BERBAGAI MEMORI (MEMORIES)
BEBERAPA MACAM MEMORI Dalam periode tahun 1960-an sampai dengan tahun 1970-an,berbagai macam memori megnetik tetap merupakanteknologi yang dominan, meskipun setelah itu .
pengembanganteknologisemi konduktormembawakepadasituasidimanachip dengan memori 266K bit yang sudah lajim dan berharga murah, menghasilkan kekuatan kurang dari chip dengan momori 256 bit yang original.Secara prinsip ada tiga macam sistem momori untuk berbagai mikroprosesor: I. memori yang akses secara random (RAM), bersifat dinamis, menyimpan data secara pasif dan memerlukan penyegaran yang periodik untuk memelihara data. 2. 3.
RAM yang bersifat statis memelihara data tanpa penyegaran yang periodik. Memoriyang hanyamembaca(ROM) melihatdatatanpa adakekuatan,sehingga tidak dapat ditulis kembali dalam waktu putaran memori (memory cycle time) yang normal.
KARAKTERISTIK-KARAKTERISTIK UMUM MEMORI SEMI KONDUKTOR Vcc
---~-_.
.. ~~~~--~~--_._--.. CHIP
_.-
Memorv chip
SELECT
DI\TAou r ..
J-
REA[)IW_~:~__.____
Gambar 6.1: Sebuah chip memori yang generik, disusun sebagai memori 4Kx1 (Stone, H.S 1982, Microcomputer Interfacing)
58
Gambar di atas menunjukkan chip memori yang generik. Contoh tersebut mempunyai bit 4K yang disusun sebagai sebuah susunan 4K x 1. Oleh karena itu, chip ini dikendalikan oleh 4K jumlah alamat (adresses) yang berada dan setiap alamat berisi 1 bit. Delapan chip dapat dikombinasikandalam satu sistem memori guna membentuk sebuah memori dengan 4K byte dan mengendalikannyadengan 8, sehingga dapat digunakan untuk memperbesar memori-memori yang bytenya lebar. Chip mempunyai pin-pin yang terpisah untuk data input dan output. Chip juga mempunyai 12 alamat pin (pins address = 4K 212) untuk 4K alamat yang unik. Pin-pin pengendali disebut CHIP SELECT gunanya memungkinkan atau tidak chip harns ditegaskan guna menjawab suatu permintaan memori dan READ/ WRITE L. READ/WRI1E L mendiktekan apakah chip akan menerima suatu permintaan membaca (Reads Request) dan mendapatkan kembali data yang tersimpan atau apakah chip akan menerima suatu permintaan
menulis (Write Request)
dan mentransfer data dari pin input ke memori. Bilamana suatu logika 1 READ ditegaskan (Hubungan-hubungan kekuatan diabaikan). Ilustrasi chip sama dengan sebuah RAM 2147 yang bersifat statis.
Gambar 6.2 : Sebuah skema diagram yang disederhanakan untuk suatu memori interface (Stone, H.S., 1992, Microcomputer Interfacing) 59
Gambar diatas menunjukkansuatu diagaramlogika yang disederhanakanuntuk suatu interface dengan chip memori yang didiskripsikan. 16 garis alamat datang dari mikroprosesor, tetapi hanya 12 yang digunakan untuk alamat chip. Sisanya yang 4 garis me1ewatisebuah decoder yang mampu menghasilkan 16 chip terpilih berlainan untuk beberapa daerah ruang alamat yang berbeda. Semua sinyal kendali lewat secara paralel melalui kumpulan delapan chip dimana lIP dan O/P-nya dihubungkan ke-8 garis data atau bus data, sehingga memberikan kata yang panjangnya8 bit. Dengancarayang sarnadapatdiperluasuntukkata yang panjangnya 16 bit atau 32 bit.
Memori yang Berakses secara Random (Random Acces Memory = RAM) dan Bersifat Statis Pada diskripsi tentang Read Write memori sebelumnya, masih digunakan RAM yang statis. RAM dapat menulis dan membaca dari (kebalikan dari ROM). Seperti pada desain lama RAM yang statis, tidak mengikutsertakan di dalamnya ketentuanketentuan untuk penyegaran memori. RAM yang statis memelihara memori melalui sirkuit-sirkuit yang aktif (transistor/amplifier) yang membutuhkan kekuatan untuk memelihara bilamana chip tidak aktif dan dalam cara persiapan kalau terjadi penurunan power (low power standby mode). RAM yang statis membutuhkan kekuatan yang lebih tinggi, dan pendingin yang lebih besar daripada RAM yang sifatnya dinamis. Keuntungan dari RAM yang statis adalah sederhana untuk menginterface ke berbagai proses or dan sedikit membutuhkan tambahan hardware.
Memori yang hanya untuk membaca (Read Only Memory = ROM) Memori ini tidak dibutuhkan untuk menulis ROM, oleh karena itu lebih sederhana untuk meng-interface dengan beberapa prosesor. Hubungan yang bersifat elektrik untuk chip-chip ROM hampir identik dengan chip-chip RAM, kecuali pada ROM tidak mempunyai pin READ/WRITE L (chip-chip ROM selalu dalam READ mode). Satu-satunya pin kendali yang dibutuhkan adalah pin OUTPUT ENABLE yang menyalakan internal tri state drivers. Pin kendali kedua pada ROM adalah CHIP SELECT, yaitu pin kendali yang menempatkan chip dalam suatu low power standby mode, artinya di dalam chip tersebut tidak membutuhkan kekuatan untuk memelihara memori, atau tidak mendapat kekuatan bila tidak diakses. Untuk beberapa sistem mikroprosesor, sudah digunakan bermacam-macam ukuran ROM, misalnya IBM PC, BIOS ROM-nya menggunakan chip 164K bit di dalam konfigurasi 8K x 8 (2364). RAM yang bersifat Dinamis (Dynamic RAM)
Memori yang bersifat dinamis tidak dapat menyimpan data yang tidak pasti 60
tanpa logika pendukung dari luar. Infonnasi disimpan sebagai muatan listrik di dalam kapasitor yang kecil dan cenderung to disipate melampaui suatu periode waktu. Oleh sebab itu RAM yang dinamis perlu untuk menyegarkanmemori secara periodik,agar.supayabisa melindungidata. Masalahdan pengoperasianpenyegaran digambarkan dalam gambar berikut ini. ~
-
.'-
,
.._---.
8, Amplifier
-.
Gambar 6.3: SU£ltudiagram simbolis dari struktur sebU£lhsel memori yang dinamis. Switch yang menyatakan untuk WRITE, yaitu S1 dan S2 tertutup; sedang untuk READ, yaitu switch S2, S3 dan S4 tertutup; dan sebaliknya kalau tidak untuk menyatakan WRITE atau READ, switch-switch yang bersangkutan terbuka. (Stone, B.S., 1982, Microcomputer Inteifacing).
Berbagai switch (Transistor-transistorEfek Medan = Field Effect Transistors) dikendalikan oleh sirkuit untuk menguraikan sandi-alamat (address decoding circuitry), dan kapasitor C adalah elemen memori. Untuk menulis data di dalam memori, switch SI dan S2 tertutup sehingga teIjadi hubungan kapasitor C ke data input melalui amplifier. Logika 1 mengisi kapasitor C dan logika 0 tidak mengisi C. Switch-switch kemudian terbuka dan kapasitor dipisahkan dari chip-chip yang tidak berfungsi (rest of the chip). Untuk membaca, switch output S3 menghubungkan kapasitor C dengan komparator yang menentukan apakah voltase yang tersimpan lebih rendah atau 61
lebih tinggi dari voltase yang ditunjukldibolehkan.Output dari komparator adalah suatu logika 0 atau logika 1; tergantung pada hasilnya. Pengoperasian"read" bisa mengganggumuatan yang tersimpanpada kapasitor, oleh karena itu harus diikutidengan pemuatankembalikapasitormelaluipenutupan switch-switch S4 dan S2.
RUANG MEMORI DI DALAM IBM-PC Ada 4 tipe "ruang memori" di dalam jalannya sistem ffiM di bawah sistem operasi Microsoft DOS. Tipe ruang memori tersebut adalah memori yang konvensional (Conventional Memory), memori dengan DOS tinggi (High Dos Memory), memori yang diperluas (Extended Memory) dan memori yang dikembangkan (Expandes Memory). Memori yang Konvensional (conventional Memory) DOS mendefinisikan memori konvensional sebagai 1M byte yang didapatkan pada PC yang spesifik (di atas 1024KO, meskipun, penggunaan DOS hanya 640K. Daerah IM byte ini dibagi dalam dua bagian, pertama, daerah dengan 640K, dimana pemakaian sistem operasi software adalah TSR (program-program Terminate and Stay Resident) dan perlengkapan drivenya dijalankan. Kedua adalah daerah 384K, di atas 640K dicadangkan untuk penggunaan video-video adapter, LAN (Local Area Network) adapter, berbagai pengendali hard disk dan lain-lain (lihat tabel pada akhir bagian ini). Daerah 384K pada umumnya tidak disediakan untuk penggunaan berbagai aplikasi karena tidak selalu adanya chip RAM di dalam daerah ini. Daerah ini diharapkan sarna sekali terpisah dan hanya dapat diperoleh melalui dukungan hardware/software yang khusus, dan bisa dihubungkan sebagai memori dengan "DOS tinggi". Memori DOS berkemampuan
tinggi (High DOS Memory)
Memori dengan DOS tinggi ada dalam daerah diantara 640K dan 1M byte, seperti yang sebelumnya dinyatakan bahwa daerah ini secara normal dicadangkan untuk memori video, ROM dan perlengkapan-perlengkapan lainnya. Dengan pemakaian RAM, Lotus/Intel/Microsoft EMS (Expanded Memory Specificat~on) versi 4.0, hardware dan softwarenya mempunyai kemampuan back-filling setiap bagian memori DOS ini, yang tidak sedang dipakai, dengan menggunakan RAM. Ada beberapa batasan-batasan penting untuk mengingat kapan digunakan DOS berkemampuan tinggi ini. 62
SejumJah memori dengan DOS berkemampuan tinggi membedakan antara PC dengao PC Jainnya. Sebuah PC dengan peragaan monochrom akan jauh lebih mempuoyai DOS berkemampuan tinggiyang dapat digunakan daripada sebuah PC dengan monitor VGA Perlengkapan-perlengkapan lain yang mempengaruhi dapat digunakannya DOS berkemampuan tinggi adaJah chip-chip BIOS. tennasuk de~gan diagnostik-diagnostik yang panjang lebar. berbagai pengendali disk drive dengan penyesuai (adapter) BIOS dan LAN. Daerah-daerah DOS bedcemampuan tinggi tidak selalu benJekatan. Meskipun daIam daerah DOS ini ada 1281{. kemungkinan' akan terpisah menjadi bagian yang 64K dan 32K. Sebuah TSR 70K tidak dapat ditampung pada konfigurasi DOS ini. Ada bennacam-macam keperluan program software. yang apabila dijalankan akan menunjukkan gunanya daIam membuat ruang memori ini dengan adapter-adapter dan blok-blok ruang yang tersedia sebaiknya benJekatan.
Memon yang Dikembangkan
(Expanded
Memory)
Memory yang dikembangkan ada1ah metode untuk melampaui batas DOS 640K. Memori yang dikembangkan (EMS) diakses melalui papan memori khusus atau hardware yang ditambahkan pada sebuah kompter bersama dengan software manajemen memori yang diperluas (Expatukd Memo')' Management = EMM). Contoh-contoh hardware yang memorinya diperluas. yaitu AST Rampagetm, Intel Above BoardbD dan memori board Jainnya. PC tertentu (PC dengan 3861486) tennasuk jenis yang bisa mempunyai pendukung EMS. tetapi semua hardware yang mempunyai memori EMS dihidupkan melalui software EMM khusus. Memori yang dikembangkan diakses me1ewati suatu daerah khusus yang disebut fiame baJaman (Page Frame). Pada umumnya Page Frame diletakkan di da1am area diantara 640K dan 1M byte. Berbagai Page Frame menyediakan window daIam memori konvensional me1alui daerab-daernh memori yang diperluas dan dapat diakses. Semua memori yang dikembangkan diakses menggunakan beberapa spesifikasi standar industri dan didefmisikan oleh LIMIEMS dan EEMS (Enhan£ed Expanded Menwry Specifications. yaitu suatu super set dari LIMJEMS yang mempunyai spesifikasi original 3.2 dan dikembangkan oleh ASf Research. QuadraJt" dan AShton Tate. tetapi sekarnng sudah digantikan oleh LIMIEMS yang mempunyai spesifikasi 4.0). Sebagian besar aplikasi TSR yang mengakses memori ekstra, akan mengakses memori yang dikembangkan sebingga bisa sampai 4.6 atau 16M byte, tapi hanya porsi memori tertentnlkhusus yang dapat diguoakan untuk menampung program dan pedengbpan drivelS.
Frame ha/aman dengan spesifikasi memori yang dikembangkan (Page Frame EllS) Seper1i sudah disebutkan di atas. bahwa memori yang dikembangkan tiOOk
63
benar-benar ada di dalam ruang alamat sebelah pc. Berbagai Page Frame menyediakan window-window dalam memori yang konvensional porsi dari memori ekstra pada memory board yang dapat diakses. Standar LIM/EMS telah menyediakan suatu teknik dengan program dan data yang dapat. diswitch ke dalam dan keluar memori yang konvensional melalui memori yang dikembangkan. Penswitch-an atau pemetaan (mapping) mengambil tempat dengan menggunakan bagian memori 16K (atau lebih) yang dinamis dengan mengacu sebagai page Frame atau Page Frame EMS. Pada mesin Intel 80386 dan mesin-mesin yang mendukung LIM/EMS 4,0, berbagai Page Frame EMS dapat berada dalam memori yang konvensional dan sebesar 576K.
Memori yang Diperluas (Extended Memory) Extended Memory hanya dapat diperoleh pada PC jenis AT (80286 ke atas). PC jenis ini dapat mengakses memori dari lokasi OK ke l6K, 384K (16M byte). Memori ini hanya dapat dialamatkan dalam jenis-jenis mesin 286/386 yang diproteksi sehingga tidak dapat diperoleh langsung dengan beberapa aplikasi DOS. Beberapa mesin jenis AT hadir dengan RAM lebih dari 640K, dimana RAM 640K pertama yang disuplai ditempatkan mulai dari lokasi OK sampai dengan 640K Kemudian RAM 384K masih sebagai cadangan untuk hardware (yaitu ROM BIOS), sehingga sisa dari RAM disuplai dengan PC jenis ini dan ditempatkan mulai dengan lokasi 1024K. RAM 384 ada di atas IBM dan berbeda dari memori DOS berkemampuan tinggi yang ditunjuk sebagai memori yang diperluas. Hanya daerah-daerah tertentu dari memori yang diperluas yang bisa digunakan untuk menempatkan kembali program-program dan perlengkapan drivenya. Daerah memori berkemampuan tinggi (The High Memory Area = HIMA) dikendalikan oleh spesifikasi memori yang diperluas (Extended Memory Specification =XMS), melalui
perlengkapan drivenya seperti Microsoft HIMEM.SYS. Pada sistem 386/486 atau beberapa sistem 286, memori yang diperluas ini dapat diubah ke dalam memori LIM/EMS, 4.0 yang dikembangkan. Software yang dipakai seperti lotus 123 release 3.1, 0/S2 dan window 3.0 mengakses memori yang diperluas. HIMA disediakanpada64K, sehinggaprogramyangdapatcocokdi situharuslah 64K atau kurang. HIMA' hanya mendukung muatan dari file-file COM dan perlengkapan drive (khususnya file-file SYS), bukan file-file EXE.HIMA yang tidak mendukungmuatan lebihdari satu program atau perlengkapandrive di dalam daerah. Dan untuk memaksimumkan daerah ini disarankan untuk menggunakan HIMA hanya untuk program-programdan perlengkapandrive yang lebih besar (di atas 64K). 64
KOMUNIKASI
81'
PENG-INTERFACE-AN
YANG SERIAL (SERIAL INTERFACING)
Bagian ini meliputi informasi pada peng-interface-an dengan device-devie yang spesifik (IEEE.488 berada dalam materi sumber). Interface yang bersifat seri adalah interface yang sedikitnya mempunyai sifat listrik yang kompleks guna mengimplementasikannya. Interface yang serial hanya membutuhkan satu kawat sinyal untuk membawa semua alur data dalam satu arah dan dua kawat sinyal untuk alur data dalam dWIarah. Bagaimanapun interface yang serial mempunyai beberapa logika untuk merubah diantara arus-arus paralel dan serio Karena jumlah kawat lebih kecil dan biayanya rendah, maka arus-arus paralel dan serial ini dibakukan ke dalam protokol-protokol yang sedikit luas digunakan dimana di situ terdapat chip interface LSI.
T riln"mitcr Serial
-- -
I
'
l
[
-~=-
shill regi"Ier
.....
L:g,ster
'--
. Data bus
E~
. -..
READ/WRITE
~
SELECT
._. .
out
~
J
- J~~~~=
L: J ~., ..0 u
cloc~
-. -~. :tPu~-'
X"-,IT
...~
[ .. __H' .~.-~.J.
data
Seri.., data in
~-'.
~ EJ f[ ~ --
l~1 ~~!;~-~~~;_~;.'~="~J .
CTRL
-Stal
register
---
..
'-'~~~~~~'UP~-TREOUEST
Gambar 7.1: Struktur khas dari pangkalan I/O yang berbentuk serial
Strukturkhas dari sebuah pangkalanI/O yang serial ditunjukkan.dalamgambar di atas, dan struktur ini sama dengan struktur pangkalan I/O secara umum yang telah dibicarakan. Pangkalan ini berisi suatu interface bus dimana microprosesor dapat mengirim perintah-perintahke pangkalan, membaca status pangkalan dan 66
mengakses register data input/output .dalam pangkalan, kemudian suatu baris penyisip (interrupt) memberitahukan operasi penyelesaian microprosesor. Perbedaanya adalah bahwa suatu konversi terjadi diantara alur data serial dan paraleL Bus microprosesor adalah suatu interface yang berbentuk paralel dengan 8 (atau 16) bit dalam sebuah transaksi tunggaL Interface ke suatu device external adalah sebuah interface serial dimana data 8 (atau 16) bit dalam sebuah transaksi tunggal dan dikirim pada sebuah kawat output tunggal atau diterima pada kawat input tunggal satu persatu secara sekuensial. Pada interface ada sebuah register alP XMIT yang termuat secara paralel dari microprosesor bus data. Register dihubungkan secara peralel untuk sebuah register shift. Data dalam XMIT diberikanlditeruskan ke register shift, kemudian diubah secara serial diubah secara serial pada sebuah baris 010 tunggaL Data lIP diterima secara sekuensial dan diteruskan ke sebuah register shift, mengumpulkan bit-bit sampai register tersebut penuh. Kemudian data diteruskan dalam bentuk paralel dari register shift ke register yang diidentifikasi sebagai RCV dan selanjutnya ke microprosesor bus. XMIT dan RCV membutuhkan dua register untuk buffer data yang transit melalui pangkalan untuk menghidari kendala waktu yang dihubungkan dengan pengkombinasian (combining). Sebagai contoh: mengkombinasikan sebuah RCV dengan register shift yang menghubungkannya ke dalam satu register. Sekali sebuah karakter ditransfer ke register buffer RCV, microprosesor mempunyai suatu kemampuan untuk memindahkan karakter dari pangkalan I/O dan mengcopy-nya ke memori. Microprosesor dapat menetapkan tersedianya karakter dengan pengujian status pangkalan bit, pembedaan diantara sebuah buffer yang penuh dan kosong atau pendeteksian suatu gangguan yang terbentuk pada penyelesaian dari penampungan karakter. Pemberian buffer (buffering) adalah suatu hal yang penting untuk mengkoreksi pengoperasian dan kinerja yang baik, dan oleh karena itu semua bentuk-bentuk serial pangkalan I/O diberi buffer yang samadengan yang ditunjukkan dalam diagram diatas. Biaya pemberian buffer dapat diadakan bilamana diiplementasikan dalam bentuk LSI.
BERBAGAI PROTOKOL VO YANG SERIAL. Suatu protokol komunikasi adalah suatu pertunjukan (konvensi) transmisi data termasuk fungsi-fungsi waktu, kontrol, pemformatan dan penyajian data. Itu semua termasuk dalam dua katergori tergantung pada pengambilan waktu dan data hubungan serial, yaitu:
67
1.
Protokol-protokol yang tidak sinkron - data yang berturut-turut muncul dalam alur data pada sembarang waktu, tanpa kontrol clock yang spesifIk, berpengarnh pada penundaan relatif diantara data-data.
2.
Protokol-protokol yang sinkon - setiap data yang berturut-turut di dalam sebuah alur data, ditentukan oleh master clock dan muncul pada suatu interval khusus secara tepat waktu.
Protokol-protokol yang sinkron dan tidak sinkron banyak digunakan untuk mengirimkan data serial dalam karaker 8 bit. Protokol-protokol yang tidak sinkron mempersatukan setiap karakter sehingga suatu pesan individual dan karakternya nampak pada alur data di sembarang waktu yang relatif. Bagaimanapun, di dalam setiap k~akter, bit-bit dikirmkan pada saat sebelum clock rate ditentukan dengan pasti (fixed predetirmined clock rate), Sebagai contohnya, kesinkronisan di dalam karakter-karakter dan ketidak sinkronisan diantara karakter-karakter. Protokol-protokol yang sinkron menghasilkan sebuah alur data pada suatu clock rate yang pasti dengan penentuan waktu tidak hanya di dalam karakter tapi juga diantara karakter ke karakter. Protokol yang sinkron mempunyai hardware untuk menyadap (extract) sebuah clock yang sinkron (synchronous clock) dari data yang barn masuk, yaitu pengoperasian yang mempunyai persyaratan lebih banyak daripada pendekatan sisi (edge detection) yang digunakan di dalam suatu penerima yang tidak sinkron. Hal ini ditambah faktor-faktor lainnya, menunjukkan bahwa protokol-protokol yang sinkron cenderung membutuhkan kerurnitan yang lebih dalam pemancar dan penerima bilamana dibandingkan dengan protokol-protokol yang tidak sinkron, tetapi protokol-protokol yang tidak sinkron lebih efektif bagi pemakai . komunikasi yang menggunakan lebar pita (bandwidth). . Kemampuan pendeteksi (detector) dan pengkoreksi (corrector) kesalahan dari protokol-protokol basis dibedakan dalam dua sistem. Dalam protokol yang tidak sinkron, setiap pesan berupa sebuah data tunggal 8 bit. Satu bit data dapat menyediakan suatu parity check. Dengan satu bit parity check, katakan, kesalahan bit tunggal atau kesalahan bit bilangan ganjil, akan terdeteksi tapi tidak terkoreksi. Oleh karena itu, melalui penggunaan parity check memungkinkan untuk menentukan pengkoreksi kesalahan dan pendeteksi kemampuan pada barisan karakter ke seluruh block data. Hal ini di luar spesifIkasi dari protokol yang tidak sinkron, ~ehingga perlu digabung ke dalam suatQ sistem hardware atau foftware, bukan digabung ke
dalam pangkalan I/O.
.
. Di dalam protokol-protokol transmisi yang sinkron, dimana secara lchas mempunyai pesan-pesan betjumlah puluhan atau ratusan byte dan mempunyai panjang cukupberlebih,termasukuntuk mendeteksikesalahan-kesalahanyang paling
68
mungkin dalam setiap blok data yang diberikan, serta menyediakan infonnasi tambahan untuk tujuan pengawasanlain. Kelebihanpada tingkat blok memberikan proteksi kesalahan yang lebih tinggi untuk sejumlah bit pemeriksaan di dalam aliran data, sehingga penggunaan lebar pita lebih efisien. Informasi pengawasan tambahan dalam setiap blok memperhitungkandefinisi tingkat fungsi yang lebih tinggi di dalam membangun protokol yang sinkron, ke dalam pangkalan I/O. Seperti misalnya, pentransmisianotomatis karakter individu sangat sulit untuk meneruskan suatu saluran yang tidak sinkron, layaknya seperti tidak ada cara yang mudah untuk suatu penerima (receiver) guna mengatakan kepada pemancar (transmiter)yang karaktemya untuk mengirimkankembali, atau tidak untuk pemancar guna membedakanantara sebuah karakter barn atau karakter yang dipancarkan kembali. Untuk protokol-protokol yang sinkron, informasi pengendaliandalamsetiapblokdapatberisibarisansejumlahblok,sehinggapenerima dapat meminta pemancarankembali dari blok-blok yang spesifik. Blok-blok yang telah dipancarkan setiap diidentifikasioleh barisan-barisan. .
PROTOKOL-PROTOKOL YANG TIDAK SINKRON Di dalam protokol-protokolini, persetujuan waktu yang memisahkannyadari syarat-syarat hubungan secara elektrik. Di sini hanya ada satu persetujuan waktu dalam penggunaan yang luas, tetapi hubungan-hubungansecara elektrik biasanya mengikuti salah satu dari tiga sistem di bawah ini, yaitu: 1. RS-232-C 2. 3.
20 mA current loop RS-422, RS-423 dan RS-449
RS berpegang pada recomended standard dan mengacu kepada standar dari Electronics Industries Association (EIA) yang sudah dipublikasikan.
69
Persetujuan waktu
IDLE of prior slop
--,-r I I
;r--'--T
I I
I I
I I
'---y--"'--u
'v'
Starl bit
START
I I
r---
I I
T-- --1 I I I I -_L--I_
-
o
o
o
I
, '--- --
8 data bits
o
' --I I I I I v
I
..l
,)
1.1.5. or 2 slop bits
o
o
Gambar 7.2: Format transmisi serial yang tidak sinkron
Gambar di atas menggambarkanwaktu bit untuk sebuah byte tunggal yang dipancarkan serial pada suatu hubungan yang tidak sinkron. Waktu kosong diasumsikan berada dalam keadaan tinggi atau keadaan I. Setiap karakter mwlai dengan bit 0, diikuti oleh 8 bit data, yaitu bit I; 1,5 atau 2 yang berdekatan. Di sini sebuah intervalbit diartikan sebagaiperiode waktu yang pasti yang ditentukanoleh sebuah local clock dalam pemancar dan penerima. Pemberian sinyal (isyarat) frekwensi biasanya menggunakan frekwensifrekwensi 300 Hz, 600 Hz, 1200 Hz dan seterusnya hingga di atas 19,2 KHz. Di dalam 8 bit data dari suatu karakter data, dipancarkan paling sedikit bit pertama secara signifikan.Gambar di atas menunjukkanbagian 10000010yang tepat untuk penyandian AS~II (American Standard Code Information Interchange) dari huruf A yang ditulis dengan paling sedikit bit yang signifikan di sebelah kanan yaitu 01000001 = 4116, 70
Awal dari berhentinya bit-bit menandakan permulaan dan akhir setiap karakter dan membolehkan suatu penerima mensinkronkan kembali sebuah local clock untuk setiap karakter barn. Sebuah karakter berawal pada sembarang waktu, oleh karena itu, penerima harns mengetahui kapan tepi (edge) terjadi dengan tingkat akurasi yang memungkinkannya menjadi sampel pada bit selanjutnya yaitu bit 10 kemudian 11 secara benar. Kunci penerima tidak serupa dengan kunci pemancar. Oleh karena itu periode sampel dapat diberi jarak kurang atau lebih besar dari peri ode sebuah bit yang ditetapkan oleh clock pemancar. Penerima secara relatif tidak harns memikirkan kecepatan clock-nya, sebab penerima mencoba bit yang salah. Oleh karena itu, penerima mencoba menjadi bit sampel yang dekat dengan pusat periode bit. Jika suatu pemikiran yang bagus dibuat dari bit awal, maka penerima kemungkinan mencoba bit awal sesudah menunggu satu setengah periode bit, sesudah transisi pendahulu (leading transition) dari bit awal. Kemudian penerima menunggu satu periode bit dan mencoba lagi sampai mencapai bit terakhir. Setelah penerima mendeteksi pendahulu suatu karakter, maka masalah selanjutnya yaitu menggunakan hal ini sebagai dasar waktu untuk penyampelan bitbit selanjutnya. Banyak penerima menggunakan fast clock dengan frekwensi bit sebanyak 16 kali putaran seperti yang ditunjukkan pada gambar di bawah ini.
Start bit
J I
ro.-
First clock aller slart bit transilion
.I!~l~l~~l~!~~~~~~..:==l_==-~T~
~I~'~
16
16
16
Gambar 7.3: Mensinkronkan kembali suatu karakter dengan dasar waktu 16 X clock 71
Clock dapat digunakan untuk menyatakan awal karaker di dalam 1116 periode
bit. Seluruh penyampelan dikerjakan pada dasar waktu 16 x clock 1. Bilamana transisi pendahulu sebuah karakter terji1di,maka registerpenghi~ng jelas. 2.
Penghitung menaik untuk setiap tick dari waktu 16 x clock
3.
Bilamanaregisterpenghitungmencapainilai8, maka penghitungtelah mencapai pertengahan dari bit awal, dan kemudian dijadikan sampel sehingga regiseter penghitung jelas.
4.
Sesudah itu, setiap saat regiseter penghitung mencapai nilai 16, bentuk gelombang (wavefonn) dijadikansampel, sehinggapenghitungjelas sampai bit terakhir berhenti, kemudian barn dijadikan sampel. Jika bit-bit berhentinya benar, karakter diterima, kemudian diisi ke dalam sebuah buffer. maka proses dimulai lagi dari tahap 1.
5.
Contoh ini menggunakanpenerima 16 x clock, tetapi kecepatan berlipat yang lain bisa digunakan receiver clocks yang lebih tinggi yang memberikan resolusi lebih baik tetapi ada keuntungan-keuntungankhusus yang lain.
Interface R5-232-C Suatu standar interface yang telah dikenal secara luas, bermula dikembangkan untuk data pengembangan komunikasi pada jaringan telpon umum melalui sebuah modem (modulator demodulatior). Modem mengubah bit-bit data 0 dan 1 ke dalam berbagai frekwensi tinggi-rendah yang cocok untuk transmisi sambungan telepon. Hal ini telah diubah untuk komunikasi dari terminal (PC) langsung ke komputer
72
--------_._--
--..-.. TerminAl compulr
Modern or olher Telecom equipment
or
R'NG ,ND'CATOR DATA TERM CAnRIER
22
READY OETECT
OATA SEl
22 I
READY
CLR '10 SEND
REO 10 SEND lleCIEVE
I
r I
7 -
Signal
,
__.20_.. 8 ,
DATA TERM
READY
OETECT
DA1A SET nEADY
,
5
5
CARRIER
7 6 ,.'
CLR TO SEND
"
-f1EO 3
TO serIO
3 RF.CIEVE
I RANSMIT I .-~... 8
RING INDICATOn
ground
2
_
,
..
2
'.
Tf1ANSMII
Sh~~~~ g.~_oUlld.. __~___ ..
J
.--.
Gambar 7.4: Inteiface RS-232-C dengan berbagai peratGtan komunikasi
Gambar di atas menunjukkan indikasi standar dengan implementasi aslinya, dengan ilustrasi yang menunjukkan dua ground (bumi-titik-titik yang mengacu voltase nol). Ground pelindung (shield ground) sebaiknya hanya digunakan jika aman, untuk menghubungkan kerangka dari dua device bersama-sama. Sinyal ground yang dinyatakan seperti pada gambar di atas, menyediakan vollase yang mengacu ke nol (zero reference voltage) sebagai umumnya suatu referensi. Sebagai sinyal ground yang mengacu ke nol, maka sinyal ground tidak dipisahkan dari ground pelindung/kerangkanya, sehingga hal ini memungkinkan masalah-masalah dapat muncul karena suatu fenomena yang mengacu pada loop-loop bwni (earth loops) yang merupakan suatu sumber gangguan. Bentuk standar merekomendasikan bahwa sebuah jarak yang tidak lebih dari 100 feet digunakan untuk jenis peng-inferfacean ini diantara bagian-bagian device. Untuk jarak yang lebih besar, dianjurkan menggunakan metode antar hubungan (inerconnectiol1) yang lain. Standar RS-323-C menggambarkan 21 sinyal dan 21 pin penghubung secara fisik untuk komunikasi yang tidaksinkron. Dalam gambar di atas, interface terminaV komputer terletak di kiri dan modem terletak di kanan, mempunyai pasangan kawat
73
untuk TRANSMIT dan RECEIVE yang keduanya merupakan sinyal yang kompatibel. Sinyal-sinyal lain memantulkan protokol telepon modem. REQ TO SEND and CLR TO SEND ke karakteristik-karakteristik gqris-garis setengah duplex (half duplex lines) adalah memenuhi lalu lintas dua arah (bidirectional traffic), tetapi hanya mengirim satu arah pada suatu saat. Terminal memberikan tanda-tanda sebuah modem dengan REQ TO SEND, bilamana terminal tersebut mengharapkan mengirim sebuah karakter. Karekter ditunggu sampai modem berubah dari sebuah penerimaan ke bentuk pemancar. Bilamana modem yang berkemungkinan untuk memacarkan karakter, sinyal CLR TO SEND dikeluarkan ke terminal yang membolehkan transmisi. Garis tertutup bilamana berubah berubah dari bentuk memancarkan ke dalam bentuk penerima. Bilamana hubungannya adalahfull-duplex, memancarkan dan menerima dapat dikeluarkan bersama-sama kemudian CLR TO SEND dan REQ TO SEND bertahan pada suatu voltase yang konstan. Fullduplex memerlukan cara komunikasi yang lebih normal dari pada half-duplex. Dua sinyal yang siap termasuk dalam DATASETREDY yang standar untuk menujukanbahwamodemsedangdalampengoperasiandan DATATERM READY, bilamana terminal dalam keadaan operasional. Kedua sinyal ini kadang-kadang dihubungkan ke power suplai dan menyala apabila perlengkapan (device) dinaikan tenaganya (powered-up ). DATA SET READY dapat digunakan tidak sekedar sebuah indikator yang tenaganya dihidupkan, tetapi juga untuk menunjukan bahwa medem dihubungkan ke garis komunikasi sebagai pengganti dari suatu tahap uji atau tahap yang tak terhubung. CARRIER DETECT dan RING INDICATOR merupakan fungsi telepon. RING INDICATOR ditegaskan/ditetapkan selama periode nada bunyi yang ada pada telepon pada garis komunikasi. Bilamana bunyi telepon terdeteksi pada pangkalan I/O komputer, maka pangkalan akan menetapkan suatu gangguan (interrupt) yang mulai suatu hubungan jarak jauh segera aktif. Jika sinyal hilang, maka akan menyebabkan suatu gangguan pada pangkalan I/O komputer. Hubungan-hubungan yang ditunjukkan dalam gambar diatas adalah benarbenar hubungan untuk suatu terminal atau untuk sebuah komputer yang dihubungkan modem. Keadaan-keadaan yang paling banyak diterima adalah hubungan PC ke komputer (main frame) melalui suatu hubungan (link) RS-232 yangjika dihubungkan akan menimbulkan konflik secara elektrik dan kedua garis RECEIVE DATA akan dihubungkan bersama-sama sebagai TRANSMITTED DATA. Untuk menghindari keadaan ini, garis-garis tersebut dihubungkan silang (di-cross) seperti yang ditunjuk dalam gambar berikut ini.
74
.~
- ---
._ .'_n_
lcrrllinal
f)f
(Mminal cr compul",
complll'!r
RING DAlA
ItlOlCATOR
TERt.1 READY
CARRIER
OETECT
SIGNAL
GROUND
OA1A SF: I READY
CI.R 10 SEND REOUESI
TO SEND
RECIEVED lllANSMITCI)
'_0._-
...,.
22
22 .J 20
20 8
/
'_ '<--
-- --.1.-_-.__~ 5
"-~-I
8 7
--_,7<'''_--., 0-
RING
INDICATOR
DATA TERM CARRIER SIGNAl.
DETECT GROUtW
lIATA SF r READY 5
L.-;___
CtR
TO SEND
REOUEST TO SEND
DATA
RECIF.VED
DATA
lRANSt.1I1EO
_. ._...
~lEADY
_. -
OA1A
'-'
lIAlA
--.
,-
Gambar 7.5: Inteiface RS-232 dari tenninallkomputer ke terminallkomputer
TRANSMITfED DATA dan RECEIVE DATA disilang, seperti sistem fullduplex. Karena REQUEST TO SEND dan CLEAR TO SEND debutuhkan tidak terlalu lama, maka arah panah keduanya dilipat (lihat gambar) terbalik pada keduanya dan karena itu permohonan (request) tetapi selalu di~rbolehkan. Garis titik-titik menunjukan bahwa REQ TO SEND dapat digunakan untuk menunjukan sebuah CARRIES yang telah derditeksi. DATA SET READY dan DATA TERMINAL READY disilang sehingga setiap akhir dari hubunga~ (link) dapat mendeksi kehadiran suatu persiapanlkesiapan pada akhir yang lain. Didalam pekerjaan yang telah diselesaikan cukup panjang, tingkat voltase yang menyatakan sebuah garis telah berada dalam TTL (Transistor-transistor logic) yang kompatibel, yaitu > 2,0 V untuk logika positip "I" (secara normal5V) dan >0,8 V untuk logika positip "0" (secara normal 0 V). Meskipun standar RS-232 membutuhkan >3V untuk logika 0 dan <-3V untuk logika 1 (tanda untuk I dan ruang untuk 0), dalam prakteknya tingkat voltase digerakkan dengan power suplai :t 12V atau :t 15F, sedemikian sehingga bahwa rentangan voltase (voltage swing) diantara 1 dan 0 adalah lebih dari 20V. Sirkuit 75
transaksi diperbolehkan untuk perubahan tingkat tingkat-tingkat input ITL dan menghasilkan (Voltase O/Psebenamya adalah sebuah fungsi penerima MC1489 menerima voltase RS-232-C yang sesuai.
voltase. Suatu MC 1488 menerima tingkat-tingkat output RS-232-C dari berbagai voltase suplai) l:Ian dan mengubahnya ke voltase ITL
Rentangan voltase yang besar dibutuhkan guna menyediakan gabungan noise (noise community) pada suatu hubungan komunikasi. Tingkat voltase ITL sangat sensitif terhadap noise untuk jarak komunikasi yang terlalu jauh.
PANGKALAN PRINTER YANG PARALEL DARI CENTRONICS Centronics adalah sebuah perusahaan yang membuat printer-printer komputer dan perangkat keras lain lain. Sekarang ini Interface paralel yang biasa menjalankan printemya telah menjadi komputer-komputer rnikro yang digunakan secara luas. Interface didisain untuk menstransfer byte-byte data (selalu dengan kode ASCII), ke suatu printer dan mengembalikan informasi tentang pengoperasian printer.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 i5 16 76
STROBE DATA I DATA 2 DATA 3 DATA 4 DATA 5 DATA 6 DATA 7 DATA 8 ACK
-
BUSY PE SLCT ='OV OSCXT GROUND
DATA STROBE INPUT FROM COMPUlER
PARALEL DATA FROM COMPUTER
DATA ACKNOWLEDGE OUTPUT FROM PRINTER BUSY OUTPUT FROM PRINTER PAPER EMPTY OUI'PUT FROM PRINTER SELECTED OUTPUT FROM PRINTER NOT USED NOT USED
- NOT - NOT
SIGNAL GROUND
ERMINA TED TERMINATED
17
GROUND
18
+ 5V
CHASSIS GROUND
19-30 31
INPUT PRIME
32
FAULT
33-36
Gambar yang diperlihatkan memberikan pinout dari 36 pin penghubung D (Seri sharp AMP PIN 2275-1) yang digunakanuntuk interfaceCentronics. Data di dalam bentuk seperti kode ASCII ditempatkan pada pin-pin data (2-9) dan strobe data (STROBE) yang dibawa LOW mengunci (latch) data keluar ke printer. Bentuk standar printer secara mekanis telah dikembangkan dengan mendefmisikan strobe yang mempunyai panjang paling sedikit I fls. Data output dan data input yang berada pada semua tingkat TIC, menggunakan bagian kawat yang terbelit untuk mengurangi noise. Sinyal tanda sibuk digunakan untuk menunjukkan bahwa printer, yaitu cetakannya yang berupa printout, bahan-bahan kertas atau dalam setiap kondisi yang akan mencegah output dari byte data lain. Bilamana sinyal tanda sibuk kembali LOW, sinyal-sinyal ACKNOWLEDGE mengikuti sinyal tanda sibuk dan menunjukkanpenyelesaian kerja printer.
77
