Tentang Managemen I / o

Pengertian Management I/O:

Manajemen perangkat masukan/keluaran merupakan aspek perancangan siste

operasi terluas dan kompleks karena sangat beragamnya perangkat da

aplikasinya.

Beberapa fungsi manajemen input/ouput (I/O) :

a. Mengirim perintah ke perangkat I/O agar menyediakan layanan.

b. Menangani interupsi perangkat I/O.

c. Menangani kesalahan perangkat I/O.

d. Menyediakan interface ke pemakai.

Klasifikasi perangkat I/O

Perangkat I/O dapat dikelompokkan berdasarkan :

a. Sifat aliran datanya, yang terbagi atas :

   a.1 Perangkat berorientasi blok.

         Yaitu menyimpan, menerima, dan mengirim informasi sebagai blok-blok       

berukuran tetap yang berukuran 128 sampai 1024 byte dan memiliki alamat

tersendiri, sehingga memungkinkan membaca atau menulis blok-blok secara

independen, yaitu dapat membaca atau menulis sembarang blok tanpa harus

melewati blok-blok lain. Contoh : disk,tape,CD ROM, optical disk.

   a.2 Perangkat berorientasi aliran karakter.

       Yaitu perangkat yang menerima, dan mengirimkan aliran karakter tanpa     

membentuk suatu struktur blok. Contoh : terminal, line printer, pita kertas,

kartu-kartu berlubang, interface jaringan, mouse.

b. Sasaran komunikasi, yang terbagi atas :.

   b.1 Perangkat yang terbaca oleh manusia.

       Perangkat yang digunakan untuk berkomunikasi dengan manusia.

       Contoh : VDT (video display terminal) : monitor, keyboard, mouse.

   b.2 Perangkat yang terbaca oleh mesin.

        Perangkat yang digunakan untuk berkomunikasi dengan perangkat  

elektronik.

        Contoh : Disk dan tape, sensor, controller.

   b.3 Perangkat komunikasi.

       Perangkat yang digunakan untuk komunikasi dengan perangkat jarak jauh.

       Contoh : Modem.

Faktor-faktor yang membedakan antar perangkat

·  Kecepatan transmisi data (data rate).

·  Jenis aplikasi yang digunakan.

·  Tingkat kerumitan dalam pengendalian.

·  Besarnya unit yang ditransfer.

·  Representasi atau perwujudan data.

·  Kondisi-kondisi kesalahan.

Managemen sistem I /O

™ Sistem I/O terdiridari:

Æ Sistem buffer : menampung s ementara data dari/ke peran

I/O

Æ Spooling : melakukan penjadwalan pemakaianI/O

sistem supaya  lebih efisien (antrian dsb)

Æ Antarmuka devices-driver  yang umum :

menyediakan  device driveryang umum sehingga

sistem operasi dapat  seragam (buka, baca, tulis, tutup)

Æ Drivers untuk spesifikperangkat keras :

menyediakandriver untuk melakukan operasi

rinci/detail untuk perangkat keras tertentu.

 Teknik pemograman perangkat I/O

1. I/O terprogram atau polling system.

Ketika perangkat I/O menangani permintaan, perangkat men-set bit status di

register status perangkat. Perangkat tidak memberitahu ke pemroses saat tugas

telah selesai dilakukan sehingga pemroses harus selalu memeriksa register

tersebut secara periodik dan melakukan tindakan berdasar status yang dibaca.

Software pengendali perangkat (driver) dipemroses harus mentransfer data

ke/dari pengendali. Driver mengekseksui perintah yang berkomunikasi dengan

pengendali (adapter) di perangkat dan menunggui sampai operasi yang dilakukan

perangkat selesai.

a.1 Pengendalian.

        Berfungsi mengaktifkan perangkat eksternal dan memberitahu yang perlu

dilakukan. Contoh : unit tape magnetik diinstruksikan untuk kembali ke posisi

awal, bergerak ke record berikut, dan sebagainya.

    a.2 Pengujian.

        Berfungsi memeriksa status perangkat keras berkaitan dengan perangkat    

I/O.

    a.3 Pembacaan/penulisan

        Berfungsi membaca/menulis untuk transfer data antara register pemroses dan

perangkat eksternal.

    Masalah utama I/O terprogram adalah pemroses diboroskan untuk menunggu

dan menjagai operasi I/O. Diperlukan teknik lain untuk meningkatkan efisiensi

pemroses.

b. I/O dikendalikan interupsi.

   Teknik I/O dituntun interupsi mempunyai mekanisme kerja sebagai berikut :

·  Pemroses memberi instruksi ke perangkat I/O kemudian melanjutkan

melakukan pekerjaan lainnya.

·  Perangkat I/O akan menginterupsi meminta layanan saat perangkat telah siap

bertukar data dengan pemroses.

·  Saat menerima interupsi perangkat keras (yang memberitahukan bahwa

perangkat siap melakukan transfer), pemroses segera mengeksekusi transfer

data.

Keunggulan :

·  Pemroses tidak disibukkan menunggui dan menjaga perangkat I/O untuk 

memeriksa status perangkat.

   Kelemahan :

·  Rate transfer I/O dibatasi kecepatan menguji dan melayani operasi

perangkat.

·  Pemroses terikat ketat dalam mengelola transfer I/O. Sejumlah intruksi

harus dieksekusi untuk tiap transfer I/O.

c. Dengan DMA (direct memory access).

    DMA berfungsi membebaskan pemroses menunggui transfer data yang dilakukan

perangkat I/O. Saat pemroses ingin membaca atau menulis data, pemroses

memerintahkan DMA controller dengan mengirim informasi berikut :

·  Perintah penulisan/pembacaan.

·  Alamat perangkat I/O.

·  Awal lokasi memori yang ditulis/dibaca.

·  Jumlah word (byte) yang ditulis/dibaca.

Setelah mengirim informasi-informasi itu ke DMA controller, pemroses dapat

melanjutkan kerja lain. Pemroses mendelegasikan operasi I/O ke DMA. DMA

mentransfer seluruh data yang diminta ke/dari memori secara langsung tanpa

melewati pemroses. Ketika transfer data selesai, DMA mengirim sinyal interupsi

ke pemroses. Sehingga pemroses hanya dilibatkan pada awal dan akhir transfer

data. Operasi transfer antara perangkat dan memori utama dilakukan

sepenuhnya oleh DMA lepas dari pemroses dan hanya melakukan interupsi bila

operasi telah selesai.

Keunggulan :

·  Penghematan waktu pemroses.

·  Peningkatan kinerja I/O

 Prinsip manajemen perangkat I/O

Terdapat dua sasaran perancangan I/O, yaitu :

a. Efisiensi.

    Aspek penting karena operasi I/O sering menimbulkan bottleneck.

b. Generalitas (device independence).

    Manajemen perangkat I/O selain berkaitan dengan simplisitas dan bebas  

kesalahan, juga menangani perangkat secara seragam baik dari cara proses  

memandang maupun cara sistem operasi mengelola perangkat dan operasi I/O.

Masalah-masalah manajemen I/O adalah :

a. Penamaan yang seragam (uniform naming).

    Nama berkas atau perangkat adalah string atau integer, tidak bergantung pada

perangkat sama sekali.

b. Penanganan kesalahan (error handling).

    Umumnya penanganan kesalahan ditangani sedekat mungkin dengan perangkat  

keras.

c. Transfer sinkron vs asinkron.

    Kebanyakan I/O adalah asinkron. Pemroses mulai transfer dan mengabaikan 

untuk melakukan kerja lain sampai interupsi tiba. Program pemakai sangat lebih

mudah ditulis jika operasi I/O berorientasi blok. Setelah perintah read, program

kemudian ditunda secara otomatis sampai data tersedia di buffer. 

d. Sharable vs dedicated.

    Beberapa perangk dapat dipakai bersama seperti disk, tapi ada juga perangkat

yang hanya satu pemakai yang dibolehkan memakai pada satu saat. 

    Contoh : printer.

 Hirarki manajemen perangkat I/O

Hirarki manajemen perangkat I/O :

a. Interrupt handler.

    Interupsi harus disembunyikan agar tidak terlihat rutin berikutnya. 

    Device driver di blocked saat perintah I/O diberikan dan menunggu interupsi.

Ketika interupsi terjadi, prosedur penanganan interupsi bekerja agar device driver

keluar dari state blocked.

 b. Device drivers.

    Semua kode bergantung perangkat ditempatkan di device driver. Tiap device  

driver menangani satu tipe (kelas) perangkat dan bertugas menerima permintaan

abstrak perangkat lunak device independent diatasnya dan melakukan layanan

permintaan.

Buffering I/O

Buffering adalah melembutkan lonjakan-lonjakan kebutuhan pengaksesan I/O,

sehingga meningkatkan efisiensi dan kinerja sistem operasi.

a. Single buffering.

    Merupakan teknik paling sederhana. Ketika proses memberi perintah untuk

perangkat I/O, sistem operasi menyediakan buffer memori utama sistem untuk

operasi.

  Keunggulan :

    Pendekatan in umumnya meningkatkan kecepatan dibanding tanpa buffering. 

    Proses pemakai dapat memproses blok data sementara blok berikutnya sedang   

dibaca. Sistem operasi 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

digunakan untuk swap out proses. Untuk menswap proses dan melepas

memori  utama tidak dapat dimulai sampai operasi I/O selesai, dimana waktu

swapping ke disk tidak bagus untuk dilaksanakan.

Single buffering dapat diterapkan dengan dua mode, yaitu :

o 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.

Contoh mode ini adalah printer.

      Buffer digunakan untuk menyimpan satu baris tunggal.

o Mode byte at a time.

      Operasi ini cocok untuk terminal mode 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. 

. 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/O

mengikuti proses.