Prinsip perangkat keras input/output (i/o)

Ruang lingkup atau batasan dalam manajemen perangkat keras input/output adalah bagaimana perangkat keras input output itu dikelola dan diprogram agar dapat berjalan dengan baik. Manajemen perangkat I/O mempunyai beragam fungsi dan fungsi antara lain adalah sebagai berikut:

•  mengirimkan perintah ke perangkat I/O untuk menyediakan layanan akses.
•  menangani interupsi perangkat I/O.
•  menangani kesalahan pada perangkat I/O.
•  menyediakan interface ke pemakai.

Perangkat I/O dapat dibedakan berdasarkan sifat aliran datanya dan sasaran komunikasinya. Berdasarkan aliran data dibedakan menjadi dua yaitu :

• Perangkat berorientasi blok (block-oriented devices)

Menyimpan informasi dan menukarkan (menerima / mengirim) informasi sebagai blok-blok berukuran tetap. Tiap blok mempunyai alamat tersendiri. Ukuran blok dapat beragam antara 128 s/d 1024 byte. Ciri utamanya adalah : dimungkinkan membaca / menulis blok-blok secara independent, yaitu dapat membaca atau menulis sembarang blok tanpa harus melewati blok-blok lain. Contohnya : disk, tape, CD ROM, Optical disk

• Perangkat berorientasi karakter (character-oriented devices)

Mengirim atau menerima karakter dan tanpa peduli membentuk suatu struktur blok, not addresable dan tidak mempunyai operasi seek.

Contohnya : terminals, line printer, punch card, network interfaces, pita kertas, mouse. Klasifikasi diatas tidak mutlak, karena ada beberapa perangkat yang tidak termasuk kategori diatas, misalnya :

1) clock yang tidak teramati secara blok dan juga tidak menghasilkan / menerima aliran 

karakter. Clock menyebabkan interupsi pada interval-interval yang
didefinisikan. 

2) Memory mapped screen

3) sensor.Sedangkan berdasarkan sasaran komunikasi perangkat keras I/O dibedakan
menjadi tiga yaitu : :

A. Perangkat yang terbaca oleh manusia (human readable device)

Perangkat yang cocok untuk komunikasi dengan manusia. Contohnya :
VDT (Video Display Terminal) terdiri dari monitor, keyboard (mouse)

B. Perangkat yang terbaca oleh mesin (machine readable device)

Perangkat yang cocok untuk komunikasi dengan perangkat elektronik.
Contohnya : disk, tape, sensor, controller, aktuator

C. Perangkat Untuk komunikasi

Perangkat yang cocok untuk komunikasi dengan perangkat jarak jauh, seperti infrared, blutooth, wireless dll.Unit I/O meliputi dua komponen yaitu komponen elektronik dan komponen mekanik. 

Komponen elektronik berfungsi sebagai device controler atau adapter yang digunakan untuk untuk mengaktifkan perangkat eksternal dan memberitahukan kepada CPU yang perlu dilakukan oleh perangkat / driver. Suatu cntoh: unit tape megnetik diinstruksikan untuk kembali ke posisi awal atau bergerak ke record berikutnya dan sebagainya.Sementara itu teknik untuk mengoperasikan perangkat I/O meliputi tiga cara yaitu: 1) Perangkat I/O terprogram atau programmed I/O. 2) Perangkat berkendalikan interupsi atau Interrupt I/O dan 3) DMA (Direct Memory Address). Programmed I/O merupakan teknik mengoperasikan perangkat I/O komputer yang dikontrol oleh program.

Contohnya, perintah mesin in, out, move. Interrupt I/O merupakan teknik untuk mengkoordinasikan pengalihan dan mengoperasikan perangkat I/O. Konsep interupsi berguna di dalam sistem operasi dan beberapa aplikasi kontrol di mana pemrosesan rutin tertentu harus diatur dengan seksama dan secara relatif untuk peristiwa-peristiwa eksternal.DMA adalah suatu cara pemindahan data atau informasi dari memori ke perangkat I/O atau sebaliknya yang dilakukan secara langsung tanpa campur tangan dari prosesor. DMA berfungsi membebaskan pemroses menunggui transfer data yang dilakukan I/O device. Saat pemroses ingin membaca atau menulis data, pemroses memerintahkan DMA Controller dengan mengirimkan beberapa informasi yaitu:

1) perintah penulisan atau pembacaan

2) Alamat I/O device

3) awal lokasi memori yang ditulis atau dibaca

4) Jumlah word / byte yang ditulis / dibacaSetelah mengirimkan informasi itu ke DMA Controller, pemroses dapat melanjutkan kerja lain.

Pemroses mendelegasikan operasi I/O ke DMA. DMA mentransfer seluruh data yang diminta ke atau dari memori secara langsung tanpa melewati pemroses. Ketika transfer data selesai, DMA mengirimkan sinyal interupsi ke pemroses. Pemroses hanya dilibatkan pada awal dan akhir transfer data. Operasi transfer antara perangkat dan memori utama dilakukan sepenuhnya olehDMA,pemroses hanya melakukan interupsi bila operasi telah selesai. Keuntungan penggunaan DMA ini ialah

peningkatan kinerja prosesor atau I/O adan meminimasikan over head.Pada waktu data di tranfer dari controller ke memori, sektor berikut akan melewati dibawah head dan bits sampai ke controller. Controller tidak dapat melakukan akses ke I/O dalam waktu yang bersamaan, maka dilakukan interleaving (skip blok). Hal ini memberi waktu untuk tranfer data ke memori. Interleaving ini terjadi pada disk bukan pada memori.