PCI (Peripheral Component Interconnect)

Kekuatan dan kecepatan komponen komputer telah meningkat sejak komputer desktop pertama kali dikembangkan beberapa dekade lalu. Para pembuat software menciptakan aplikasi baru yang mampu untuk memanfaatkan perkembangan kecepatan processor dan kapasitas HDD terkini, sementara pembuat hardware menyibukkan diri untuk meningkatkan komponen dan merancang teknologi baru untuk menyesuaikan dengan tuntutan software high-end.

Ada satu unsur, yang meskipun sering luput dari perhatian, yaitu bus. Bus adalah jalur antar komponen dalam komputer. Memiliki bus berkecepatan tinggi itu sama pentingnya seperti memiliki transmisi yang baik pada mobil. Jika Anda memiliki mesin dengan 700 tenaga kuda disatukan dengan transmisi yang murah, Anda tidak akan mendapatkan keseluruhan tenaga kuda tersebut.

Tujuan dari bus ini sederhana saja, bus memungkinkan Anda menghubungkan komponen-komponen komputer dengan (processor) CPU. Beberapa komponen tersebut termasuk Harddisk, memori (RAM), sound system, video system dan sebagainya. Sebagai contoh, untuk melihat kerja komputer, Anda biasanya menggunakan layar CRT maupun LCD. Anda membutuhkan hardware khusus untuk mengendalikan layar, jadi layar dikendalikan oleh graphics card (kartu grafis). Graphics card adalah papan printed circuit board (PCB) berukuran kecil yang didesain untuk dipasangkan ke dalam bus. Graphics card berkomunikasi dengan processor menggunakan bus dalam komputer sebagai jalur komunikasinya.

Keuntungannya adalah bus menjadikan komponen-komponen komputer dapat digonta-ganti. Jika Anda ingin graphics card yang lebih baik, cukup cabut kartu yang lama dari bus-nya dan kemudian pasangkan dengan kartu yang baru. Jika Anda ingin menggunakan dua monitor, cukup pasangkan dua graphics card pada bus-nya.

Dalam artikel ini, akan dipelajari tentang beberapa bus tersebut. Kita akan fokus pada bus yang dikenal dengan Peripheral Component Interconnect (PCI). Kita akan membahas apa itu PCI, bagaimana ia beroperasi dan bagaimana ia digunakan, dan kita akan melihat masa depan teknologi bus.

System Bus vs PCI Bus

20 atau 30 tahun yang lalu, processor masih bekerja sangat lamban ketika processor dan bus disinkronisasikan--bus beroperasi pada kecepatan yang sama dengan processor, dan hanya ada satu bus di dalam komputer. Hari ini, processor berjalan sangat cepat dan komputer memiliki dua atau lebih bus. Masing-masing bus bekerja pada jenis jalur tertentu.

Pada PC desktop yang umum hari ini biasanya memiliki 2 bus utama:

• Yang pertama adalah Front Side Bus (FSB) atau dikenal juga dengan system bus. Bus ini memiliki kecepatan tinggi yang berfungsi untuk menghubungkan processor dengan memori utama (RAM), AGP, PCIe, dan komponen I/O lainnya.
• Bus kedua lebih lambat, bertugas untuk penghubung komponen lain seperti HDD dan sound card. Salah satu bus yang umum di sini ialah bus PCI. Bus-bus yang lebih lamban ini terhubung ke system bus melalui sebuah jembatan yang merupakan bagian dari chipset komputer dan bertindak sebagai polisi lalulintas, menyatukan data dari bus lain ke system bus.

Secara teknis ada juga beberapa jenis bus lain. Contohnya Universal Serial Bus (USB) yang berfungsi untuk menghubungkan perangkat lain seperti kamera, scanner dan printer ke komputer. USB menggunakan kabel tipis sebagai penghubungnya, dan beberapa perangkat dapat menggunakan jalur tersebut bersamaan. Firewire juga jenis bus lain yang banyak digunakan pada camcorder atau harddisk eksternal.

Sejarah PCI
Bus PCI yang pertama di dalam komputer PC IBM yang pertama (Circa 1982) memiliki lebar bus 16 bit dan beroperasi pada frekuensi 4,77 MHz. Secara resmi, bus ini dikenal dengan bus ISA. Desain bus ini mampu meneruskan data dalam kecepatan hingga 9MBps (Megabytes per second), cukup cepat bahkan untuk aplikasi-aplikasi hari ini.

Beberapa tahun yang lalu, bus ISA masih digunakan pada beberapa komputer. Bus tersebut dapat diterima oleh para pengembang kartu ekspansi komputer untuk IBM PC di awal tahun 1980-an. Bus ISA masih digunakan bahkan setelah begitu banyak perkembangan teknologi mampu menggantikannya.

Ada dua kunci alasan untuk usia ISA yang tahan lama:

• Kompatibilitas jangka panjang dengan besarnya jumlah pabrikan hardware.
• Sebelum kemunculan multimedia, beberapa hardware secara penuh menggunakan kecepatan bus yang baru.

Seiring perkembangan teknologi dan bus ISA tidak mampu menyusul, bus-bus lain pun dikembangkan. Yang menjadi kuncinya adalah Extended Industry Standard Architecture (EISA)--yang memiliki lebar bus 32-bit dan frekuensi 8 MHz--dan Vesa Local Bus (VL-Bus). Sesuatu yang keren tentang VL-Bus (sebelumnya bernama VESA, Video Electronics Standards Assosiation, yang membuat standar) adalah VL-Bus memiliki lebar bus 32-bit dan beroperasi pada kecepatan bus lokal, yang merupakan kecepatan processor. VL-Bus pada dasarnya terikat langsung dengan CPU. Hal itu bekerja dengan baik untuk satu atau bahkan dua perangkat. Namun, menghubungkan lebih dari dua perangkat ke VL-Bus, memungkinkan terjadinya interferensi (gangguan) pada performa CPU. Karena itu, VL-Bus biasanya digunakan hanya untuk menghubungkan graphics card, komponen yang mendapat keuntungan dari akses berkecepatan tinggi ke CPU.

Selama awal 1990-an, Intel memperkenalkan standar bus baru sebagai pertimbangan, yaitu  bus Peripheral Component Interconnect (PCI). PCI menyajikan bentuk hybrid, gabungan antara ISA dan VL-Bus. PCI menyediakan akses langsung ke memori (RAM) bagi perangkat yang terhubung, tetapi menggunakan bridge (jembatan) untuk menghubungkan FSB (Frontside bus) dengan CPU. Pada dasarnya, ini berarti bahwa PCI memiliki kemampuan yang lebih tinggi dari VL-Bus dalam menyingkirkan potensi gangguan pada CPU.

Frontside Bus, Backside Bus dan PCI Cards

Frontside Bus (FSB) adalah koneksi fisik yang menghubungkan processor dengan sebagian besar komponen lain pada komputer, termasuk memori utama (RAM), HDD dan slot PCI. Hari ini, FSB biasanya beroperasi pada frekuensi 400 MHz, dengan sistem terbaru berjalan pada frekuensi 800 MHz.

Backside Bus adalah koneksi terpisah antara processor dan cache Level-2. Bus ini beroperasi dengan kecepatan yang lebih tinggi daripada FSB, biasanya sama dengan kecepatan processor, sehingga caching bekerja se-efisien mungkin. Backside bus telah berevolusi selama bertahun-tahun. Pada tahun 1990-an, backside bus berbentuk kabel yang menghubungkan processor dengan chip cache yang berada diluar. Cache ini dulunya merupakan chip terpisah yang membutuhkan RAM yang sangat besar. Setelah itu, cache Level-2 telah diintegrasikan ke dalam processor, menjadikan processor lebih kecil dan lebih murah. Karena sekarang cache berada di dalam processor itu sendiri, dalam beberapa hal backside bus sudah tidak benar-benar bus lagi.

PCI dapat menghubungkan lebih banyak perangkat dibandingkan VL-Bus, yaitu hingga lima komponen eksternal. Masing-masing dari lima konektor komponen eksternal tersebut dapat diganti dengan dua perangkat tetap pada motherboard. Selain itu, Anda juga dapat memiliki lebih dari satu bus PCI pada komputer yang sama, meskipun itu jarang yang melakukannya. Chip Jembatan PCI mengatur kecepatan bus PCI secara independen (terpisah) dari kecepatan CPU. Hal ini menyediakan tingkat reliabilitas (keandalan) yang lebih tinggi dan memastikan bahwa pabrikan hardware PCI tahu persis apa yang harus dirancang.

PCI pada awalnya beroperasi pada frekuensi 33 MHz menggunakan lebar bus 32-bit. Revisi standar termasuk meningkatkan kecepatan dari 33 MHz menjadi 66 MHz dan menggandakan lebar bus data menjadi 64-bit. Saat ini, PCI-X menyediakan transfer 64-bit dengan kecepatan 133 MHz untuk transfer rate yang mengagumkan, yaitu 1 GBps (Gigabytes per second)!

Kartu PCI menggunakan 47 pin penghubung (49 pin untuk mastering card, yang dapat mengontrol bus PCI tanpa mengganggu CPU). Bus PCI mampu bekerja dengan jumlah pin yang sedikit ini dikarenakan hardware multiplexing, yang berarti bahwa perangkat mengirimkan lebih dari satu sinyal pada satu pin. Selain itu PCI juga mendukung perangkat yang menggunakan tegangan listrik 5 atau 3,3 Volt.

Walaupun Intel mengusulkan standar PCI pada tahun 1991, namun tidak memperoleh popularitas sampai datangnya Windows 95 (tahun 1995). Ketertarikan yang tiba-tiba pada PCI ini berdasarkan pada fakta bahwa Windows 95 mendukung fitur yang disebut Plug and Play (PnP).

Plug and Play (PnP)
PnP bermakna bahwa Anda dapat menghubungkan perangkat atau memasukkan kartu ekspansi ke komputer dan secara otomatis dapat dikenali dan dikonfigurasi untuk bekerja dalam sistem. PnP adalah konsep yang sederhana, namun untuk mewujudkannya membutuhkan upaya bersama untuk ambil bagian dalam industri komputer. Intel menciptakan standar PnP dan menggabungkannya dengan desain PCI. Namun itu tidak terjadi hingga beberapa tahun kemudian ketika sistem operasi mainstream, Windows 95, menyediakan sistem yang mendukung fitur PnP. Diperkenalkannya PnP meningkatkan permintaan terhadap komputer ber-PCI, dan dengan cepat menggantikan ISA.

Agar dapat diterapkan sepenuhnya, PnP membutuhkan 3 hal:
1. PnP BIOS - Utilitas utama yang mengaktifkan PnP dan mendeteksi perangkat PnP. BIOS juga membaca ESCD untuk mengonfigurasi informasi yang terdapat pada perangkat PnP.

2. Extended System Configuration Data (ESCD) - Sebuah file yang berisi informasi tentang perangkat PnP yang terinstal.

3. Sistem Operasi PnP - Sistem operasi apapun seperti Win XP yang mendukung PnP. Penanganan PnP dalam sistem operasi menyelesaikan proses konfigurasi yang dimulai oleh BIOS untuk setiap perangkat PnP. PnP mengotomatiskan beberapa tugas utama yang biasanya dilakukan secara manual atau dengan utilitas yang disediakan oleh produsen hardware. Tugas-tugas tersebut termasuk pengaturan untuk:

• Interrupt Requests (IRQ) - IRQ dikenal juga dengan hardware interrupt, digunakan oleh banyak komponen komputer untuk mendapatkan perhatian CPU. Contoh, mouse mengirimkan IRQ setiap kali digerakkan supaya CPU mengetahui bahwa mouse sedang melakukan sesuatu. Sebelum PCI, setiap hardware membutuhkan pengaturan IRQ yang terpisah. Namun PCI mengatur hardware interrupt pada bus bridge, memungkinkannya untuk menggunakan sistem IRQ tunggal untuk beberapa perangkat PCI.
• Direct Memory Access (DMA) - Sederhananya, DMA berarti bahwa perangkat dikonfigurasi untuk mengakses memori (RAM) tanpa harus meminta izin kepada CPU.
• Memory Addresses - Banyak perangkat yang ditugaskan bagian RAM untuk penggunaan eksklusif oleh perangkat tersebut. Hal ini memastikan bahwa hardware akan memiliki resource yang dibutuhkan untuk dapat beroperasi dengan semestinya.
• Input/Output (I/O) - Pengaturan ini menentukan port yang digunakan oleh perangkat untuk menerima dan mengirim informasi.

PnP membuat Anda jauh lebih mudah untuk menambahkan perangkat ke komputer, namun PnP tidak sempurna.

Beberapa rutin dalam software yang digunakan oleh pengembang PnP BIOS, produsen perangkat PCI dan Microsoft telah membuat banyak orang menyebut PnP dengan "Plug and Pray." Namun efek keseluruhan dari PnP adalah untuk memudahkan proses upgrade komputer dengan menambahkan perangkat atau mengganti perangkat yang ada.

PCI vs. AGP
Bus PCI yang memadai selama bertahun-tahun, menyediakan bandwidth yang cukup untuk semua periferal yang ingin digunakan oleh sebagian besar user. Seluruhnya, kecuali satu: graphics card. Pada pertengahan tahun 1990-an, kartu grafis tumbuh semakin powerful, dan game 3D bergantung pada performa yang lebih tinggi. Bus PCI tidak mampu menangani seluruh informasi yang dikirimkan antara processor utama (CPU) dan processor grafis (GPU). Hasilnya, Intel mengembangkan Accelerated Graphics Port (AGP). AGP adalah bus yang dipersembahkan sepenuhnya untuk graphics card. Bandwidth bus yang dimiliki oleh AGP tidak digunakan oleh komponen lain. Meskipun PCI melanjutkan untuk menjadi bus pilihan bagi sebagian besar periferal, AGP telah mengambil alih tugas khusus pemrosesan grafis. Meski demikian, teknologi bus baru telah menghantam pasar yang mungkin akan menjadi akhir untuk AGP.

Menambahkan Perangkat PCI

Anggap saja Anda baru saja menambahkan sound card berbasis PCI ke komputer dengan Windows XP. Berikut adalah contoh bagaimana cara kerjanya:

1. Buka casing komputer, dan memasangkan sound card ke slot PCI di motherboard.
2. Tutup casing komputer, lalu nyalakan komputer.
3. BIOS akan menjalankan PnP BIOS.
4. PnP BIOS akan memindai perangkat yang terpasang pada bus PCI. Hal itu dilakukan dengan mengirimkan sinyal ke perangkat apapun yang terhubung pada bus, menanyakan siapa perangkat tersebut.
5. Sound card menanggapi dengan memperkenalkan diri. Device ID (ID perangkat) dikirim kembali melalui bus ke BIOS.
6. PnP BIOS memeriksa ESCD untuk melihat kalau data konfigurasi untuk sound card sudah ada. Karena sound card baru saja dipasang, maka tidak ada catatan ESCD untuknya.
7. PnP BIOS menugaskan pengaturan IRQ, DMA, pengalamatan memori dan I/O untuk sound card dan menyimpan datanya di ESCD.
8. Windows XP mulai booting. Windows memeriksa ESCD dan bus PCI. Sistem operasi mendeteksi sound card sebagai perangkat baru dan kemudian menampilkan jendela kecil yang memberitahu Anda bahwa Windows telah menemukan perangkat baru.
9. Dalam banyak kasus, Windows XP akan mengenali perangkat itu, mencari dan menjalankan driver yang diperlukan, dan siap difungsikan. Jika tidak, akan terbuka jendela "Found New Hardware Wizard". Jendela ini akan memandu Anda untuk menginstal driver dari disk yang menyertai sound card.
10. Setelah driver terinstal, perangkat tersebut sudah siap digunakan. Beberapa perangkat mungkin ingin Anda me-restart komputer sebelum perangkat tersebut dapat digunakan.
11. Anda ingin menyimpan audio dari tape deck eksternal yang telah dipasangkan ke sound card. Anda menjalankan software perekam yang disertakan oleh sound card dan mulai merekam.
12. Audio masuk ke sound card melalui konektor audio eksternal. Sound card mengonversi sinyal analog menjadi sinyal digital.
13. Data audio digital dari sound card dibawa melalui bus PCI menuju bus controller. Controller akan menentukan perangkat PCI mana yang memiliki prioritas untuk mengirimkan data ke CPU. Controller juga memeriksa apakah datanya akan langsung ke CPU atau ke RAM.
14. Karena sound card dalam mode merekam, bus controller menugaskan prioritas tinggi untuk data dari sound card dan mengirimkan data tersebut melalui bus bridge ke system bus.
15. System bus menyimpan data ke dalam RAM. Setelah rekaman selesai, Anda dapat memutuskan untuk menyimpan datanya di HDD atau tetap berada dalam RAM untuk pemrosesan lebih lanjut.

PCI Standards dan PCI Express

Seiring dengan meningkatnya kecepatan processor dalam GHz, banyak perusahaan yang bekerja keras untuk mengembangkan standar bus generasi selanjutnya. Banyak yang merasa bahwa PCI, seperti ISA sebelumnya, cepat mendekati batas tertinggi kemampuannya.

Seluruh standar baru yang diusulkan memiliki satu kesamaan. Mereka mengusulkan untuk menjauhi teknologi shared-bus yang digunakan pada PCI dan beralih ke point-to-point switching connection. Ini berarti bahwa koneksi langsung antara dua perangkat pada bus dibentuk ketika mereka sedang saling berkomunikasi. Pada dasarnya, ketika kedua perangkat saling berkomunikasi, tidak ada perangkat lain yang dapat mengakses jalur tersebut. Dengan menyediakan beberapa link langsung, bus tersebut dapat memungkinkan beberapa perangkat untuk berkomunikasi tanpa ada perlambatan satu sama lain.

HyperTransport, adalah standar yang diusulkan oleh Advanced Micro Devices, Inc. (AMD), digembar-gemborkan oleh AMD sebagai kemajuan alami dari PCI. Untuk masing-masing session antara perangkat, akan menyediakan dua link point-to-point. Masing-masing link dapat memiliki lebar bus antara 2 hingga 32-bit, mendukung kecepatan transfer maksimum 6,4 GBps. HyperTransport didesain khusus untuk menghubungkan komponen internal komputer satu sama lain, bukan menghubungkan perangkat eksternal seperti removable drive. Pengembangan chip bridge akan mengaktifkan menjadikan PCI dapat mengakses bus HyperTransport.

PCI-Express, dikembangkan oleh Intel (dulunya dikenal dengan 3GIO atau 3rd Generation I/O), terlihat akan menjadi "hal besar berikutnya" dalam teknologi bus. Awalnya, bus yang lebih cepat dikembangkan server kelas tinggi. Bus ini disebut PCI-X dan PCI-X 2.0, namun keduanya tidak cocok untuk pasar komputer rumahan, karena biaya yang sangat mahal untuk membangun motherboard yang memiliki PCI-X.

PCI-Express sangat berbeda, ia membidik pasar komputer rumahan, dan dapat melakukan revolusi tidak hanya performa komputer, tetapi juga bentuk sistem komputer itu sendiri. Bus baru ini tidak hanya lebih cepat dan mampu menangani bandwidth yang lebih besar dari PCI. PCI-Express adalah sistem point-to-point, yang memberikan performa lebih baik dan mungkin bahkan menjadikan pembuatan motherboard menjadi lebih murah. Slot PCI-Express juga dapat menerima kartu PCI lama, fitur ini akan membantu PCI-Express menjadi terkenal lebih cepat dibandingkan jika ketika komponen PCI menjadi tak berguna.

PCI-Express juga dapat diukur. Sebuah slot dasar PCI-Express akan memiliki koneksi 1x. Hal ini akan menyediakan bandwidth yang cukup untuk koneksi internet berkecepatan tinggi dan periferal lainnya. Maksud dari "1x" adalah bahwa di sana ada satu jalur yang membawa data. Jika sebuah komponen membutuhkan bandwidth yang lebih besar, slot PCI-Express 2x, 4x, 8x, dan 16x dapat dipasangkan pada motherboard, memberikan jalur tambahan dan memungkinkan sistem untuk membawa data yang lebih banyak melalui koneksinya. Menurut fakta, slot PCI-Express 16x sudah tersedia pada slot kartu grafis AGP di beberapa motherboard. Video card PCI-Express 16x saat ini menjadi ujung tombak, dengan biaya lebih dari 500USD. Seiring dengan turunnya harga dan motherboard yang dibangun untuk menangani kartu ekspansi yang terbaru telah menjadi sesuatu yang umum, AGP bisa saja berubah menjadi tinggal sejarah.

Jika artikel ini bermanfaat, silakan share.

______________________________

Source: How Stuff Works

Posted in: Komputer