PENGENALAN KONTROL INPUT/OUTPUT

- Definisi dan Persyaratan Kontrol Input/Output

System control input/output memberikan bantuan kepada user (pengguna) agar memungkinkan mereka mengakses berkas tanpa harus memperhatika detail dari karakter dan waktu penyimapanan. Kotrol input/output menyangkut manajemen berkas dan peralatan manajemen merupakan bagian dari system operasi.Akses berkas memerlukan dukungan manajemen berkas yang memberikan teknik organisasi berkas dan dukungan alat manajemen yang memberikan akses ke alat penyimpanan fisik.

- Tugas dari Sistem Kontrol I/O

Memelihara directori dari berkas dan lokasi informasi.
Menentukan jalan (pathway) bagi aliran data antara memori primer (mainmemory) dan alat penyimpanan sekunder.
Mengkoordinasi komunimasi antara CPU dan alat penyimpanan sekunder, jugasebaliknya *mengatur/menangani ketidakseimbangan kecepatan pengiriman data antara CPUdengan alat penyimpanan lain, sehingga CPU tidak terlalu lama menyelesaikan pekerjaan input/output (tidak membuang waktu).

*mengatur data dengan sedemikian rupa sehingga data dapat disimpan, bila pengirim (CPU/alat

penyimpanan sekunder) dan penerima (penyimpanansekunder/CPU) tidak siap dalam waktu bersamaan.

4.Menyiapkan berkas penggunaan input atau output telah selesai.

5.Mengatur berkas, bila penggunaan input/output telah selesai.

- Channel

Sistem computer tidak membebani CPU untuk menangani tugas yang berhubungandengan input/output, akan tetapi tanggung jawab ini diberikan pasa processor input/output yakni saluran input/output. Channel program ini akan menentukan operasiyang diperlukan untuk akses peralatan dan mengontrol jalur data (data pathway).

Macam-macam channel :

1.Selector Channel

Mengatur aliran data antara memori utama dengan sebuah peralatan pada saat tersebut. Karena saluran merupakan processor-processor yangcepat maka saluran selektor biasanya hanya menggunakan peralatan I/O dengankecepatan tinggi, seperti disk. Penggunaan peralatan dengan kecepatan rendah,misal card reader.

2.Multiplexor Channel

Mengatur aliran data antara memori utama dengan beberapa peralatan. Saluran Multiplexor lebih efektif jika menggunakan peralatan dengankecepatan rendah, dibandingkan dengan selector channel. Dengan saluranmultiplexor, beberapa peralatan dapat diaktifkan secara serentak, tetapi saluranharus melengkapi saluran program untuk satu peralatan sebelum memulai dengansaluran program lain.

3.Block Multiplexor Channel

Mengatur aliran data ke berbagai peralatan. Block Multiplexor Channel dapat mengeksekusi satu instruksi dari saluran program untuk satu peralatan, kemudian dapat mengalihkan instruksi-instruksi dari saluran program itu ke peralatan yang lain.

- Device

Aktifitas I/O untuk shared device adalah sangat kompleks dibanding aktifitas I/O padadedicated device. Dua fungsi yang sangat penting dari shared device adalah alokasitempat dan pemberian akses yang tepat.

Macam-macam device/peralatan untuk keperluan manajemen pada computer:

a.Dedicated Device , digunakan untuk pengaksesan oleh satu user pada setiap saat.

Contoh : terminal

b.Shared Device, digunakan untuk pengaksesan banyak user secara bersamaan.

Contoh : disk

- Saluran

Tujuan dari saluran I/O adalah sebagai perantara antara CPU-main memory dengan unit pengontrol penyimpan. CPU berkomunikasi dengan saluran melalui beberapa perintahyang sederhana. Saluran akan memberi perintah :

*Test I/O, untuk menentukan apakah jalur (pathway) yang menuju peralatan sedang sibuk.

*Start I/O, pada peralatan tertentu.

*Halt I/O, pada peralatan tertentu.

Saluran biasanya berkomunikasi dengan CPU melalui cara interupsi. Interupsi akanterjadi, jika keadaan error terdeteksi, misalnya instruksi CPU yang salah atau jikaaktifitas I/O telah diakhiri. Jika interupsi terjadi, kontrol akan bercabang melalui rutin pengendali interupsi (interrupt-handler routine), dimana kontrol akan menentukan penyebab dari interupsi, melakukan kegiatan yang tepat, kemudian mengembalikankontrol pada pemanggil (caller).

Jika sebuah program membutuhkan READ dari berkasfile, maka yang terjadi adalah;

Program mengeluarkan READ, yang akan menginterupsi I/O.
Pengontrol I/O membuat sebuah saluran program pada memori utama.
Saluran program dibaca dan dieksekusi oleh pemanggil saluran.
Sinyal yang tepat akan ditransmisi ke pemanggil unit control.
Kemudian sinyal tersebut diterjemahkan oleh unit control dan digunakan untuk mengontrol peralatan operasi untuk membaca data yang diminta.
Data yang diminta akan mengalir dari peralatan pathway ke file buffer area dalam ruang memori utama.
Interupsi yang dikeluarkan oleh saluran digunakan untuk meneruskan sinyal padawaktu eksekusi program.
Kemudian control kembali ke programData dibaca ke dalam buffer, dimana buffer merupakan suatu tempat pada memoriutama yang disediakan untuk menampung data, bila buffer penuh program akansegera menggunakan data tersebut.

- Buffering I/O

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 dilakukandengan 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. Sistemoperasi dapat menswap keluar proses karena operasi masukan berada di memori sistem bukan memori proses pemakai.

-- Kelemahan

Merumitkan sistem operasi karena harus mencatat pemberian buffer-buffer sistem ke proses pemakai.

Logika swapping juga dipengaruhi. Jika operasi I/O melibatkan disk untuk swapping, maka membuat antrian penulisan ke disk yang sama yang digunakanuntuk swap out proses. Untuk menswap proses dan melepas memori utama tidak dapatdimulai sampai operasi I/O selesai, dimana waktu swapping ke disk tidak bagus untuk dilaksanaka Buffering keluaran serupa buffering masukan. Ketika data transmisi, datalebih dulu dikopi dari ruang pemakai ke buffer sistem. Proses pengirim menjadi bebasuntuk melanjutkan eksekusi berikutnya atau di swap ke disk Jika perlu.Untuk perangkat berorientasi aliran karakter.Single buffering dapat diterapkan dengan dua mode, yaitu :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. Keluaranterminal juga serupa, yaitu satu baris per waktu. Contoh mode ini adalah printer.

Buffer digunakan untuk menyimpan satu baris tunggal. Proses pemakaiditunda selama masukan, menunggu kedatangan satu baris seluruhnya.Untuk keluaran, proses pemakai menempatkan satu baris keluaran pada buffer danmelanjutkan pemrosesan. Proses tidak perlu suspend kecuali bila baris kedua dikirimsebelum buffer dikosongkan. Mode byte at a time. Operasi ini cocok untuk terminalmode 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 bufferingmenjamin proses tidak menunggu operasi I/O. Peningkatan ini harus dibayar dengan peningkatan kompleksitas. Untuk berorientasi aliran karakter, double buffering mempunyai 2 mode alternatif, yaitu :

*Mode line at a time. Proses pemakai tidak perlu ditunda untuk I/O kecuali prosessecepatnya mengosongkan buffer ganda.

*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/Omengikuti proses. Double buffering tidak mencukupi jika proses melakukan operasi I/Oyang berturutan dengan cepat. Masalah sering dapat dihindari denga menggunakan lebihdari dua buffer. Ketika lebih dari dua buffer yang digunakan, kumpulan buffer itu sendiridiacu sebagai circulat buffer. Tiap buffer individu adalah satu unit di circular buffer.Algoritma penjadwalan disk pada sistem multiprogramming, banyak proses yangmelakukan permintaan membaca dan menulis rekord-rekord disk. Proses-prosesmembuat 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 :

*Optimasi seek.

*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 kinerjaseluruh 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 akandilayani dengan pergerakan mekanis minimum.

Sekian./