PERIPHERAL (PERANGKAT KERAS KOMPUTER)
Perangkat keras komputer (hardware) adalah semua bagian fisik komputer,
dan dibedakan dengan data yang berada di dalamnya atau yang beroperasi
di dalamnya, dan dibedakan dengan perangkat lunak
(software) yang menyediakan instruksi untuk perangkat keras dalam
menyelesaikan tugasnya.
Bagian papan induk
(motherboard) dari suatu perangkat keras komputer
Batasan antara perangkat keras dan perangkat lunak akan sedikit buram
kalau kita berbicara mengenai firmware, karena
firmware ini adalah perangkat lunak yang “dibuat” ke dalam perangkat
keras. Firmware ini merupakan wilayah dari bidang ilmu
komputer dan teknik komputer,
yang jarang dikenal oleh pengguna umum.
Komputer pada umumnya adalah komputer pribadi,
(PC) dalam bentuk desktop atau menara kotak yang terdiri dari bagian
berikut:
- Papan sistem/papan induk yang merupakan tempat CPU, memori dan bagian lainnya, dan memiliki slot untuk kartu tambahan.
- RAM – tempat penyimpanan data jangka pendek, sehingga komputer tidak perlu selalu mengakses hard disk untuk mencari data. Jumlah RAM yang lebih besar akan membantu kecepatan PC
- Buses: PCI (kependekan dari bahasa Inggris: Peripheral Component Interconnect) adalah bus yang didesain untuk menangani beberapa perangkat keras. PCI juga adalah suatu bandwidth tinggi yang populer, prosesor independent bus itu dadpat berfungsi sebagai bus mezzenine atau bus periferal[1]. Standar bus PCI ini dikembangkan oleh konsorsium PCI Special Interest Group yang dibentuk oleh Intel Corporation dan beberapa perusahaan lainnya, pada tahun 1992. Tujuan dibentuknya bus ini adalah untuk menggantikan Bus ISA/EISA yang sebelumnya digunakan dalam komputer IBM PC atau kompatibelnya.
- Komputer lama menggunakan slot ISA, yang merupakan bus yang lamban. Sejak kemunculan-nya sekitar tahun 1992, bus PCI masih digunakan sampai sekarang, hingga keluar versi terbarunya yaitu PCI Express (add-on).
- Spesifikasi bus PCI pertama kali dirilis pada bulan Juni 1992, sebagai PCI vesi 1.0. Perkembangan selanjutnya dapat dilihat pada tabel berikut.
- Langsung ke: navigasi, cari
Persinyalan USB
USB adalah host-centric bus di mana host/terminal induk
memulai semua transaksi. Paket pertama/penanda (token) awal dihasilkan
oleh host untuk menjelaskan apakah paket yang mengikutinya akan dibaca
atau ditulis dan apa tujuan dari perangkat dan titik akhir. Paket
berikutnya adalah data paket yang diikuti oleh handshaking packet
yang melaporkan apakah data atau penanda sudah diterima dengan baik
atau pun titik akhir gagal menerima data dengan baik.
Setiap proses transaksi pada USB terdiri atas:
- Paket token/sinyal penanda (Header yang menjelaskan data yang mengikutinya)
- Pilihan paket data (termasuk tingkat muatan) dan
- Status paket (untuk acknowledge/pemberitahuan hasil transaksi dan untuk koreksi kesalahan)
Nomor kaki (dilihat pada soket):
|
Penetapan kaki[1]
|
||
|
Kaki
|
Fungsi
|
|
|
1
|
VBUS (4.75–5.25 V) | |
|
2
|
D− | |
|
3
|
D+ | |
|
4
|
GND | |
|
Shell
|
Shield | |
[sunting] Paket data umum USB
Data di bus USB disalurkan dengan cara mendahulukan Least
Significant Bit(LSB). Paket-paket USB terdiri dari data-data berikut
ini:
- Sync
Semua paket harus diawali dengan data sync. Sync adalah data 8 bit
untuk low dan full speed ata
|
Group
|
Nilai PID
|
Identitas Paket
|
| Token | 0001 | OUT Token |
| Token | 1001 | IN Token |
| Token | 0101 | SOF Token |
| Token | 1101 | SETUP Token |
| Data | 0011 | DATA0 |
| Data | 1011 | DATA1 |
| Data | 0111 | DATA2 |
| Data | 1111 | MDATA |
| Handshake | 0010 | ACK Handshake |
| Handshake | 1010 | NAK Handshake |
| Handshake | 1110 | STALL Handshake |
| Handshake | 0110 | NYET (No Response Yet) |
| Special | 1100 | PREamble |
| Special | 1100 | ERR |
| Special | 1000 | Split |
| Special | 0100 | Ping |
Ada 4 bit PID data, supaya yakin diterima dengan benar, 4 bit di
komplementasikan dan diulang, menjadikan 8 bit data PID. Hasil dari
pengaturan tersebut adalah sebagai berikut.
| PID0 | PID1 | PID2 | PID3 | nPID0 | nPID1 | nPID2 | nPID3 |
- ADDR (address)
Bagian alamat dari peralatan dimana paket digunakan. Dengan lebar 7
bit, 127 peralatan dapat disambungkan. Alamat 0 tidak sah, peralatan
yang belum terdaftar harus merespon paket yang dikirim ke alamat 0.
- ENDP (End point)
Titik akhir dari field yang terdiri dari 4 bit, menjadikan 16
kemungkinan titik akhir. Low speed devices, hanya dapat mempunyai 2
tambahan end point pada puncak dari pipe default. (maksimal 4 endpoints)
- CRC
Cyclic
Redundancy Check dijalankan pada data didalam paket yang dikirim.
Semua penanda (token) paket mempunyai sebuah 5 bit CRC ketika paket data
mempunyai sebuah 16 bit CRC.
- EOP (End of packet)
Akhir dari paket yang disinyalkan dengan satu angka akhir 0 (Single
Ended Zero/SEO) untuk kira-kira 2 kali bit diikuti oleh sebuah J 1 kali.
Data yang dikirim dalam bus USB adalah salah satu dari 4 bentuk,
yaitu control, interrupt, bulk, atau isochronous.
[sunting] Perancangan peralatan yang menggunakan USB
Untuk membuat suatu peralatan yang dapat berkomunikasi dengan
protokol USB tidak perlu harus mengetahui secara rinci protokol USB.
Bahkan kadang tidak perlu pengetahuan tentang USB protokol sama sekali.
Pengetahuan tentang USB protokol hanya diperlukan untuk mengetahui
spesifikasi yang dibutuhkan untuk alat kita. Pada kenyataannya untuk
mengimplemetasikan USB protokol di FPGA ataupun perangkat
bantu lain sangat tidak efisien dan banyak waktu terbuang untuk
merancangnya. Menggunakan kontroler
USB sangat lebih dianjurkan dalam membuat alat yang dapat
berkomunikasi melalui protokol ini. Kontroler USB mempunyai banyak macam
bentuk, dari microcontroller berbasis 8051 yang mempunyai input output
USB secara langsung sampai pengubah protocol dari serial seperti I2C
bus ke USB.
USB controller biasanya dijual dengan disertai berbagai fasilitas
yang mempermudah pengembangan alat, diantaranya manual yang lengkap,
driver untuk windows, contoh code aplikasi untuk mengakses USB, contoh
code untuk USB controller, dan skema rangkaian elektronikanya.
Dalam sisi pengembangan software aplikasi dalam personal computer,
komunikasi antar hardware didalam perangkat keras USB tidak terlalu
diperhatikan karena Windows ataupun sistem operasi lain yang akan
mengurusnya. Pengembang perangkat lunak hanya memberikan data yang akan
dikirim ke alat USB di buffer penyimpan dan membaca data dari alat USB
dari buffer pembaca. Untuk driver pun kadang-kadang Windows sudah
menyediakannya, kecuali untuk peralatan yang mempunyai spesifikasi
khusus kita harus membuatnya sendiri.
u data 32 bit untuk high speed yang digunakan untuk mensinkronkan
clock dari penerima dengan pemancar. Dua bit terakhir mengindikasikan
dimana data PID dimulai.
- PID (Packet Identity/Identitas paket)
Adalah field untuk menandakan tipe dari paket yang sedang dikirim.
Tabel dibawah ini menunjukkan nilai-nilai PID:
Bus ISA (Industry Standard Architecture) adalah sebuah arsitektur
bus dengan bus data selebar 8-bit
yang diperkenalkan dalam IBM PC 5150 pada tanggal 12
Agustus 1981.
Bus ISA diperbarui dengan menambahkan bus data selebar menjadi 16-bit
pada IBM
PC/AT pada tahun 1984, sehingga jenis bus
ISA yang beredar pun terbagi menjadi dua bagian, yakni ISA 16-bit dan
ISA 8-bit. ISA merupakan bus dasar dan paling umum digunakan dalam
komputer IBM PC hingga tahun 1995, sebelum akhirnya
digantikan oleh bus PCI yang diluncurkan pada tahun 1992.
ISA 8-bit
Bus ISA 8-bit merupakan varian dari bus ISA, dengan bus data selebar
8-bit, yang digunakan dalam IBM PC 5150 (model PC awal). Bus ini telah
ditinggalkan pada sistem-sistem modern ke atas tapi sistem-sistem Intel
286/386 masih memilikinya. Kecepatan bus ini adalah 4.77 MHz (sama
seperti halnya prosesor Intel 8088 dalam IBM PC),
sebelum ditingkatkan menjadi 8.33 MHz pada IBM
PC/AT. Karena memiliki bandwidth 8-bit, maka transfer rate maksimum
yang dimilikinya hanyalah 4.77 Mbyte/detik atau 8.33 Mbyte/detik.
Meskipun memiliki transfer rate yang lamban, bus ini termasuk mencukupi
kebutuhan saat itu, karena bus-bus I/O semacam serial
port, parallel port,
kontrolir floppy disk,
kontrolir keyboard dan lainnya
sangat lambat. Slot ini memiliki 62 konektor.
Meski desainnya sederhana, IBM tidak langsung mempublikasikan
spesifikasinya saat diluncurkan tahun 1981, tapi harus menunggu hingga
tahun 1987, sehingga para manufaktur perangkat pendukung agak kerepotan
membuat perangkat berbasis ISA 8-bit.
ISA 16-bit
Bus ISA 16-bit adalah sebuah bus ISA yang memiliki bandwidth 16-bit,
sehingga mengizinkan transfer rate dua kali lebih cepat dibandingkan
dengan ISA 8-bit pada kecepatan yang sama. Bus ini diperkenalkan pada
tahun 1984, ketika IBM merilis IBM PC/AT dengan mikroprosesor Intel
80286 di dalamnya. Mengapa IBM meningkatkan ISA menjadi 16 bit adalah
karena Intel 80286 memiliki bus data yang memiliki lebar 16-bit,
sehingga komunikasi antara prosesor, memori, dan motherboard harus
dilakukan dalam ordinal 16-bit. Meski prosesor ini dapat diinstalasikan
di atas motherboard yang memiliki bus I/O dengan bandwidth 8-bit, hal
ini dapat menyababkan terjadinya bottleneck pada bus sistem yang
bersangkutan.
Daripada membuat bus I/O yang baru, IBM ternyata hanya merombak
sedikit saja dari desain ISA 8-bit yang lama, yakni dengan menambahkan
konektor ekstensi 16-bit (yang menambahkan 36 konektor, sehingga menjadi
98 konektor), yang pertama kali diluncurkan pada Agustus tahun 1984, tahun
yang sama saat IBM PC/AT diluncurkan. Ini juga menjadi sebab mengapa ISA
16-bit disebut sebagai AT-bus. Hal ini memang membuat interferensi
dengan beberapa kartu ISA 8-bit, sehingga IBM pun meninggalkan desain
ini, ke sebuah desain di mana dua slot tersebut digabung menjadi satu
slot.
Universal Serial Bus (USB) adalah standar bus serial
untuk perangkat penghubung, biasanya kepada komputer namun juga
digunakan di peralatan lainnya seperti konsol permainan,
ponsel dan PDA.
Sistem USB mempunyai desain yang asimetris,
yang terdiri dari pengontrol host dan
beberapa peralatan terhubung yang berbentuk pohon dengan menggunakan
peralatan hub yang khusus.
Desain USB ditujukan untuk menghilangkan perlunya penambahan expansion
card ke ISA
komputer atau bus PCI, dan memperbaiki
kemampuan plug-and-play
(pasang-dan-mainkan) dengan memperbolehkan peralatan-peralatan ditukar
atau ditambah ke sistem tanpa perlu mereboot komputer.
Ketika USB dipasang, ia langsung dikenal sistem komputer dan memroses device
driver yang diperlukan untuk menjalankannya.
USB dapat menghubungkan peralatan tambahan komputer seperti mouse, keyboard,
pemindai
gambar, kamera digital, printer,
hard
disk, dan komponen networking.
USB kini telah menjadi standar bagi peralatan multimedia seperti pemindai
gambar dan kamera digital.
Versi terbaru (hingga Januari 2005) USB adalah versi 2.0.
Perbedaan paling mencolok antara versi baru dan lama adalah kecepatan
transfer yang jauh meningkat. Kecepatan transfer data USB dibagi menjadi
tiga, antara lain:
- High speed data dengan frekuensi clock 480.00Mb/s dan tolerasi pensinyalan data pada ± 500ppm.
- Full speed data dengan frekuensi clock 12.000Mb/s dan tolerasi pensinyalan data pada ±0.25% atau 2,500ppm.
- Low speed data dengan frekuensi clock 1.50Mb/s dan tolerasi pensinyalan data pada ±1.5% atau 15,000ppm.
Persinyalan USB
USB adalah host-centric bus di mana host/terminal induk
memulai semua transaksi. Paket pertama/penanda (token) awal dihasilkan
oleh host untuk menjelaskan apakah paket yang mengikutinya akan dibaca
atau ditulis dan apa tujuan dari perangkat dan titik akhir. Paket
berikutnya adalah data paket yang diikuti oleh handshaking packet
yang melaporkan apakah data atau penanda sudah diterima dengan baik
atau pun titik akhir gagal menerima data dengan baik.
Setiap proses transaksi pada USB terdiri atas:
- Paket token/sinyal penanda (Header yang menjelaskan data yang mengikutinya)
- Pilihan paket data (termasuk tingkat muatan) dan
- Status paket (untuk acknowledge/pemberitahuan hasil transaksi dan untuk koreksi kesalahan)
