Sistem Operasi - Manajemen I/O

Study Notes

Materi ini membahas Manajemen I/O, bagian dari sistem operasi yang mengatur komunikasi antar perangkat keras dan perangkat lunak.
Perangkat I/O (Input/Output) adalah komponen penting dalam sistem komputer yang menghubungkan komputer dengan dunia luar. Fungsinya menerima data dari pengguna atau perangkat lain (input), dan mengirimkan informasi ke pengguna atau perangkat lain (output).
Perangkat I/O melibatkan berbagai mekanisme untuk berinteraksi dengan CPU dan memori, meliputi driver, interrupts, dan manajemen data.
Manajemen I/O sangat penting karena kinerja sistem tergantung pada banyaknya perangkat I/O yang terhubung.
Berbagai jenis perangkat I/O, meliputi monitor, keyboard, CD-ROM drive, hard disk drive, dan sebagainya (terlihat pada diagram struktur komputer).
Konsep penting lainnya adalah controller dan driver perangkat. Setiap controller perangkat memiliki driver yang memungkinkan interaksi.

Berdasarkan fungsi:
- Perangkat Input: Mengumpulkan data dari luar (misalnya keyboard, mouse, scanner).
- Perangkat Output: Mengirim data ke luar (misalnya monitor, printer, speaker).
- Perangkat Input/Output: Dapat berfungsi sebagai input dan output (misalnya harddisk).
Berdasarkan mode transfer data:
- Perangkat Block: Transfer data dalam blok berukuran tetap (misalnya hard disk, SSD).
- Perangkat Karakter/Stream: Transfer data karakter per karakter/byte (misalnya keyboard, mouse).
Berdasarkan keterbacaan:
- Human readable: komunikasi dengan manusia (misalnya monitor, keyboard, mouse).
- Machine readable: komunikasi dengan perangkat elektronik (misalnya sensor, controller).
- Communication: komunikasi dengan perangkat jarak jauh (misalnya modem).

DMA (Direct Memory Access): Metode transfer data langsung dari perangkat I/O ke memori tanpa campur tangan CPU. Lebih cepat dan efisien untuk transfer data besar.
Polling I/O: CPU secara berkala memeriksa status perangkat I/O untuk mengetahui kesiapannya mengirim atau menerima data. Tidak efisien jika perangkat lambat.
Interrupt I/O: Perangkat I/O mengirim sinyal interupsi ke CPU ketika siap untuk transfer data. CPU kemudian memproses data tanpa terus memeriksa status perangkat. Lebih efisien daripada polling.

Polling: CPU terus memeriksa status perangkat I/O (tidak efisien untuk banyak perangkat).
Interrupt: Perangkat mengirim sinyal ke CPU saat siap, CPU merespon dan memproses data dari perangkat.
Direct Memory Access (DMA): Perangkat dapat langsung mengakses memori utama tanpa campur tangan CPU, sehingga mempercepat transfer data besar.

Burst Mode: Transfer data blok besar sekaligus, cepat tapi bisa menyebabkan blocking pada bus.
Cycle Stealing Mode: Transfer data satu siklus per waktu, meminimalkan blocking dan memberi kesempatan perangkat lain untuk menggunakan bus.
Transparent Mode: Transfer data hanya ketika CPU tidak memerlukan bus, paling lambat tapi ideal saat real-time penting.