubungan dengan transfer byte data dilakukan oleh pengontrol DMA yang merupakan unit hardware tersendiri.
Pengontrol DMA dapat mengakses memori untuk operasi pembacaan atau penulisan tanpa bantuan CPU. Pengontrol perangkat akan meminta pengontrol DMA bahwa satu byte data akan ditransfer antara memori dan pengontrol perangkat, sebagai pengganti interupsi ke CPU.
Parameter-parameter DMA berikut disediakan oleh software ke pengontrol DMA:

1. Alamat awal Memori
2. Jumlah byte
3. Arah : input atau output