Total Tayangan Halaman

Senin, 07 November 2011

ENCODING

Sinyal adalah suatu isyarat untuk melanjutkan atau meneruskan suatu kegiatan. Biasanya sinyal ini berbentuk tanda-tanda, lampu-lampu, atau suara-suara. Sinyal dibentuk oleh transmitter dan ditransmisikan melalui media transmisi. Sinyal sangat erat sekali hubungannya dengan fungsi waktu (periodik), tetapi sinyal juga dapat diekspresikan dalam bentuk fungsi frekuensi.

Encoding adalah proses untuk mengubah sinyal ke dalam bentuk yang dioptimasi untuk keperluan komunikasi data dan penyimpanan data. Kedua hal inilah yang saling mendukung untuk mengubah bentuk sinyal sehingga bisa disalurkan dari pengirim ke penerima. Dalam hal modulasi, komunikasi data ada yang menggunakan sinyal digital. Tetapi komunikasi ini memiliki kelemahan yaitu jarak tempuh yang tidak terlalu besar akibat pengaruh noise berupa redaman yang terjadi pada media transmisi. Sedangkan komunikasi data menggunakan sinyal analog jarak tempuhnya akan menjadi lebih besar.

Sinyal digital adalah sinyal diskrit dengan pulsa tegangan diskontinyu. Tiap pulsa adalah elemen sinyal data biner diubah menjadi elemen – elemen sinyal.

Spektrum sinyal : disain sinyal yang bagus harus mengkonsentrasikan kekuatan transmisinya pada daerah tengah dari bandwidth transmisi; untuk mengatasi distorsi dalam penerimaan sinyal digunakan disain kode yang sesuai dengan bentuk dari spektrum sinyal transmisi.

Elemen sinyal adalah tiap pulsa dari sinyal digital. Data binary ditransmisikan dengan meng-encoder-kan tiap bit data menjadi elemen-elemen sinyal.

Ketentuan :

- Unipolar: Semua elemen-elemen sinyal dalam bentuk yang sama yaitu positif semua atau negatif semua.

- Polar :adalah elemen-elemen sinyal dimana salah satu state logic dinyatakan oleh level tegangan positif dan sebaliknya oleh tegangan negatif

- Rating Data : Rating data transmisi data dalam bit per secon

- Durasi atau panjang suatu bit: Waktu yang dibutuhkan pemancar untuk memancarkan bit

- Rating modulasi

- Rating dimana level sinyal berubah

- Diukur dalam bentuk baud=elemen-elemen sinyal per detik

- Tanda dan ruang

- Biner 1 dan biner 0 berturut-turut

- Modulation rate adalah kecepatan dimana level sinyal berubah, dinyatakan dalam bauds atau elemen sinyal per detik.

- Istilah mark dan space menyatakan digit binary ’1′ dan ’0′.

Tugas-tugas receiver dalam mengartikan sinyal-sinyal digital :

- receiver harus mengetahui timing dari tiap bit

- receiver harus menentukan apakah level sinyal dalam posisi bit high(1) atau low(0).

Tugas-tugas ini dilaksanakan dengan men-sampling tiap posisi bit pada tengah-tengah interval dan membandingkan nilainya dengan threshold.

Faktor yang menentukan sukses dari receiver dalam mengartikan sinyal yang datang :

- Data rate (kecepatan data) : peningkatan data rate akan meningkatkan bit error

rate (kecepatan error dari bit).

- S/N : peningkatan S/N akan menurunkan bit error rate.

- Bandwidth : peningkatan bandwidth dapat meningkatkan data rate.

Lima faktor yang perlu dinilai atau dibandingkan dari berbagai teknik komunikasi :

- Spektrum sinyal : disain sinyal yang bagus harus mengkonsentrasikan kekuatan transmisinya pada daerah tengah dari bandwidth transmisi; untuk mengatasi distorsi dalam penerimaan sinyal digunakan disain kode yang sesuai dengan bentuk dari spektrum sinyal transmisi.

- Clocking : menentukan awal dan akhir dari tiap posisi bit dengan mekanisme synchronisasi yang berdasarkan pada sinyal transmisi.

- Deteksi error : dibentuk dalam skema fisik encoding sinyal.

- Interferensi sinyal dan Kekebalan terhadap noise

- Biaya dan kesulitan : semakin tinggi kecepatan pensinyalan untuk memenuhi data rate yang ada, semakin besar biayanya.

Perlu diketahui

- Waktu bit saat mulai dan berakhirnya

- Level sinyal

Faktor-faktor penerjemahan sinyal yang sukses :

- Perbandingan sinyal dengan noise(gangguan)

- Rating data

- Bandwidth

- Perbandingan Pola-Pola Encoding

- Spektrum sinyal : Kekurangan pada frekuensi tinggi mengurangi bandwidth yang dibutuhkan. Kekurangan pada komponen dc menyebabkan kopling ac melalui trafo menimbulkan isolasi Pusatkan kekuatan sinyal di tengah bandwidth

- Clocking

- Sinkronisasi transmiter dan receiver

- Clock eksternal

- Mekanisme sinkronisasi berdasarkan sinyal

- Pendeteksian error

- Dapat dibangun untuk encoding sinyal

- Interferensi sinyal dan kekebalan terhadap noise

- Beberapa code lebih baik daripada yang lain

- Harga dan Kerumitan

- Rating sinyal yang lebih tinggi(seperti kecepatan data) menyebabkan harga semakin tinggi

- Beberapa code membutuhkan rating sinyal lebih tinggi

Pola –Pola encoding :

- Nonreturn to Zero-Level (NRZ-L)

- Nonreturn to Zero Inverted (NRZI)

- Bipolar-AMI

- Pseudoternary

- Manchester

- Differential Manchester

- B8ZS

- HDB3

Nonreturn to Zero Inverted (NRZI) : yaitu suatu kode dimana suatu transisi (low ke high atau high ke low) pada awal suatu bit time akan dikenal sebagai binary ’1′ untuk bit time tersebut; tidak ada transisi berarti binary ’0′. Sehingga NRZI merupakan salah satu contoh dari differensial encoding.

- Nonreturn to Zero Inverted (NRZI) dalam kesatuan

- Pulsa tegangan konstan untuk durasi bit

- Data dikodekan / diterjemahkan sebagai kehadiran(ada) atau ketiadaan sinyal transisi saat permulaan bit time

- Transisi (dari rendah ke tinggi atau tinggi ke rendah) merupakan biner 1

- Tidak ada transisi untuk biner 0

- Sebagai contoh encoding differential

Keuntungan differensial encoding :

- lebih kebal noise

- tidak dipengaruhi oleh level tegangan.

Kelemahan dari NRZ-L maupun NRZI :

- keterbatasan dalam komponen dc dan kemampuan synchronisasi yang buruk

NRZ

Bipolar with 8-Zeros Substitution (B8ZS) yaitu suatu kode dimana :

- jika terjadi oktaf dari semua nol dan pulsa tegangan terakhir yang mendahului oktaf ini adalah positif, maka 8 nol dari oktaf tersebut di-encode sebagai 000+ -0-

- jika terjadi oktaf dari semua nol dan pulsa tegangan terakhir yang mendahului oktaf ini adalah negatif, maka 8 nol dari oktaf tersebut di-encode sebagai 000-+0+ -.

High-density bipolar-3 zeros (HDB3) : yaitu suatu kode dimana menggantikan string-string dari 4 nol dengan rangkaian yang mengandung satu atau dua pulsa atau disebut kode violation, jika violation terakhir positive maka violation ini pasti negative dan sebaliknya.

Pendeteksi Error

Masalah yang harus dihadapi dalam sistem komunikasi apapun adalah terjadinya/adanya error/kesalahan yang menyebabkan sistem tersebut tidak sesuai dengan yang diinginkan. Hal ini terjadi juga pada sistem komunikasi data. Masalah utama dalam komunikasi data adalah realibility. Sinyal yang dikirim melalui medium tertentu dapat mengalami pelemahan, distorsi, dan adanya keterbatasan bandwidth. Hal tersebut dapat membuat data yang dikirim menjadi rusak, hilang, berubah, atau terduplikasi. Kesalahan/error yang terjadi tersebut dapat diakibatkan oleh berbagai hal seperti kesalahan dalam transmisi (hardware), network interface, interferensi elektrik, noise (misal thermal noise), koneksi, dll.

Berikut ini akan dijelaskan beberapa jenis Metode Error Checking :

1. Parity Bit

Metode parity bit adalah untuk mendeteksi bit error dengan asynchronous dan transmisi synchronous yang berorientasi karakter. Pada suatu skema bahwa transmitter memberikan bit tambahan (parity bit) untuk setiap karakter pokok yang ditransmisi. Parity bit adalah suatu fungsi dari bit untuk melapisi karakter yang sedang ditransmisi, menerima masing-masing karakter kemudian melakukan fungsi yang sama untuk karakter lain, membandingkan hasil dengan parity bit yang diterima.

2. CYCLIC REDUNDANCY CHECK (CRC)

CRC (Cyclic Redundancy Check) adalah algoritma untuk memastikan integritas data dan mengecek kesalahan pada suatu data yang akan ditransmisikan atau disimpan. Data yang hendak ditransmisikan atau disimpan ke sebuah media penyimpanan rentan sekali mengalami kesalahan, seperti halnya noise yang terjadi selama proses transmisi atau memang ada kerusakan perangkat keras. Untuk memastikan integritas data yang hendak ditransmisikan atau disimpan, CRC dapat digunakan. CRC bekerja secara sederhana, yakni dengan menggunakan perhitungan matematika terhadap sebuah bilangan yang disebut sebagai Checksum, yang dibuat berdasarkan total bit yang hendak ditransmisikan atau yang hendak disimpan.

Dalam transmisi jaringan, khususnya dalam jaringan berbasis teknologi Ethernet, checksum akan dihitung terhadap setiap frame yang hendak ditransmisikan dan ditambahkan ke dalam frame tersebut sebagai informasi dalam header atau trailer. Penerima frame tersebut akan menghitung kembali apakah frame yang ia terima benar-benar tanpa kerusakan, dengan membandingkan nilai frame yang dihitung dengan nilai frame yang terdapat dalam header frame. Jika dua nilai tersebut berbeda, maka frame tersebut telah berubah dan harus dikirimkan ulang.

CRC didesain sedemikian rupa untuk memastikan integritas data terhadap degradasi yang bersifat acak dikarenakan noise atau sumber lainnya (kerusakan media dan lain-lain). CRC tidak menjamin integritas data dari ancaman modifikasi terhadap perlakukan yang mencurigakan oleh para hacker, karena memang para penyerang dapat menghitung ulang checksum dan mengganti nilai checksum yang lama dengan yang baru untuk membodohi penerima.

3. AUTOMATIC REPEAT REQUEST (ARQ)

Automatic Repeat reQuest (ARQ), juga dikenal sebagai Ulangi otomatis Query, adalah metode error-kontrol untuk transmisi data yang menggunakan acknowledgment (pesan yang dikirim oleh penerima menunjukkan bahwa ini benar menerima data frame atau paket) dan timeout (ditentukan periode waktu diperbolehkan untuk berlalu sebelum pengakuan harus diterima) untuk mencapai transmisi yang handal data melalui layanan tidak bisa diandalkan. Jika pengirim tidak menerima pemberitahuan sebelum timeout, biasanya kembali mentransmisikan frame / paket sampai pengirim menerima pengakuan atau melebihi jumlah yang telah ditentukan re-transmisi.

Jenis protokol ARQ termasuk

a) Stop-dan-wait ARQ

b) Go-Back-N ARQ

c) Ulangi ARQ Selektif

Protokol ini berada di Lapisan data Link atau Transport dari model OSI.

a) stop and wait

Informasi tentang Stop-dan-tunggu permintaan repreat otomatis (Stop-dan-tunggu ARQ)

Stop-dan-tunggu permintaan repreat otomatis (berhenti-dan-tunggu ARQ) merupakan koreksi kesalahan teknik di mana pengirim mengirimkan suatu blok data dan kemudian menunggu acknowledgment sebelum transmisi

b) Go Back N ARQ

Go-Back-N ARQ adalah contoh khusus dari permintaan ulang otomatis (ARQ) protokol, di mana proses pengiriman terus mengirimkan sejumlah frame ditentukan oleh ukuran jendela bahkan tanpa menerima pengakuan (ACK) paket dari penerima. Ini adalah kasus khusus dari protokol sliding window umum dengan mengirimkan ukuran jendela N dan menerima ukuran jendela 1. Proses penerima melacak nomor urutan frame berikutnya mengharapkan untuk menerima, dan mengirimkan nomor yang dengan setiap ACK yang dikirimkan. Penerima akan mengabaikan setiap frame yang tidak memiliki nomor urut yang tepat itu mengharapkan - apakah frame yang merupakan "masa lalu" duplikat dari bingkai itu sudah ACK'ed [1] atau apakah frame yang merupakan "masa depan" bingkai masa lalu paket terakhir itu sedang menunggu. Setelah pengirim telah mengirimkan semua frame di jendela, itu akan mendeteksi bahwa seluruh frame frame yang hilang sejak pertama beredar, dan akan kembali ke nomor urutan ACK terakhir yang diterima dari proses penerima dan isi jendela dimulai dengan bingkai tersebut dan melanjutkan proses lagi.

Go-Back-N ARQ adalah penggunaan yang lebih efisien sambungan dari Stop-dan-tunggu ARQ, karena tidak seperti menunggu suatu pengakuan untuk setiap paket, koneksi masih digunakan sebagai paket yang sedang dikirim. Dengan kata lain, selama waktu yang seharusnya dapat dihabiskan menunggu, lebih banyak paket yang sedang dikirim. Namun, metode ini juga mengakibatkan frame mengirimkan beberapa kali - jika frame apapun telah hilang atau rusak, atau ACK yang mengakui mereka adalah hilang atau rusak, maka frame dan semua frame berikut di jendela (bahkan jika mereka telah diterima tanpa kesalahan) akan akan kembali dikirim. Untuk menghindari hal ini, ARQ Ulangi Selektif dapat digunakan

c) Selective Reject

Informasi tentang Selektif-menolak permintaan ulang secara otomatis (Selective-reject ARQ)

Selektif-menolak permintaan ulang otomatis (selektif-menolak ARQ) adalah teknik error kontrol yang dalam pengiriman hanya memancarkan kembali blok yang salah

Topik lain sumber daya pada Sistem Komunikasi yang terkait dengan Selective-menolak permintaan ulang otomatis meliputi:

- Pengakuan (Ack)

- Go-back-N otomatis mengulangi permintaan (Go-back-N ARQ)

- Stop-dan-tunggu permintaan repreat otomatis (Stop-dan-tunggu ARQ)

- Negatif pengakuan (NACK)

sumber : http://theydute.blog.com/2011/10/23/teknik-data-encoding

http://my.opera.com/meritayusuf/blog/2011/01/18/tekhnik-sinyao-encoding

Set Instruksi (Instruction Set)

Set Instruksi (Instruction Set atau Instruction Set Architecture (ISA)) didefinisikan sebagai suatu aspek dalam arsitektur komputer yang dapat dilihat oleh para pemrogram. Secara umum, ISA ini mencakup jenis data yang didukung, jenis instruksi yang dipakai, jenis register, mode pengalamatan, arsitektur memori, penanganan interupsi, eksepsi, dan operasi I/O eksternalnya (jika ada). ISA merupakan sebuah spesifikasi dari kumpulan semua kode-kode biner (opcode) yang diimplementasikan dalam bentuk aslinya (native form) dalam sebuah desain prosesor tertentu. Kumpulan opcode tersebut, umumnya disebut sebagai bahasa mesin (machine language) untuk ISA yang bersangkutan. ISA yang populer digunakan adalah set instruksi untuk chip Intel x86, IA-64, IBM PowerPC, Motorola 68000, Sun SPARC, DEC Alpha, dan lain-lain.
ISA kadang-kadang digunakan untuk membedakan kumpulan karakteristik yang disebut di atas dengan mikroarsitektur prosesor, yang merupakan kumpulan teknik desain prosesor untuk mengimplementasikan set instruksi (mencakup microcode, pipeline, sistem cache, manajemen daya, dan lainnya).

Komputer-komputer dengan mikroarsitektur berbeda dapat saling berbagi set instruksi yang sama. Sebagai contoh, prosesor Intel Pentium dan prosesor AMD Athlon mengimplementasikan versi yang hampir identik dari set instruksi Intel x86, tetapi jika ditinjau dari desain internalnya, perbedaannya sangat radikal. Konsep ini dapat diperluas untuk ISA-ISA yang unik seperti TIMI yang terdapat dalam IBM System/38 dan IBM IAS/400. TIMI merupakan sebuah ISA yang diimplementasikan sebagai perangkat lunak level rendah yang berfungsi sebagai mesin virtual. TIMI didesain untuk meningkatkan masa hidup sebuah platform dan aplikasi yang ditulis untuknya, sehingga mengizinkan platform tersebut agar dapat dipindahkan ke perangkat keras yang sama sekali berbeda tanpa harus memodifikasi perangkat lunak (kecuali yang berkaitan dengan TIMI). Hal ini membuat IBM dapat memindahkan platform AS/400 dari arsitektur mikroprosesor CISC ke arsitektur mikroprosesor POWER tanpa harus menulis ulang bagian-bagian dari dalam sistem operasi atau perangkat lunak yang diasosiasikan dengannya. Ketika mendesain mikroarsitektur, para desainer menggunakan Register Transfer Language (RTL) untuk mendefinisikan operasi dari setiap instruksi yang terdapat dalam ISA.

Sebuah ISA juga dapat diemulasikan dalam bentuk perangkat lunak oleh sebuah interpreter. Karena terjadi translasi tambahan yang dibutuhkan untuk melakukan emulasi, hal ini memang menjadikannya lebih lambat jika dibandingkan dengan menjalankan program secara langsung di atas perangkat keras yang mengimplementasikan ISA tersebut. Akhir-akhir ini, banyak vendor ISA atau mikroarsitektur yang baru membuat perangkat lunak emulator yang dapat digunakan oleh para pengembang perangkat lunak sebelum implementasi dalam bentuk perangkat keras dirilis oleh vendor.
Daftar ISA di bawah ini tidak dapat dikatakan komprehensif, mengingat banyaknya arsitektur lama yang tidak digunakan lagi saat ini atau adanya ISA yang baru dibuat oleh para desainer.


ISA yang diimplementasikan dalam bentuk perangkat keras :
Alpha AXP (DEC Alpha)
ARM (Acorn RISC Machine) (Advanced RISC Machine now ARM Ltd)
IA-64 (Itanium/Itanium 2)
MIPS
Motorola 68k
PA-RISC (HP Precision Architecture)
IBM POWER
IBM PowerPC
SPARC
SuperH (Hitachi)
System/360
Tricore (Infineon)
Transputer (STMicroelectronics)
VAX (Digital Equipment Corporation)
x86 (IA-32, Pentium, Athlon) (AMD64, EM64T)

ISA yang diimplementasikan dalam bentuk perangkat lunak lalu dibuat perangkat kerasnya :
p-Code (UCSD p-System Version III on Western Digital Pascal Micro-Engine)
Java virtual machine (ARM Jazelle, PicoJava)
FORTH

ISA yang tidak pernah diimplementasikan dalam bentuk perangkat keras :
SECD machine
ALGOL Object Code

Elemen - elemen dari instruction
Instruction terdiri dari beberapa elemen yaaitu :
- Operation Code (Op Code)
- kode perintah operasi
- Source Operand reference
- Operand penampung nilai yang akan diproses.
- Result Operand reference
- Operand penampung nilai hasil proses.
- Next Instruction Reference
- Penghubung ke instruksi berikutnya.


Operand merupakan obyek dari suatu Op code, operand biasanya ditampung pada salah satu tempat penyimpanan berikut:
- Main memory (or virtual memory or cache)
- CPU register
- I/O device


Mode Pengalamatan (Addressing Mode) untuk Operand
Terdapat beberapa mode pengalamatan operand, antara lain:
- Immediate
- Direct
- Indirect
- Register


Mode Immediate Addressing
Merupakan mode pengalamatan operand secara langsung, pada mode ini operand merupakan bagian dari instruction.
Operand merupakan area alamat (address field) dari suatu nilai yang akan diproses

Contoh: ADD 5
Keterangan: Tambahkan nilai 5 dengan nilai di register accumulator dan simpan hasilnya di register accumulator.

Karakteristik mode immediate:
- No memory reference to fetch data �� tidak memakai referensi memory untuk mengambil data
- Fast : cepat
- Limited range : terbatas dalam jangkauan nilai


Mode Direct Addressing
Merupakan mode pengalamatan operand dimana area alamat (address field) berisi alamat dari suatu nilai yang akan diproses.
Effective Address (EA) = Address field (A)
EA = A
Contoh: ADD A
Keterangan:
- Cari di memory pada alamat A untuk operand (Look in memory at address A for operand).
- Tambahkan isi yang ada pada alamat A dengan nilai di register accumulator dan simpan hasilnya di register accumulator. (Add contents of cell A to accumulator).
Karakteristik:
- Single memory reference to access data : Menggunakan memory untuk mengakses data
- No additional calculations to work out effective address : Tidak memerlukan kalkulasi untuk mendapatkan effective address
- Limited address space : Address space yang terbatas.


Mode Indirect Addressing
Merupakan mode pengalamatan operand dimana area alamat (address field) berisi alamat dari suatu alamat yang akan menunjukkan alamat dari suatu nilai yang akan diproses.
(Memory cell pointed to by address field contains the address of (pointer to) the operand)
EA = ( A )
Keterangan:
- Cari di memory alamat A, cari alamat yang tertulis pada A untuk operand ( Look in A, find address (A) and look there for operand ).
Contoh: ADD ( A )
Keterangan:
- Tambahkan isi dari cell yang alamatnya ditunjukkan oleh isi yang terdapat pada A dengan nilai yang ada di register accumulator dan simpan hasilnya di register accumulator. (Add contents of cell pointed to by contents of A to accumulator).
Karakteristik:
- Large address space : memerlukan space address yang besar.
- May be nested, multilevel, cascaded : Dapat dibuat nested (bersarang), multilevel dan cascade (bertumpuk).
- Multiple memory accesses to find operand : pengaksesan memory yang multiple untuk mendapatkan operand sehingga mengakibatkan proses mode ini agak lebih lambat.


Mode Register Addressing
Merupakan mode pengalamatan operand dimana operand yang akan diproses ditampung/disimpan dalam register yang namanya ditulis di area alamat (address field).
(Operand is held in register named in address field)
EA = R
Karakteristik:
- Limited number of registers : terbatas pada jumlah register yang hanya sedikit
- Very small address field needed : karena addres yang kecil pada register, maka:
- Shorter instructions : instruksinya lebih pendek
- Faster instruction fetch : pemasukan data lebih cepat
- No memory access : tidak memerlukan akses ke memory
- Very fast execution : eksekusi sangat cepat
- Very limited address space : tetapi space alamat (address) sangat terbatas

sumber : id.wikipedia.org