SISTEM BUS PADA MOTHERBOARD

Ada beberapa macam sistem bus. Untuk mengkomunikasikan motherboard dan CPU Core 2 duo yaitu menggunakan FSB (Front Side Bus). FSB adalah jalur (bus) yang secara fisik menghubungkan prosesor dengan chipset northbridge pada motherboard. Jalur ini merupakan jalur dua arah, artinya aliran data/informasi bisa berjalan dari prosesor menuju motherboard atau sebaliknya. FSB juga menghubungkan processor dengan memori utama. Front Side Bus 1066, 1333 dan 1600 MHz yang dikenal pada prosessor Core2 Duo/Core2 Quad.

Kecepatan FSB yang dulunya maksimal 1.6 GT/s berlipat menjadi 6.4 GT/s. Hal ini dikarenakan kecepatan memory controller internal pada CPU lebih efektif dibandingkan memory controller pada Northbridge. Bandwidth maksimum FSB ditentukan lebar FSB (wide FSB), frekuensi FSB, dan jumlah transfer per detik (transfer/tick). Misalkan lebar FSB 32 bit (setara 4 byte) dengan frekuensi 200 MHz dan 4 transfer per detik. Bandwith maksimumnya adalah: Lebar FSB x frekuensi FSB x jumlah transfer per detik = 4 x 200 x 4 = 3200 Mega Byte perdetik Maknanya adalah jumlah data maksimum yang bisa dialirkan oleh FSB adalah 3200 MB per detik.

Makin besar bandwidth FSB makin cepat komputer bekerja. Namun, hal ini juga bergantung pada kemampuan komponen-komponen lain dalam mendukung kerja komputer (prosesor), misalnya cache memory, memori utama, teknologi-teknologi lain yang terkandung dalam prosesor itu sendiri. Kemampuan transfer per detik yang dimiliki FSB tergantung teknologi yang digunakan pada prosesor tersebut. FSB merupakan ‘tulang punggung’ hubungan antara prosesor dengan chipset pada motherboard, karena melalui FSB inilah keduanya saling mengirim dan menerima data/informasi. Melalui system bus chipset berhubungan ke komponen lain yang terhubung pada motherboard. FSB digunakan untuk mengomunikasikan antara motherboard dengan komponen lainnya. Berikut ini merupakan gambar arsitektur Front side bus.

FSB ( Front Side Bus )

FSB disebut juga dengan system bus. System bus adalah jalur (bus) yang menghubungkan mikroprosesor dengan chipset northbridge pada motherboard. Jalur ini sebagai tempat lintasan data/informasi yang diwujudkan dalam bentuk sinyal-sinyal elektronis. Jalur ini merupakan jalur dua arah. Artinya aliran data/informasi bisa berjalan dari mikroprosesor menuju motherboard atau sebaliknya. FSB juga menghubungkan mikroprosesor dengan memori utama (RAM). FSB biasanya terdiri dari bus data (data bus), bus control (control bus) dan bus alamat (address bus).

Ilustrasi  bus pada mikroprosesor

Bandwidth maksimum FSB ditentukan dari lebar FSB (width FSB), frekuensi FSB, dan jumlah transfer per detik (transfer/tick). Misalkan lebar FSB 32-bit (setara 4 byte) dengan frekuensi 200 MHz dan 4 transfer per detik. Bandwidth maksimumnya adalah :

Lebar FSB x frekuensi x jumlah transfer per detik

= 4 x 200 x 4

= 3200 Mega Byte per detik

Maknanya adalah jumlah data maksimum yang bisa dialirkan oleh FSB adalah 3200 MB per detik. Makin besar bandwidth FSB, makin cepat komputer bekerja. Namun, hal ini juga bergantung pada kemampuan komponen-komponen lain dalam mendukung kinerja komputer (mikroprosesor), misalnya cache memory, memori utama, dan teknologi-teknologi lain yang terkandung dalam mikroprosesor itu sendiri.

FSB merupakan ‘tulang punggung’ hubungan antara prosesor dengan chipset pada motherboard. Karena melalui FSB inilah keduanya saling mengirim dan menerima data/informasi. Melalui system bus, chipset berhubungan ke komponen lain yang terhubung pada motherboard. FSB digunakan untuk menghubungkan antara motherboard dengan komponen lainnya.

Patut dicatat bahwa semua system bus (PCI, AGP, memory) pada motherboard terhubung ke chipset, sehingga dapat dikatakan bahwa chipset menjadi titik utama koneksi system bus pada motherboard. Dengan demikian, tidaklah salah bila disebutkan bahwa FSB menghubungkan prosesor dengan komponen (device) lain dalam satu system computer melalui chipset yang ada pada motherboard.

Berikut ini bus utama dalam sistem komputer modern :

1. Bus Prosessor.

Disebut juga dengan front-side bus (FSB), merupakan bus tercepat pada komputer dan merupakan inti dari chipset (dan motherboard). Utamanya, bus ini di gunakan oleh mikroprosesor untuk melewatkan informasi ke / dari chache atau memori utama, dan juga ke chipset north-bridge. Bus prosessor pada komputer sekarang berjalan pada kecepatan 66MHz, 100MHz, 133MHz,atau 200Mhz menggunakan lebar jalur data 64 bit (8 byte).

1. VESA(Video electronics Standards Association), dikenal sebagai VESA local bus atau VL bus. VL Bus versi 1.0 ialah bus 32 bit yang dapat bekerja hingga 33MHz.

VGA

VGA, singkatan dari Video Graphics Adapter, adalah standar tampilan komputer analog yang dipasarkan pertama kali oleh IBM pada tahun 1987. Walaupun standar VGA sudah tidak lagi digunakan karena sudah diganti oleh standar yang lebih baru, VGA masih diimplementasikan pada Pocket PC. VGA merupakan standar grafis terakhir yang diikuti oleh mayoritas pabrik pembuat kartu grafis komputer. Tampilan Windows sampai sekarang masih menggunakan modus VGA karena didukung oleh banyak produsen monitor dan kartu grafis.

Istilah VGA juga sering digunakan untuk mengacu kepada resolusi layar berukuran 640×480, apa pun pembuat perangkat keras kartu grafisnya. Kartu VGA berguna untuk menerjemahkan keluaran komputer ke monitor. Untuk proses desain grafis atau bermain permainan video, diperlukan kartu grafis yang berdaya tinggi. Produsen kartu grafis yang terkenal antara lain ATI dan nVidia.

Selain itu, VGA juga dapat mengacu kepada konektor VGA 15-pin yang masih digunakan secara luas untuk mengantarkan sinyal video analog ke monitor. Standar VGA secara resmi digantikan oleh standar XGA dari IBM, tetapi nyatanya VGA justru digantikan oleh Super VGA.

1. PCl Express

PCI Express (PCI-E/PCIex) adalah slot ekspansi module, di desain untuk menggantikan PCI bus yang lama. Banyak Motherboard mengadopsi PCI express dikarenakan PCI Express memiliki transfer data yang lebih cepat, terutama untuk keperluan grafis 3D. Slot ini memiliki kecepatan 1x, 2x, 4x, 8x, 16x and 32x, tidak seperti PCI biasa dengan sistim komunikasi paralel. PCI Express menggunakan sistem serial dan mampu berkomunikasi 2 kali (tulis/baca) dalam satu rute clock.

Ini adalah kecepatan lebar data maximun dari PCI:

• Kecepatan Max

• PCI-ex 1x 250 MB/s

• PCI-ex 2x 500 MB/s

• PCI-ex 4x 1000 MB/s

• PCI-ex 8x 2000 MB/s

• PCI-ex 16x 4000 MB/s

• PCI-ex 32x 8000 MB/s

 

Sejarah Pengembangan

Dalam perjalanan pengembangannya PCI Express (PCIe) sebelumnya dinamai HSI (High Speed InterConnect) dan mengalami pergantian nama menjadi 3GIO (3rd Generation I/O). Akhirnya PCI SIG (PCI Special Interest Group) menamainya menjadi PCI Express.  PCIe masih dalam pengembangan yang berkelanjutan. versi sekarang yang banyak beredar adalah PCIe 1.0, PCI-SIG sudah mengumumkan beredarnya PCIe 2.0 (Januari 2007) dan PCIe 3.0 (Agustus 2007)

1. AGP

Bus AGP, singkatan dari Accelerated Graphics Port adalah sebuah bus yang dikhususkan sebagai bus pendukung kartu grafis berkinerja tinggi, menggantikan bus ISA, bus VESA atau bus PCI yang sebelumnya digunakan.

Spesifikasi AGP pertama kali (1.0) dibuat oleh Intel dalam seri chipset Intel 440 pada Juli tahun 1996. Sebenarnya AGP dibuat berdasarkan bus PCI, tapi memiliki beberapa kemampuan yang lebih baik. Selain itu, secara fisik, logis dan secara elektronik, AGP bersifat independen dari PCI. Tidak seperti bus PCI yang dalam sebuah sistem bisa terdapat beberapa slot, dalam sebuah sistem, hanya boleh terdapat satu buah slot AGP saja.

Spesifikasi AGP 1.0 bekerja dengan kecepatan 66 MHz (AGP 1x) atau 133 MHz (AGP 2x), 32-bit, dan menggunakan pensinyalan 3.3 Volt. AGP versi 2.0 dirilis pada Mei 1998 menambahkan kecepatan hingga 266 MHz (AGP 4x), serta tegangan yang lebih rendah, 1.5 Volt. Versi terakhir dari AGP adalah AGP 3.0 yang umumnya disebut sebagai AGP 8x yang dirilis pada November 2000. Spesifikasi ini mendefinisikan kecepatan hingga 533 MHz sehingga mengizinkan throughput teoritis hingga 2133 Megabyte/detik (dua kali lebih tinggi dibandingkan dengan AGP 4x). Meskipun demikian, pada kenyataannya kinerja yang ditunjukkan oleh AGP 8x tidak benar-benar dua kali lebih tinggi dibandingkan AGP 4x, karena beberapa alasan teknis.

Spesifikasi AGP Diperkenalkan Kecepatan Tegangan Maksimum troughput

66 MHz (1 x 66 MHz), 32-bit

3.3 Volt 266 MByte/detik

133 MHz (2 x 66 MHz), 32-bit

3.3 Volt 533 MByte/detik

266 MHz (4 x 66 MHz), 32-bit

1.5 Volt 1066 MByte/detik

533 MHz (8 x 66 MHz), 32-bit

1.5 Volt 2133 MByte/detik

Selain empat spesifikasi AGP di atas, ada lagi spesifikasi AGP yang dinamakan dengan AGP Pro. Versi 1.0 dari AGP Pro diperkenalkan pada bulan Agustus 1998 lalu direvisi dengan versi 1.1a pada bulan April 1999. AGP Pro memiliki slot yang lebih panjang dibandingkan dengan slot AGP biasa, dengan tambahan pada daya yang dapat didukungnya, yakni hingga 110 Watt, lebih besar 25 Watt dari AGP biasa yang hanya 85 Watt. Jika dilihat dari daya yang dapat disuplainya, terlihat dengan jelas bahwa AGP Pro dapat digunakan untuk mendukung kartu grafis berkinerja tinggi yang ditujukan untuk workstation graphics, semacam ATi FireGL atau NVIDIA Quadro. Meskipun demikian, AGP Pro tidaklah kompatibel dengan AGP biasa: kartu grafis AGP 4x biasa memang dapat dimasukkan ke dalam slot AGP Pro, tapi tidak sebaliknya. Selain itu, karena slot AGP Pro lebih panjang, kartu grafis AGP 1x atau AGP 2x dapat tidak benar-benar masuk ke dalam slot sehingga dapat merusaknya. Untuk menghindari kerusakan akibat hal ini, banyak vendor motherboard menambahkan retensi pada bagian akhir slot tersebut: Jika hendak menggunakan kartu grafis AGP Pro lepas retensi tersebut.

Selain faktor kinerja video yang lebih baik, alasan mengapa Intel mendesain AGP adalah untuk mengizinkan kartu grafis dapat mengakses memori fisik secara langsung, yang dapat meningkatkan kinerja secara signifikan, dengan biaya integrasi yang relatif lebih rendah. AGP mengizinkan penggunaan kartu grafis yang langsung mengakses RAM sistem, sehingga kartu grafis on-board dapat langsung menggunakan memori fisik, tanpa harus menambah chip memori lagi, meski harus dibarengi dengan berkurangnya memori untuk sistem operasi.

Mulai tahun 2006, AGP telah mulai digeser oleh kartu grafis berbasis PCI Express x16, yang dapat mentransfer data hingga 4000 Mbyte/detik, yang hampir dua kali lebih cepat dibandingkan dengan AGP 8x, dengan kebutuhan daya yang lebih sedikit (voltase hanya 800 mV saja.)

1. ISA (Industrial Standard Architecture)

Bus ISA dikembangkan oleh IBM di Boca Raton, Florida. Ketika IBM memperkenalkan IBM PC tahun 1981, digunakanlah bus ISA 8 bit, namun pada bulan Agustus 1984 IBM memperkenalkan IBM PC-AT (Advance Technology) yang menggunakan bus ISA 16 bit.Slot ISA terdiri dari 16 bit, meskipun tersedia yang 8 bit yang merupakan subset dari ISA 16 bit. Oleh karena itu kartu ISA 8 bit dapat dipasang pada slot ISA 16 bit namun tidak sebaliknya.

Slot ISA ini paling tepat dijadikan praktikum interfacing komputer karena kemampuan chip yang kita gunakan umumnya sesuai dengan kecepatan dan lebar data bus ISA. Pada ISA 8 bit hanya terdapat sebuah pengontrol  DMA (DMA Controller). Bus ISA 16 bit mempunyai 2 buah pengontrol DMA yaitu master dan slave. Pengontrol DMA dapat diprogram untuk transfer baca (data dibaca dari memori ke piranti I/O), transfer tulis (data dibaca dari piranti I/O ke memori) dan transfer verify yang digunakan oleh DMA kanal 0 untuk merefresh RAM/memori di komputer.

Ketika IBM PC XT diperkenalkan, ia hanya memiliki sebuah kontroler interupsi yaitu dari IC 8259 yang hanya bisa mengalamati 8 interupsi. Baru pada computer IBM PC AT dan seterusnya mempunyai pengontrol kedua dalam kombinasi master /slave. Sinyal interupsi bisa berupa edge triggered atau level triggered. Umumnya secara default ialah edge triggered dan aktif tinggi. Berikut Tabel perbandingan Bandwith ISA, EISA, dan Micro Channel Bus .

Semakin canggih komputer, yang membutuhkan kecdepatan bus yang berbeda (missal port ISa dengan VGA Card), para desainer motherboard mendesain ulang bus yang disebut sebagai local bus. Ide dari local bus ialah mengakses sistem bus pada kecepatan yang sama dengan mikroprosesor atau mendekatinya.  Pada mikroprosesor berkecepatan 33MHz yang memiliki bus local dan ISA, kecepatan bus ISA terbatas hanya 8 MHz, tetapi sinyal local bus diakses pada kecepatan yang sama dengan CPU, yaitu 33MHz.

Posted in Uncategorized | Leave a comment

SISTEM BUS

Sistem adalah suatu proses yang terikat dengan satu unsur dan unsur-unsur yang lainnya
Bus adalah lintasan / jalur

Sistem Bus dalam dunia komputer dapat didefinisikan sebagai proses yang menghubungkan antar komponen utama dari sebuah komputer yang memiliki jalur / lintasan masing-masing dimana tetap saling mempengaruhi satu dengan yang lain. Satu bus berisi satu jalur, bus biasanya berbentuk jalur-jalur parallel PCB, ribbon cables, strip connectors (ditemui dalam motherboard).

Bus yang biasa dipakai adalah single bus dan multiple bus

• Single bus : bus dengan hanya 1 jalur saja
• Multiple bus : bus dengan jalur lebih dari satu

Sistem bus yang ada pada komputer : Control bus, Address Bus, Data Bus

• Control bus : Jalur tempat mengirimkan intruksi atau perintah
• Address bus : Jalur tempat mengkodean / pengalamatan dari sebuah proses
• Data Bus : Jalur pengiriman data

Kelemahan Single Bus :

• Karena hanya menggunakan 1 jalur, sehingga jalannya data menjadi sedikit, sehingga membutuhkan jalur yang panjang

Jenis Bus
Dedicated

• Jalur data & address terpisah 

Multiplexed

• Jalur bersama

Arbitrasi Bus

Beberapa modul dapat mengendalikan bus, dan setiap saat hanya satu modul yang dapat mengendalikan.

Terdapat 2 arbitrasi :

1. Arbitrasi Centralised
   • Ada satu hardware device yg mengendalikan akses bus 
   • Bisa berupa bagian dari CPU atau terpisah
2. Arbitrasi Distributed
   • Setiap module dapat meng-klaim bus 
   • Setiap modules memiliki Control logic

Bus PCI

Jalur yang harus ada pada Bus PCI :

1. Jalur System 
2. Address & Data 
3. Interface Control 
4. Arbitrasi
5. Error lines

Jalur tambahan pada Bus PCI :

1. Interrupt lines 
2. Cache support 
3. 64-bit Bus Extension 
4. JTAG/Boundary Scan 

Bus Traditional

High Performance Bus 

Mengenal lebih dekat dengan konsep program dan program
Program adalah penghungung antara komponen logik yang telah dikonfigurasi dengan tujuan untuk melakukan proses operasi aritmatika dan logik.

Alasan dibuatnya program :

1. Peralatan yang diprogram dengan kumpulan komponena elektronik tidak fleksibel
2. Program mampu melakukan multitasking
3. Lebih mudah menambahkan perintah baru pada program daripada menambahkan komponen elektronika baru pada device yang ada

Komponen yang diperlukan untuk dapat menjalankan suatu program

›Control Unit (CU) dan Arithmetic and Logic Unit (ALU) membentuk Central Processing Unit (CPU)
Intruksi yang masuk dan keluar melalui perangkat I/O
Diperlukan media penyimpan sementara untuk menyimpan intruksi - Memori

Komponen komputer

Siklus intruksi

Terdapat 2 siklus intruksi, yaitu :

Fetch Cycle dan Execute Cycle

Fetch Cycle

Program Counter berisikan alamat intruksi selanjutnya yang akan dijalankan

Memori akan mengambil intruksi di memori sesuai dengan alamat yang ditunjuk Program Counter

Intruksi akan dimasukkan kedalam Instruction Register

Prosesor akan melakukan tindakan yang diperlukan

Execute Cycle

• Processor-memory
• Transfer data antara CPU dengan main memory
• Processor I/O
• Transfer data antara CPU dengan I/O module
• Data processing
• Operasi arithmetic dan logical pada data tertentu
• Control
• Mengubah urutan operasi
• Jump

Intrupsi

Siklus Intrupsi

Proses intrupsi masuk kedalam siklus intruksi, yang kemudian dipersiksa oleh prosesor, prosesor akan menunda eksekusi program yang sedang / akan berjalan, context program yang ditunda akan disimpan, prosesor akan set alamat intruksi ke alamat intrupsi, setelah intrupsi selesai, prosesor akan mengembalikan context dan melanjutkan program yang tertunda

Intrupsi Banyak
Disable interrupts

• Processor akan mengabaikan interrupt berikutnya
• Interrupts tetap akan diperiksa setelah interrupt ynag pertama selesai dilayani
• Interrupts ditangani dalam urutan sesuai datangnya

Define priorities

• Low priority interrupts dapat di interrupt oleh higher priority interrupts
• Setelah higher priority interrupt selesai dilayani, akan kembali ke interrupt sebelumnya.

Sambungan

 

Sambungan Memori

1. Menerima dan mengirim data 
2. Menerima addresses 
3. Menerima sinyal kendali 
   • Read 
   • Write 
   • Timing

Sambungan Input/Output

1. Serupa dengan sambungan memori 
2. Output 
   • Menerima data dari computer 
   • Mengirimkan data ke peripheral 
3. Input 
   1. Menerima data dari peripheral 
   2. Mengirimkan data ke computer
4. Menerima sinyal kendali dari computer 
5. Mengirimkan sinyal kendali ke peripherals 
6. Menerima address dari computer 
7. Mengirimkan sinyal interrupt

Sambungan CPU

1. Membaca instruksi dan data 
2. Menuliskan data (setelah diproses) 
3. Mengirimkan sinyal kendali ke unit-unit lain 
4. Menerima (& menanggapi) interrupt.