Beranda » Tugas » Sistem Bus (PCIe 3.0)

Sistem Bus (PCIe 3.0)

BAB 1

PENDAHULUAN

 

1. Latar Belakang

Komputer tersusun atas beberapa komponen penting seperti CPU,memori, perangkat I/O. System bus atau bus sistem dalam arsitektur komputer menuju pada bus yang digunakan oleh sistem komputer untuk menghubungkan semua komponennya dalam menjalankan tugasnya. Sebuah bus adalah sebutan untuk jalur di mana data dapat mengalir dalam komputer. Jalur-jalur ini digunakan untuk komunikasi dan dapat dibuat antara dua elemen atau lebih. Data atau program yang tersimpan dalam memori dapat diakses dan dieksekusi oleh CPU melalui perantara sistem bus.

2. Rumusan Masalah

  1. Bagaimana teknologi dasar dari sistem bus ?
  2. Apa saja fitur-fitur dari sistem bus ?
  3. Bagaiman aturan instalasi sistem bus PCI-Express ?
  4. Bagaimana perbandingan antara sistem bus yang satu dengan yang lain?
  5. Bagaimana teknologi sistem bus dimasa mendatang ?

3. Tujuan Penulisan

  1. Mengetahui teknologi dasar dari Sistem bus
  2. Mengetahui fitur-fitur dari sistem bus, khususnya PCI-Express 3
  3. Mengetahui cara instalasi dari bus PCI Express 3
  4. Mengetahui perbandingan bus PCI Express 3 dengan bus lainnya
  5. Mengetahui teknologi masa depan dari bus PCI Express 3.

 

BAB 2

ISI

 

A. Teknologi Dasar

– Pengertian Sistem Bus

BUS adalah Jalur komunikasi yang dibagi pemakai suatu set kabel tunggal yang digunakan untuk menghubungkan berbagai subsistem. Sistem bus adalah sebuah bus yang menghubungkan komponen-komponen utama komputer (CPU, Memori, I/O). Sistem bus adalah penghubung bagi keseluruhan komponen komputer dalam menjalankan tugasnya.

– Elemen-elemen Sistem Bus

Saat ini terdapat banyak implementasi sistem bus, tetapi parameter dasar perancangan bus dapat diklasifikasikan berdasarkan jenis (dedicated dan mulitiplexed), metode arbitrasi (tersentralisasi dan terdistribusi), timing (sinkron dan tak sinkron), lebar bus ( lebar address dan lebar data), dan jenis transfer datanya (read, write, read-modify-write, read-alter-write,block).

Tujuan yang hendak dicapai dalam perancangan adalah bagaimana bus dapat cepat menghantarkan data dan efisiensinya tinggi. Intinya karakteristik pertukaran data dan modul yang terkait merupakan pertimbangan utama dalam perancangan bus.

  • Jenis Bus

Berdasarkan jenis busnya, bus dibedakan menjadi bus yang khusus menyalurkan data tertentu, misalnya paket data saja, atau alamat saja, jenis ini disebut dedicated bus. Namun apabila bus dilakukan informasi yang berbeda baik data, alamat maupun sinyal control dengan metode multiplex data maka bus ini disebut multiplexed bus.

  • Metode Arbitrasi

Metode yang mengontrol penggunaan BUS secara bersama-sama dengan memproses setiap request dari perangkat yang akan menggunakan sistem BUS. Terdapat dua macam metode arbitrasi, yaitu tersentral dan terdistribusi. Pada metode tersentral diperlukan pengontrol bus sentral atau arbiter yang bertugas mengatur penggunaan bus oleh modul. Sedangkan dalam metode terdistribusi, setiap modul memiliki logika pengontrol akses yang berfungsi mengatur pertukaran data melalui bus.

  • Timing

Metode pewaktuan sinkron terjadinya event pada bus ditentukan oleh sebuah pewaktu (clock). Biasanya satu siklus untuk satu event. Model ini mudah diimplementasikan dan cepat namun kurang fleksibel menangani peralatan yang beda kecepatan operasinya.

Dalam pewaktuan asinkron memungkinkan kerja modul yang tidak serempak kecepatannya. Dalam pewaktuan asinkron, event yang terjadi pada bus tergantung event sebelumnya sehingga diperlukan sinyal-sinyal validasi untuk mengidentifikasi data yang ditransfer.

  • Lebar Bus

Lebar bus sangat mempengaruhi kinerja system computer. Semakin lebar bus maka semakin besar data yang dapat ditransfer sekali waktu. Semakin besar bus alamat, akan semakin banyak range lokasi yang dapat direfensikan.

  • Jenis Transfer Data

Dalam system computer, operasi transfer data adalah pertukaran data antar modul sebagai tindak lanjut atau pendukung operasi yang sedang dilakukan. Saat operasi baca (read), terjadi pengambilan data dari memori ke CPU, begitu juga sebaliknya pada operasi penulisan maupun operasi-operasi kombinasi. Bus harus mampu menyediakan layanan saluran bagi semua operasi komputer.

– Perkembangan Sistem Bus

a.Omnibus (PDP-8)

Omnibus(PDP-8) merupakan sistem bus yang diciptakan pada tahun 1964. Omnibus terdiri dari 96 buah lintasan signal yang terpisah, yang digunakan untuk membawa signal-signal kontrol, alamat, dan data. Karena semua komponen-komponen sistem menggunakan bersama sejumlah lintasan signal, penggunaannya harus dikontrol oleh CPU. Omnibus tidak memerlukan air conditioned room.

b. Unibus (PDP-11)

PDP-11 adalah serangkaian 16-bit minicomputer yang dijual oleh Digital Equipment Corp dari tahun 1970, salah satu suksesi produk di PDP seri ke 1990-an. The-PDP 11 menggantikan PDP-8 di banyak aplikasi real-time , walaupun kedua lini produk tinggal di paralel selama lebih dari 10 tahun. TPDP 11 memiliki fitur unik beberapa inovatif, dan lebih mudah untuk program dibandingkan pendahulunya dengan penggunaan dari register umum. Fitur Desain PDP-11 mempengaruhi desain mikroprosesor lain seperti Motorola 68000 serta sistem operasi lain dari Peralatan Digital , juga mempengaruhi desain sistem operasi lain seperti CP / M dan dengan demikian juga MS-DOS. Versi resmi pertama bernama Unix dirilis pada PDP-11/20 tahun 1970. Ini menggunakan bahasa pemrograman C untuk mengambil keuntungan dari fitur pemrograman PDP-11 seperti menulis ulang byte pengalamatan untuk Unix dalam bahasa tingkat tinggi.

c. Multibus (8086)

Multibus adalah komputer bus standar yang digunakan dalam sistem industri. Ini dikembangkan oleh Intel Corporation dan diadopsi sebagai IEEE bus 796 . Spesifikasi Multibus itu penting karena itu kuat, dipikirkan dengan baik distandardkan dengan industri yang faktor bentuk relatifnya besar sehingga perangkat yang kompleks dapat dirancang di atasnya. Standar industri yang jelas dan terdokumentasi dengan baik memungkinkan industri Multibus-kompatibel untuk tumbuh di bidang itu. Ada banyak perusahaan membuat kandang kartu dan lampiran untuk itu. Banyak orang lain membuat CPU , memori, dan papan perifer lainnya. Pada tahun 1982 ada lebih dari 100 Multibus board dan sistem produsen . Sistem yang kompleks ini dibangun dari rak komersial off– hardware. Hal ini juga memungkinkan perusahaan untuk berinovasi dengan merancang sebuah board Multibus eksklusif dan kemudian mengintegrasikannya dengan vendor hardware lain untuk menciptakan sebuah sistem.

– Teknologi dasar PCI Express

PCI Express atau Peripheral Component Interconnect Express (disingkat PCIe) merupakan jenis bus yang memiliki kecepatan yang sangat tinggi. PCI Express dibuat untuk menggantikan bus PCI konvensional yang dipakai sekitar tahun 1990 – 2000. PCI Express pertama kali dikembangkan oleh Intel pada tahun 2004. Awalnya PCI Express diberi nama HIS (High Speed Interconnect), kemudian 3GIO (3rd Generation I/O).

Perbedaan utama antara PCI Express dan PCI konvensional yaitu sistem komunikasi yang digunakan. PCI Express menggunakan sistem komunikasi seri, berbeda dengan PCI konvensional yang menggunakan sistem komunikasi paralel. Bentuk komunikasi paralel dari PCI konvensional mengakibatkan clocking dari bus dibatasi sesuai dengan clocking dari peripheral terlambat yang terhubung. Berbeda dengan PCI Express yang clockingnya tidak dibatasi.

Setiap device yang terhubung dengan PCI Express terhubung dengan koneksi point-to-point. Koneksi ini disebut juga lane. Beberapa lane akan membentuk saluran komunikasi bernama link. Link PCI Express antara dua device bervariasi dari 1 hingga 32 lane. PCI Express berdasarkan lebarnya, dibedakan menjadi x1, x2, x4, x8, x16 dan x32. Perbedaan ini memungkinkan PCI Express kompatibel dengan aplikasi yang perlu kinerja tinggi seperti aplikasi grafis 3D dan network.

Kartu PCI Express dapat masuk ke slot ukuran fisik yang lebih besar, dan juga sebaliknya. Beberapa slot menggunakan soket terbuka untuk menentukan jumlah sambungan listrik terbaik. Jumlah lane yang sebenarnya terhubung ke slot menjadi lebih sedikit dari jumlah yang dapat didukung oleh ukuran slot fisik.

B. Struktur & Fitur Sistem Bus

– Struktur Sistem 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.

1. 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 diaktifkan dengan 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. Contohnya bila bus data lebarnya 8 bit dan setiap instruksi panjangnya 16 bit, maka CPU harus dua kali mengakses modul memori dalam setiap siklus instruksinya.

2. 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.

3. Saluran Kontrol

Saluran kontrol digunakan untuk mengntrol akses ke saluran alamat dan penggunaan data. 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 menspesifikasikan 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.

– Fitur Sitem Bus PCI-Express 3

  1. Spesifikasi Dasar

– Kecepatan setiap lane = 985 MB/s (8 GT/s), ada 1,4,8, dan 16 lane

– Kecepatan Clock mencapai 8 GHz

– Data dikirim tiap Clock = 1 bit

– Jumlah bit yang bisa dikirim bersamaan dan Bandwidth

Jenis Slot Jumlah bit Bandwidth
PCIe x1 1 1000 MB/s
PCIe x4 4 4000 MB/s
PCIe x8 8 8000 MB/s
PCIe x16 16 16000 MB/s
  1. Point-to-point conncection, Dedicated lane, High speed serial communications

Hanya menyambungkan antara 2 device, saluran bus tidak dipakai bersama dengan device lain alias khusus, untuk saling terhubung dengan device lain (selain kedua device yang terhubung) memakai bridge. Mengirimkan data dalam tiap lane bus sebesar 1 bit pada satu saat, kecepatannya berbanding lurus sesuai dengan kecepatan clock(prosesor). Pemakaian tipe serial communications dianggap lebih cepat dan aman karena semakin cepat maka makin besar gangguan elektromaknetik/electromagnetic interference (EMI) dan delay yang dialami tipe parallel comunications, namun untuk tipe serial tidak begitu terpengaruh karena mengirim 1 bit data tiap clock hanya pada satu lane tersebut.

  1. Encoding 128b/130b

Setiap 128 bits data di encode dan di kirim sebagai 130 bit dengan 2 bit tambahan disebut sebagai overhead, overhead memakan 20% bandwidth tiap lane. PCI Express hanya butuh 2 bit tambahan memakai cara encoding ini sehingga dapat lebih menghemat bandwidth sehingga kecepatan yang di dapat lebih cepat dibanding pendahulunya.

  1. Pemakaian Slot yang bebas

PCI Express bebas memasang perangkat dengan jumlah slot yang berbeda, contohnya memasang x1 di x4, x8 maupun x16 atau sebaliknya memasang x16 di x1, x4, maupun x8. Namun kecepatan x1 akan tetap x1 walau dipasang di x16, dan kecepatan x16 hanya akan sesuai dengan kecepatan slot tempat x16 dipasang.

C. Instalasi PCIe

  1. Buka case computer lalu pasang PCIe pada slot PCIe yang kosong pada motherboard
  2. Tutup kembali case computer dan nyalakan kembali computer
  3. System BIOS memulai PnP BIOS
  4. PnP BIOS membaca PCIe dengan mengirimkan sinyal ke device yang terkoneksi ke BUS
  5. PCIe merespon dengan mengidentifikasi dirinya sendiri. ID device dikirim kembali melalui BUS ke BIOS.
  6. PnP BIOS memeriksa ESCD untuk melihat jika konfigurasi data telah tersedia. Setelah PCIe terinstall, maka record ESCD tidak ada lagi.
  7. PnP BIOS menempatkan IRQ, DMA, alamat memori dan pengaturan I/O ke PCIe dan menyimpan data di ESCD
  8. Sistem operasi berjalan sambil memeriksa ESCD dan BUS PCIe. Sistem operasi mendeteksi PCIe sebagai device baru dan menampilkan jendela kecil yang memberitahu bahwa system operasi sebagai perangkat keras baru
  9. Jika tidak terdeteksi, maka akan muncul jendela “Found New Hardware Wizard”. Jendela tersebut akan memandu untuk proses penginstalan
  10. Setelah driver terinstal, dengan begitu device sudah bisa digunakan. Lalu akan muncul perintah untuk merestart computer sebelum digunakan.

D. Perbandingan PCIe dengan AGP

Sebelum dibuatnya PCIe, bus AGP merupakan bus yang sering digunakan karena kecepatannya yang paling cepat saat itu dan kemampuannya untuk terhubung ke kartu grafis. Berikut adalah perbandingan antara bus PCIe dan AGP.

  1. Dari segi fisik, slot untuk penempatan AGP dan PCIe sudah berbeda.
  1. Dari segi kinerja, PCIe lebih unggu dibandingkan dengan AGP.
AGP PCIe
Spesifikasi Kecepatan Max Spesifikasi Kecepatan Max
AGP 1x 266 MB/s PCIe 1x 1000 MB/s
AGP 2x 533 MB/s PCIe 4x 4000 MB/s
AGP 4x 1066 MB/s PCIe 8x 8000 MB/s
AGP 8x 2133 MB/s PCIe 16x 16000 MB/s
  1. Dari Segi bandwith, PCIe bekerja dengan metode full dupplex dengan kecepatan transfer datanya mencapai 8 GB per detik, sedangkan AGP bekerja secara half dupplex dengan kecepatan 2.1 GB per detik.
  2. PCIe(0,8V) lebih hemat listrik dibandingkan AGP (1,5V).
  3. PCIe tidak mengeluarkan panas yang berlebihan dibandingkan AGP.
  4. Dari Segi harga, memang PCIe mahal dibandingkan AGP.

E. Teknologi Masa Depan

PCIe 4.0 adalah evolusi selanjutnya dari PCI Express I / O general-purpose. Dengan 16GT / s bit rate, kinerja bandwidth interkoneksi akan dua kali lipat dari PCIe 3.0, serta menjaga kompatibilitas dengan perangkat lunak dan mekanik interface. Tujuan utama dalam pengembangan PCIe adalah untuk terus memberikan skala kinerja yang konsisten dengan permintaan bandwidth dari berbagai aplikasi dengan hemat biaya, hemat daya dan gangguan minimal di tingkat Platform. Salah satu faktor utama dalam adopsi luas dari arsitektur PCIe adalah kepekaan terhadap kemampuan manufaktur bervolume tinggi dan bahan-bahan seperti FR4-board, konektor murah dan sebagainya.

Berdasarkan analisis kelayakan PCI – SIG , bit rate untuk PCIe 4.0 yang mencapai 16GT / s merupakan perpaduan yang optimal antara kinerja , manufakturabilitas , biaya, tenaga dan kompatibilitas . para ilmuwan lebih memfokuskan pada saluran borad-level yang dilalui oleh sinyal dan mengurangi pengembangan chip khusus.

Disamping harus meningkatkan standar kecepatan transfer, para ilmuwan juga beursaha mengurangi latency pada PCIe Gen 4 serta berbagai aspek standar lain seperti forward error correction, piplining serta control dan reporting error. PCIe 4.0 rencananya akan tersedia pada akhir 2015.

 

BAB 3

PENUTUP

 

Kesimpulan

Sistem bus adalah penghubung bagi keseluruhan komponen komputer dalam hal

menjalankan tugasnya. Secara umum struktur sistem bus dikatagorikan dalam tiga bagian yaitu saluran data, saluran alamat dan saluran kontrol. Sistem bus juga mempunyai perkembangan dari zaman ke zaman.

PCI Express atau Peripheral Component Interconnect Express merupakan jenis bus yang memiliki kecepatan yang sangat tinggi. PCI Express pertama kali dikembangkan oleh Intel pada tahun 2004. Setiap device yang terhubung dengan PCI Express terhubung dengan koneksi point-to-point. Koneksi ini disebut juga lane. Beberapa lane akan membentuk saluran komunikasi bernama link.

Fitur-fitur yang dimiliki oleh PCIe 3.0 antara lain, point-to-point conncection, Dedicated lane, High speed serial communications, Encoding 128b/130b, dan pemakaian slot yang bebas. Pemasangan PCIe memerlukan aturan instalasi tertentu dan juga pemasangan driver.

Dibanding PCIe 3.0 dan AGP dapat dilihat dari berbagai segi, seperti segi fisik, kinerja, bandwidth, dll. Saat ini, teknologi masa depan dari PCIe 3.0 sedang dikembangkan yaitu PCIe 4.0.

Saran

Berdasarkan makalah yang telah kami buat, maka kami menyarankan agar para pembaca menggunakan bus PCIe 3.0 dibanding AGP dan bus-bus lainnya yang beredar saat ini. Bus PCIe 3.0 memiliki beberapa kelebihan antara lain, kecepatan transfer yang lebih cepat, pemakaian slot yang bebas, dan juga bandwidth yang lebih lebar sehingga memungkinkan berbagai device yang terhubung bekerja dengan maksimal.

DAFTAR PUSTAKA

-http://www.scribd.com/doc/20951460/Sistem-Bus-Komputer

-http://computer.howstuffworks.com/pci1.htm

-http://www.pcisig.com/specifications/pciexpress/specifications

-http://www.hardwaresecrets.com/printpage/Everything-You-Need-to-Know-About-the-PCI-Express/190

Tinggalkan Balasan

Isikan data di bawah atau klik salah satu ikon untuk log in:

Logo WordPress.com

You are commenting using your WordPress.com account. Logout / Ubah )

Gambar Twitter

You are commenting using your Twitter account. Logout / Ubah )

Foto Facebook

You are commenting using your Facebook account. Logout / Ubah )

Foto Google+

You are commenting using your Google+ account. Logout / Ubah )

Connecting to %s