PENGERTIAN BUS DAN SISTEM BUS
Bus merupakan lintasan komunikasi yang menghubungkan dua atau lebih
perangkat komputer. Karakteristik penting sebuah bus adalah bahwa bus
merupakan media transmisi yang dapat digunakan bersama. Sejumlah
perangkat yang terhubung ke bus dan suatu sinyal yang ditransmisikan
oleh salah satu perangkat ini dapat ditermia oleh salah satu perangkat
yang terhubung ke bus. Bila dua buah perangkat melakukan transmisi dalam
waktu yang bersamaan, maka sinyal-sinyalnya akan bertumpang tindih dan
menjadi rusak. Dengan demikain, hanya sebuah perangkat saja yang akan
berhasil melakukan transimi pada suatu saat tertentu.
Umumnya sebuah bus terdiri dari sejumlah lintasan komunikasi atau
saluran. Masing-masing saluran dapat mentransmisikan sinyal yang
menunjukkan biner 1 dan biner 0. Serangkaian digit biner dapat
ditransmisikan melalui saluran tunggal. Dengan mengumpulkan beberapa
saluran dari sebuah bus, dapat digunakan mentransmisikan digit biner
secra bersamaan (paralel). Misalnya sebuah satuan data 8 bit dapat
ditransmisikan melalui bus delapan saluran.
Sistem komputer terdiri dari sejumlah bus yang berlainan yang
menyediakan jalan antara dua buah komponen pada bermacam-macam tingkatan
hirarki sisterm komputer. Sebuah bus yang menghubungkan
komponen-komponen utama komputer (CPU, memori, input/output) disebut bus
sistem. Struktur interkoneksi komputer yang umum didasarkan pada
penggunaan satu bus sistem atau lebih.
STRUKTUR BUS
Sebuah bus sistem terdiri dari 50 hingga 100 saluran yang terpisah.
Masing-masing saluran ditandai dengan arti dan fungsi khusus. Walaupun
terdapat sejumlah rancangan bus yang berlainan, fungsi saluran bus dapat
diklasifikasikan menjadi tiga kelompok, yaitu saluran data, saluran
alamat, dan saluran kontrol. Selain itu, terdapat pula saluran
distribusi daya yang memberikan kebutuhan daya bagi modul yang
terhubung.
A. Saluran Data
Saluran data memberikan lintasan bagi perpindahan data antara dua
modul sistem. Saluran ini secara kolektif disebut bus data. Umumnya bus
data terdiri dari 8, 16, 32 saluran, jumlah saluran diakitakan denang
lebar bus data. Karena pada suatu saat tertentu masing-masing saluran
hanya dapat membawa 1 bit, maka jumlah saluran menentukan jumlah bit
yang dapat dipindahkan pada suatu saat. Lebar bus data merupakan faktor
penting dalam menentukan kinerja sistem secara keseluruhan. Misalnya,
bila bus data lebarnya 8 bit, dan setiap instruksi panjangnya 16 bit,
maka CPU harus dua kali mengakses modul memori dalam setiap siklus
instruksinya.
B. Saluran Alamat
Saluran alamat digunakan untuk menandakan sumber atau tujuan data
pada bus data. Misalnya, bila CPU akan membaca sebuah word data dari
memori, maka CPU akan menaruh alamat word yang dimaksud pada saluran
alamat. Lebar bus alamat akan menentukan kapasitas memori maksimum
sistem. Selain itu, umumnya saluran alamat juga dipakai untuk
mengalamati port-port input/outoput. Biasanya, bit-bit berorde lebih
tinggi dipakai untuk memilih lokasi memori atau port I/O pada modul.
C. Saluran Kontrol
Saluran kontrol digunakan untuk mengntrol akses ke saluran alamat dan
penggunaan data dan saluran alamat. Karena data dan saluran alamat
dipakai bersama oleh seluruh komponen, maka harus ada alat untuk
mengontrol penggunaannya. Sinyal-sinyal kontrol melakukan transmisi baik
perintah maupun informasi pewaktuan diantara modul-modul sistem.
Sinyal-sinyal pewaktuan menunjukkan validitas data dan informasi alamat.
Sinyal-sinyal perintah mespesifikasikan operasi-operasi yang akan
dibentuk. Umumnya saluran kontrol meliputi : memory write, memory read,
I/O write, I/O read, transfer ACK, bus request, bus grant, interrupt
request, interrupt ACK, clock, reset.
ELEMEN-ELEMEN RANCANGAN BUS
JENIS BUS
Saluran bus dapat dipisahkan menjadi dua tipe umum, yaitu dedicated dan
multiplexed. Suatu saluran bus didicated secara permanen diberi sebuah
fungsi atau subset fisik komponen-komponen komputer.
Sebagai contoh dedikasi fungsi adalah penggunaan alamat dedicated
terpisah dan saluran data, yang merupakan suatu hal yang umum bagi bus.
Namun, hal ini bukanlah hal yang penting. Misalnya, alamat dan informasi
data dapat ditransmisikan melalui sejumlah salurah yang sama dengan
menggunakan saluran address valid control. Pada awal pemindahan data,
alamat ditempatkan pada bus dan address valid control diaktifkan. Pada
saat ini, setiap modul memilki periode waktu tertentu untuk menyalin
alamat dan menentukan apakah alamat tersebut merupakan modul beralamat.
Kemudian alamat dihapus dari bus dan koneksi bus yang sama digunakan
untuk transfer data pembacaan atau penulisan berikutnya. Metode
penggunaan saluran yang sama untuk berbagai keperluan ini dikenal
sebagai time multiplexing.
Keuntungan time multiplexing adalah memerlukan saluran yang lebih
sedikit, yang menghemat ruang dan biaya. Kerugiannya adalah
diperlukannya rangkaian yang lebih kompleks di dalam setiap modul.
Terdapat juga penurunan kinerja yang cukup besar karena event-event
tertentu yang menggunakan saluran secara bersama-sama tidak dapat
berfungsi secara paralel.
Dedikasi fisik berkaitan dengan penggunaan multiple bus, yang
masing-masing bus itu terhubung dengan hanya sebuah subset modul. Contoh
yang umum adalah penggunaan bus I/O untuk menginterkoneksi seluruh
modul I/O, kemudian bus ini dihubungkan dengan bus utama melalui sejenis
modul adapter I/O. keuntungan yang utama dari dedikasi fisik adalah
throughput yang tinggi, harena hanya terjadi kemacetan lalu lintas data
yang kecil. Kerugiannya adalah meningkatnya ukuran dan biaya sistem.
METODE ARBITRASI
Di dalam semua sistem keculai sistem yang paling sederhana, lebih
dari satu modul diperlukan untuk mengontrol bus. Misalnya, sebuah modul
I/O mungkin diperlukan untuk membaca atau menulis secara langsung ke
memori, dengan tanpa mengirimkan data ke CPU. Karena pada satu saat
hanya sebuah unit yang akan berhasil mentransmisikan data melalui bus,
maka diperlukan beberapa metodi arbitrasi. Bermacam-macam metode secara
garis besarnya dapat digolongkan sebagi metode tersentraslisasi dan
metode terdistribusi. Pada metode tersentralisasi, sebuah perangkat
hardware, yang dikenal sebagai pengontrol bus atau arbitrer, bertanggung
jawab atas alokasi waktu pada bus. Mungkin perangkat berbentuk modul
atau bagian CPU yang terpisah. Pada metode terdistribusi, tidak terdapat
pengontrol sentral. Melainkan, setiap modul terdiri dari access control
logic dan modul-modul bekerja sama untuk memakai bus bersama-sama. Pada
kedua metode arbitrasi, tujuannya adalah untuk menugaskan sebuah
perangkat, baik CPU atau modul I/O, bertindak sebagai master. Kemudian
master dapat memulai transfer data (misalnya, membaca atau menulis)
dengan menggunakan perangkat-perangkat lainnya, yang bekerja sebagai
slave bagi pertukaran data yang khusus ini.
- Penghubung bagi keseluruhan komponen komputer dalam menjalankan tugasnya
- Komponen komputer :
Transfer data antar komponen komputer.
- Data atau program yang tersimpan dalam memori dapat diakses dan dieksekusi CPU melalui perantara bus
- Melihat hasil eksekusi melalui monitor juga menggunakan sistem bus
- Kecepatan komponen penyusun komputer harus diimbangi kecepatan dan manajemen bus yang baik
Mikroprosesor
- Melakukan pekerjaan secara paralel
- Program dijalankan secara multitasking
- Sistem bus tidak hanya lebar tapi juga cepat
Interkoneksi komponen sistem komputer dalam menjalankan fungsinya
- Interkoneksi bus
- Pertimbangan–pertimbangan perancangan bus
Struktur Interkoneksi adalah Kompulan lintasan atau saluran berbagai modul (CPU,Memori,I/O)
Struktur interkoneksi bergantung pada
- Jenis data
- Karakteristik pertukaran data
Jenis Data
Memori :
Memori umumnya terdiri atas N word memori dengan panjang yang sama.
Masing–masing word diberi alamat numerik yang unik (0, 1, 2, …N-1).
Word dapat dibaca maupun ditulis pada memori dengan kontrol
Read dan
Write. Lokasi bagi operasi dispesifikasikan oleh sebuah alamat.
Modul I/O :
Operasi modul I/O adalah pertukaran data dari dan ke dalam komputer.
Berdasakan pandangan internal, modul I/O dipandang sebagai sebuah memori
dengan operasi pembacaan dan penulisan. Seperti telah dijelaskan pada
bab 6 bahwa modul I/O dapat mengontrol lebih dari sebuah perangkat
peripheral. Modul I/O juga dapat mengirimkan sinyal interrupt.
CPU :
CPU berfungsi sebagai pusat pengolahan dan eksekusi data berdasarkan
routine–routine program yang diberikan padanya. CPU mengendalikan
seluruh sistem komputer sehingga sebagai konsekuensinya memiliki koneksi
ke seluruh modul yang menjadi bagian sistem komputer.
Gambar 1. Modul Komputer
Dari jenis pertukaran data yang diperlukan modul–modul komputer, maka struktur interkoneksi harus mendukung perpindahan data.
- Memori ke CPU : CPU melakukan pembacaan data maupun instruksi dari memori.
- CPU ke Memori : CPU melakukan penyimpanan atau penulisan data ke memori.
- I/O ke CPU : CPU membaca data dari peripheral melalui modul I/O.
- CPU ke I/O : CPU mengirimkan data ke perangkat peripheral melalui modul I/O.
- I/O ke Memori atau dari Memori : digunakan pada sistem DMA
Sampai saat ini terjadi perkembangan struktur interkoneksi, namun yang banyak digunakan saat ini adalah sistem
bus.
Sistem
bus
- Digunakan secara tunggal
- Digunakan secara jamak,
Hal ini Tergantung karakteristik sistemnya
Interkoneksi Bus – Struktur Bus
Sebuah bus biasanya terdiri atas beberapa saluran. Sebagai contoh
bus data terdiri atas 8 saluran sehingga dalam satu waktu dapat mentransfer data 8 bit. Secara umum fungsi saluran
bus dikatagorikan dalam tiga bagian, yaitu :
- Saluran data
- Saluran alamat
- Saluran kontrol

Gambar 2. Pola Interkoneksi
Saluran Data
Lintasan bagi perpindahan data antar modul. Secara kolektif lintasan ini disebut
bus data. Umumnya jumlah saluran terkait dengan panjang word, misalnya 8, 16, 32 saluran.
Tujuan : agar mentransfer word dalam sekali waktu.
Jumlah saluran dalam
bus data dikatakan
lebar bus, dengan satuan bit, misal lebar
bus 16 bit
Saluran Alamat (Address Bus)
- Digunakan untuk menspesifikasi sumber dan tujuan data pada bus data.
- Digunakan untuk mengirim alamat word pada memori yang akan diakses CPU.
- Digunakan untuk saluran alamat perangkat modul komputer saat CPU mengakses suatu modul.
- Semua peralatan yang terhubung dengan sistem komputer, agar dapat diakses harus memiliki alamat.
Contoh : mengakses port I/O, maka port I/O harus memiliki alamat
hardware-nya
Saluran kontrol (Control Bus)
Digunakan untuk mengontrol
bus data,
bus alamat dan seluruh modul yang ada.
Karena
bus data dan
bus alamat digunakan oleh semua komponen maka diperlukan suatu mekanisme kerja yang dikontrol melalui
bus kontrol ini.
Sinyal – sinyal kontrol terdiri atas
- Sinyal pewaktuan adalah Sinyal pewaktuan menandakan validitas data dan alamat
- Sinyal–sinyal perintah adalah Sinyal perintah berfungsi membentuk suatu operasi
Prinsip Operasi Bus
- Meminta penggunaan bus.
- Apabila telah disetujui, modul akan memindahkan data yang diinginkan ke modul yang dituju
Hierarki Multiple Bus
Bila terlalu banyak modul atau perangkat dihubungkan pada
bus maka akan terjadi penurunan kinerja
Faktor – faktor :
- Semakin besar delay propagasi untuk mengkoordinasikan penggunaan bus.
- Antrian penggunaan bus semakin panjang.
- Dimungkinkan habisnya kapasitas transfer bus sehingga memperlambat data.
Gambar 3. Arsitektur bus jamak tradisional
Arsitektur bus jamak
Prosesor, cache memori dan memori utama terletak pada bus tersendiri
pada level tertinggi karena modul – modul tersebut memiliki
karakteristik pertukaran data yang tinggi.
Pada arsitektur berkinerja tinggi, modul – modul I/O diklasifikasikan menjadi dua,
- Memerlukan transfer data berkecepatan tinggi
- Memerlukan transfer data berkecepatan rendah.
Modul dengan transfer data berkecepatan tinggi disambungkan dengan bus berkecepatan tinggi pula,
Modul yang tidak memerlukan transfer data cepat disambungkan pada bus ekspansi

Gambar 4. Arsitektur bus jamak kinerja tinggi
Keuntungan hierarki bus jamak kinerja tinggi
- Bus berkecepatan tinggi lebih terintegrasi dengan prosesor.
- Perubahan pada arsitektur prosesor tidak begitu mempengaruhi kinerja bus