Organisasi Sistem Komputer - Struktur I/O

Didalam komputer, storage hanyalah salah satu dari banyak jenis perangkat I/O. Sebagian besar code sistem operasi diperuntukkan untuk memanajemen I/O, baik karena pentingnya kehandalan (reliability) sistem dan kinerja (performance) sistem, serta kerena setiap device memiliki karakteristik yang berbeda-beda. Umumnya sistem komputer terdiri dari CPU dan beberapa device controllers melalui jalur BUS, dan setiap device controller bertanggung jawab atas jenis device tertentu. Setiap device controller mempertahankan (maintain) beberapa local buffer storage dan sekumpulan special-purpose register. Sehingga device controllers bertanggung jawab untuk memindahkan (move) data antara pheripheral devices yang dikontrolnya dan local buffer storage. Biasanya operating system memiliki driver dari setiap device controller, agar dapat memahami device controller itu sendiri, sehingga dapat memberikan interface device yang seragam ke operating system.

Untuk memulai operasi I/O, device driver memuat (load) register yang sesuai didalam device controller. Kemudian device controller akan memeriksa register content untuk memeriksa tindakan apa yang harus diambil, contoh seperti membaca karakter dari keyboard. Controller memulai transfer data dari device ke local buffer, kemudian setelah selesai device controller memberi tahu device driver melalui sebuah interrupt operasinya telah selesai. Selanjutnya device driver mengembalikan control ke operating system, serta mungkin saja mengembalikan data atau pointer jika operasinya adalah pembacaan (read), dan untuk operasi lainnya biasanya device driver mengembalikan status informasi.

Bentuk dari interrupt-driven I/O baik untuk memindahkan (move) jumlah data yang kecil, akan tetapi dapat menghasilkan overhead yang tinggi ketika digunakan untuk memindahkan jumlah data yang besar seperti disk I/O. untuk mengatasi hal ini direct memory access (DMA) digunakan. Setelah menyiapkan buffer, pointer, dan counter device I/O, selanjutnya device controller mentransfer seluruh blok data secara langsung ke atau dari buffer storage-nya sendiri ke memory tanpa interverensi CPU. Hanya satu interrupt yang di hasilkan (generate) dari setiap blok, yang bertujuan untuk memberi tahu device driver bahwa operasi telah selesai. Pada Gambar Bagaimana komputer modern bekerja, yaitu untuk menunjukkan interaksi semua komponen sistem komputer secara garis besar.

Gambar Bagaimana komputer modern bekerja.

Referensi

1. Operating Systems: Internals and Design Principles (8th Edition), William Stallings, 2014.
2. Operating System Concepts (9th Edition in Chinese) by Abraham Silberschatz et al.
3. The Linux Programming Interface: A Linux and UNIX System Programming Handbook, Michael Kerrisk.