Manajemen Perangkat Keras Input Dan Output

Manajemen perangkat keras input/output yaitu bagaimana perangkat keras input output itu dikelola dan diprogram supaya sanggup berjalan dengan baik. Pengelolaan perangkat I/O merupakan aspek perancangan sistem operasi yang terluas lantaran beragamnya peralatan dan begitu banyaknya aplikasi dari peralatan-peralatan itu.

Manajemen perangkat I/O mempunyai fungsi : 1) mengirimkan perintah ke perangkat I/O. 2) menangani interupsi perangkat I/O. 3) menangani kesalahan pada perangkat I/O.3) menyediakan interface ke pemakai.

A. Klasifikasi Perangkat I/O

Perangkat I/O sanggup dibedakan menurut sifat anutan datanya dan target komunikasinya. Berdasarkan anutan data dibedakan menjadi dua yaitu Perangkat berorientasi blok (block-oriented devices). dan Perangkat berorientasi huruf (character-oriented devices):

1. Perangkat berorientasi blok (block-oriented devices). Menyimpan isu dan menukarkan (menerima/mengirim) isu sebagai blok-blok berukuran tetap. Tiap blok mempunyai alamat tersendiri. Ukuran blok sanggup bermacam-macam antara 128 s/d 1024 byte. Ciri utamanya yaitu : dimungkinkan membaca / menulis blok-blok secara independent, yaitu sanggup membaca atau menulis sembarang blok tanpa harus melewati blok-blok lain. Contohnya : disk, tape, CD ROM, Optical disk
2. Perangkat berorientasi huruf (character-oriented devices). Mengirim atau mendapatkan huruf dan tanpa peduli membentuk suatu struktur blok, not addresable dan tidak mempunyai operasi seek. Contohnya : terminals, line printer, punch card, network interfaces, pita kertas, mouse. 

Klasifikasi diatas tidak mutlak, lantaran ada beberapa perangkat yang tidak termasuk kategori diatas, contohnya : 1) clock yang tidak teramati secara blok dan juga tidak menghasilkan / mendapatkan anutan karakter. Clock menyebabkan interupsi pada interval-interval yang didefinisikan. 2) Memory mapped screen dan 3) sensor.

Sedangkan menurut target komunikasi perangkat keras I/O dibedakan menjadi tiga yaitu : :

1. Perangkat yang terbaca oleh insan (human readable device). Contohnya : VDT (Video Display Terminal) terdiri dari monitor, keyboard (+mouse)
2. Perangkat yang terbaca oleh mesin (machine readable device). Contohnya : disk, tape, sensor, controller, aktuator
3. Perangkat Untuk komunikasi, menyerupai infrared, blutooth, wireless dll.

Teknik untuk mengoperasikan perangkat I/O mencakup tiga cara yaitu: 1) Perangkat I/O terprogram atau programmed I/O. 2) Perangkat berkendalikan interupsi atau Interrupt I/O dan 3) DMA (Direct Memory Ad-­dress).

1. Programmed I/O merupakan teknik mengoperasikan perangkat I/O komputer yang dikontrol oleh program. Contohnya, perintah mesin in, out, move.
2. Interrupt I/O merupakan teknik untuk mengkoordinasikan pengalihan dan mengoperasikan perangkat I/O. Konsep interupsi mempunyai kegunaan di dalam sistem operasi dan beberapa aplikasi kontrol di mana pemrosesan rutin tertentu harus diatur dengan seksama dan secara relatif untuk peristiwa-peristiwa eksternal.
3. DMA yaitu suatu cara pemindahan data atau isu dari memori ke perangkat I/O atau sebaliknya yang dilakukan secara pribadi tanpa campur tangan dari prosesor. DMA berfungsi membebaskan pemroses menunggui transfer data yang dilakukan I/O device.

B. Prinsip Perangkat lunak Input / Output

Pemanfaatan perangkat lunak untuk mengelola I/O ini intinya yaitu mengorganisasikan software dalam beberapa layer dimana level bawah menyembunyikan kanal atau kerumitan hardware untuk level diatasnya. Level akan berfungsi sebagai antar muka atau interface ke pengguna. Adapun

kriteria, karakteristik atau tujuan perangkat lunak I/O yaitu :

1. Konsep dalam desain software I/O, merupakan device independence dan tidak bergantung pada device yang digunakan.
2. Penamaan yang seragam / Uniform Naming. Penamaan file berkas atau perangkat yaitu string atau integer dan harus sederhana, tidak bergantung pada device Contoh : seluruh disks sanggup dibentuk dengan hirarki sistem file (menggunakan NPS).
3. Penanganan kesalahan / Error Handling. Error harus ditangani sedekat mungkin dengan hardware. Contoh : pertama controller, device driver, dst. Dan bila tidak sanggup ditangani beri pesan
4. Synchronous (blocking) dan Asynchronous (Interrupt Driver) transfer. Kebanyakan I/O yaitu asinkron. Pemroses memulai transfer dan mengabaikan untuk melaksanakan kerja lain hingga interupsi tiba. Program pemakai sangat lebih gampang ditulis bila operasi I/O berorientasi blok. Setelah perintah read, pemrogram ditunda secara otomatis hingga data tersedia di buffer.
5. Sharable vs Dedicated Device. Beberapa perangkat sanggup digunakan bersama menyerupai disk, tapi ada juga perangkat yang hanya satu pemakai yang dibolehkan menggunakan pada satu saat. Misal : disk untuk sharable dan printer untuk dedicated

Untuk mengimplementasikan tujuan atau kriteria diatas perangkat lunak I/O dipisahkan dalam empat layer, yaitu :

1. Interrupt Handler Interrupt harus disembunyikan supaya tidak terlihat rutin berikutnya. Device driver di blok ketika perintah I/O diberikan dan menunggu interupsi. Ketika interupsi terjadi, mekanisme penanganan interupsi bekerja supaya device driver keluar dari state blocked.
2. Device Drivers. Seluruh arahan device dependent terletak di device driver.. Tiap device driver menangani satu tipe / satu kelas device. Tugas dari de-vice driver untuk mendapatkan usul aneh dari software device independent diatasnya dan melaksanakan layanan sesuai usul / mengeksekusinya.
3. Device Independent Operating System Software. I/O device-independent yaitu : software I/O yang tak bergantung pada perangkat keras. Fungsi dasar dari software device-independent adalah: 1) membentuk fungsi I/O yang berlaku untuk semua device dan 2) menyediakan interface uniform yang seragam ke user level software. 3) menunjukkan penamaan device. 4) menunjukkan perlindungan device. 5) Memberi ukuran blok device supaya bersifat device-independent. 6) Melakukan Buffering. 7) mengalokasi penyimpanan pada blok devices. 8) menglokasi dan pelepasan dedicated devices. 9) melaksanakan pelaporan kesalahan.
4. User Space I/Osoftware atau lapisan pustaka. Sebagian besar software I/O berada di dalam sistem operasi yang di link dengan user program. System call termasuk I/O, biasanya dalam bentuk mekanisme (library procedures)

C. Disk

Disk yaitu merupakan media penyimpanan data yang bersifat permanan. Kelebihan disk dibanding main memory untuk penyimpanan adalah: 1) kapasitas penyimpanan yang tersedia lebih besar. 2) harga per-bit-nya lebih rendah. 3) isu tidak hilang meskipun power off. Disk diorganisasikan menjadi silinder-silinder dengan tiap permukaan terdapat head yang ditumpuk secara vertikal. Track terbagi menjadi sektor-sektor.

Tiga kriteria atau faktor yang digunakan sebagai tolak ukur performa hardisk yang mempengaruhi waktu read/write block disk yaitu :1) seek time (waktu menggerakkan lengan ke silinder), 2) rotational delay (waktu sector berputar ke head) dan 3) transfer time yang sangat secara umum dikuasai yaitu seek time, jadi performance sanggup ditingkatkan dengan mengurangi waktu rata-rata seek.

RAM disk yaitu disk driver yang disimulasikan pada memori kanal acak (RAM). RAM disk sepenuhnya mengeliminasi waktu tunda yang disebabkan pergerakan mekanis dalam seek dan rotasi. RAM disk mempunyai kegunaan untuk aplikasi yang memerlukan kinerja disk yang tinggi. Devices block yaitu media penyim-­ panan dengan 2 perintah: R (read) dan W (write). Normalnya blok-blok disimpan di disk berputar yang memerlukan mekanisme fisik.

Beberapa kesalahan yang terjadi terjadi berkaitan dengan I/0 atau kanal hardisk dan penanganan kesalahan I/O atau I/O Error Handling secara umum yaitu sebagai berikut:

1. Error pemrograman, yaitu kesalahan yang disebabkan pemrograman. Misalnya : request sektor yang tidak ada. Penanganannya : pembetulan kegiatan untuk komersial software, batalkan operasi dan berharap tidak akan terjadi lagi
2. Error checksum transient, kesalahan yang disebabkan adanya bubuk diantara head dengan permukaan disk. Penanganannya : lakukan operasi berulang-ulang dan menandai sector yang rusak.
3. Error checksum permanent, kesalahan yang disebabkan kerusakan disk. Misalnya harus dibentuk daftar blok-blok jelek supaya data tidak ditulisi di blok-blok buruk.
4. Error seek, kesalahan ini ditanggulangi dengan mengkalibrasi disk supaya berfungsi kembali. Misalnya lengan harusnya ke silinder 6 ternyata ke 7. Penanganannya : kalibrasi ulang.
5. Error controller. Kesalahan ini ditanggulangi dengan menukar pengendali yang salah dengan pengendali yang baru. Misalnya controller menolak perintah akses. Penanganannya : reset.
6. Track at time caching. Kontroller mempunyai memori untuk menyimpan isu track dimana ia berada, usul pembacaan blok track tersebut dilakukan tanpa pergerakan mekanik.

D. Mengelola Perangkat I/O dengan Device Manajer.

Device manager yaitu sebuah alat bantu grafis yang menyediakan isu mengenai perangkat-perangkat yang telah terinstal. Untuk menjalankan device manager sanggup dilakukan dengan beberapa langkah sebagai berikut:

1. Klik start menu, pada text box search kegiatan and file ketik device. Dibawah kategori control panel (30) Klik device manajer maka jendela device manager.
2. Melalui text box pencarian atau command prompt ketik devmgmt.msc dibawah kategori program(1) klik devmgmt.msc maka maka jendela device manager akan ditampilkan
3. Klik kanan pada icon computer di start hidangan atau pada folder panes di windows explorer dan pilih device manager dari panel kiri konsol computer managemen yang berada pada system tools
4. Klik start hidangan kemudian pilih control panel, buka system and security, pada group system klik device manager