Konsep I/O dan Tekniknya

Konsep I/O

• I/O adalah proses perpindahan data antara sistem komputer (CPU dan memori) dengan perangkat eksternal seperti keyboard, mouse, printer, dan disk.
• Modul I/O mengontrol dan mengelola komunikasi ini, memastikan data dikirim dan diterima dengan benar.

Input dan Output

• Input adalah data dan perintah yang dimasukkan ke dalam memori komputer untuk diproses oleh prosesor.
• Perangkat input memungkinkan pengguna memasukkan data ke dalam komputer, contohnya keyboard, mouse, dan scanner.
• Output adalah data yang telah diproses dalam bentuk yang dapat digunakan, contohnya monitor, printer, dan speaker.

Teknik I/O

• Setiap perangkat I/O memiliki I/O driver, sekumpulan program I/O untuk menjalankan operasi pada perangkat I/O tersebut.
• Kumpulan dari driver ini disebut dengan BIOS (Basic Input Output System).

Fungsi Modul I/O

• Modul I/O mengontrol dan mengelola perangkat eksternal.
• Modul I/O menjalankan beberapa fungsi:
  • Kontrol dan pewaktuan
  • Komunikasi CPU
  • Komunikasi perangkat eksternal
  • Pem-buffer-an data
  • Deteksi kesalahan

Klasifikasi Perintah I/O

• Perintah I/O dibagi menjadi beberapa kategori:
  • Perintah Control: mengaktifkan perangkat periferal dan memberitahu tugas yang harus dilakukan.
  • Perintah Test: memeriksa status modul I/O dan periferal.
  • Perintah Read: membaca data dari perangkat ke dalam buffer.
  • Perintah Write: mengirim data dari buffer ke periferal.

Teknik Penjadwalan I/O

• Penjadwalan I/O sangat penting untuk memastikan efisiensi dan keadilan dalam pengelolaan sumber daya I/O.
• Tujuan utama penjadwalan I/O:
  • Meningkatkan Efisiensi
  • Mengurangi Waktu Layanan
  • Keadilan

Algoritma Penjadwalan I/O

• Beberapa algoritma penjadwalan I/O:
  • First Come First Serve (FCFS): melayani permintaan sesuai urutan kedatangan
  • Shortest Seek Time First (SSTF): memprioritaskan permintaan I/O berdasarkan jarak terdekat dari posisi saat ini.
  • SCAN: kepala disk bergerak bolak-balik dari ujung ke ujung disk, melayani permintaan sepanjang jalurnya.
  • C-SCAN (Circular SCAN): Mirip dengan SCAN, tetapi setelah mencapai ujung disk, kepala disk kembali ke awal tanpa melayani permintaan di jalur kembali.
  • LOOK: Variasi dari SCAN, di mana kepala disk hanya bergerak ke arah permintaan yang ada, bukan sampai ujung disk.

Implementasi Penjadwalan I/O

• Antrian Permintaan: Setiap perangkat memiliki antrian untuk permintaan I/O.
• Pengaturan Urutan: Scheduler I/O menentukan urutan pemrosesan berdasarkan algoritma yang dipilih.
• Prioritas: Sistem dapat memberikan prioritas lebih tinggi kepada permintaan penting daripada aplikasi biasa.

Buffering & Caching

• Buffering adalah proses menyimpan data sementara di area memori yang disebut buffer saat data sedang dipindahkan antara dua perangkat, atau antara perangkat dan aplikasi.
• Caching adalah teknik penyimpanan data yang mempercepat akses dengan menyimpan salinan data yang sering diakses di area memori yang lebih cepat (cache).

Perbedaan Buffering & Caching

• Buffering menyimpan data sementara selama transfer antara perangkat.
• Caching menyimpan salinan data untuk mempercepat akses di masa depan.

Penyebab Buffering

• Buffering membantu menyesuaikan kecepatan antara perangkat yang berbeda.
• Buffering membantu mengurangi overhead dari operasi I/O yang sering.
• Buffering menjamin bahwa data aplikasi disalin ke buffer kernel sebelum kontrol dikembalikan kepada aplikasi.

Teknik Buffering

• Single Buffering: menggunakan satu buffer untuk menyimpan data sementara.
• Double Buffering: menggunakan dua buffer secara bergantian.
• Circular Buffering: menggunakan lebih dari dua buffer dalam bentuk siklus untuk mendukung aliran data yang lebih lancar.

Fungsi Caching

• Meningkatkan Kecepatan Akses: Caching mengurangi waktu akses ke disk atau sumber lainnya.
• Penghindaran Disk I/O: Data yang sudah ada di cache dapat langsung diakses tanpa perlu mengakses disk.
• Efisiensi I/O: Caching meningkatkan efisiensi sistem dengan mengurangi jumlah operasi I/O yang diperlukan.