Organisasi Komputer Modern Oleh Devie Rosa Anamisa

Organisasi Komputer Modern Oleh : Devie Rosa Anamisa

Pembahasan n n n n Manusia dan komputer Organisasi dan arsitektur komputer Memori Utama Operasi CPU Konsep Interupsi Teknik-teknik Input/output Konsep Bus Jenis – jenis komputer

Manusia Dan Komputer Alat elektronika yang dapat diprogram Berfungsi untuk menyelesaikan berbagai macam permasalahan Permasalahan komputasi dan manipulasi data Komputer

Skema Hubungan Pengguna dan Komputer

Karakteristik dari komputer 1 Komputasi yang sangat cepat 2 Bersifat konsisten yang tidak terpengaruh pada kelelahan Bosan suka dan tidak suka, dsb. 3 Kapasitas penyimpanan yang besar baik untuk data ataupun program 4 memiliki akurasi yang sangat tinggi

Arsitektur Komputer Konsep Perencanaan Struktur Pengoperasian Dasar lebih cendrung dikategorikan pada kajian atribut-atribut sistem komputer yang terkait dengan seorang programmer contoh: set instruksi, aritmetika yang digunakan, teknik pengalamatan, mekanisme I/0.

Unit-unit operasional komputer Berhubungan antara komponen sistem komputer Organisasi Komputer Contoh aspek organisasi komputer : teknologi hardware, perangkat antarmuka, teknologi memori, dan sinyal kontrol

Struktur Fungsional dan Interkoneksi Antar Unit

Unit Kontrol Mengatur dan mengendalikan semua peralatan yang ada pada sistem Komputer, mengambil instruksi dari main memory, mengirim instruksi ke aritmatic and logic unit dan menyimpan hasil proses ke main memory ALU - Unit Aritmatik dan Logis. - Melakukan operasi aritmatik dengan dasar pertambahan, sedang operasi aritmatik yang lainnya seperti pengurangan, perkalian dan pembagian dilakukan dengan dasar penjumlahan Register Untuk melakukan eksekusi terhadap program-program komputer dengan cepat terhadap nilai-nilai yang sedang dieksekusi dalam waktu tertentu

Memori n n memory merupakan komponen pembantu kerja CPU dalam melakukan kegiatan pemrosesan data atau pengeksekusian sebuah perintah. Sebuah sistem komputer memiliki berbagai jenis memori, diantaranya: ¨ Register ¨ Memori Utama (Dynamic RAM) ¨ Memori Sekunder

n n Memory terdiri dari sejumlah cell yang dapat menyimpan sepotong informasi. Setiap cell menyimpan sebuah angka yang disebut alamat. Jika sebuah memory memiliki n cell, maka memory tersebut akan memiliki alamat 0 sampai dengan n-1.

Register Berada dalam chip sebuah processor dan merupakan bagian integral dari processor itu sendiri. n Register merupakan memori dengan kemampuan proses paling cepat, dimana proses baca dan tulis dilakukan dalam satu siklus detik n

Memori Utama Wadah penyimpanan utama untuk data, instruksi, maupun hasil pengolahan CPU. Semua instruksi yang akan dieksekusi oleh CPU diambil langsung melalui memori ini. n Harganya lebih murah, tidak cepat panas. n Lebih dikenal dengan RAM (Random Access Memory). n

Cara Kerja Memori Utama 1. 2. 3. Memori utama mengambil data dan program dari memori sekunder (hardisk, dll) CPU mengeksekusi data dan program dari RAM. Jika ingin menyimpan secara permanen maka perubahan data dan program itu dikirim kembali ke memori sekunder (save file to disk).

Struktur Memori Utama n Memori utama terdapat beberapa unit penting yaitu : MDR (Memory Data Register): unit yang digunakan untuk menampung data yang dipilih dan untuk diteruskan ke processor. ¨ MAR (Memory Address Register): unit yang digunakan untuk menampung alamat memori yang dikirim dari processor. ¨ Pemilih fungsi Read/Write: unit yang memberikan perintah input (write) dan output (read) kepada elemen memori lainnya ¨

Urutan pembacaan data di dalam memori utama Program counter di dalam processor 1 mengirimkan alamat ke memori utama 2 Alamat data yang dikirim dari program counter processor pada memori utama diterima oleh MAR Setelah alamat berada di dalam MAR, kemudian ditranslasikan ke dalam elemen memori yang diinginkan dengan menggunakan rangkaian dekoder 3 Setelah alamat yang diinginkan dicari dan ditemukan di dalam memori utama, kemudian data atau program yang ada didalamnya di copy ke dalam MDR 4 5 Data atau program yang telah ditemukan tersebut dikirim ke processor melalui MDR

Memori Sekunder Memori sekunder adalah wadah penyimpanan eksternal yang berada diluar inti sistem komputer dan dapat menyimpan data dan program dalam jumlah yang besar. n Lebih dikenal dengan harddisk. n

OPerasi CPU n n CPU terdiri dari beberapa bagian yang berbeda yang saling berintegrasi dalam membentuk fungsinya secara bersamaan Perkembangan arsitektur CPU dari tiga generasi yaitu ¨ generasi pra komputer yang diwakili oleh arsitektur mesin Analitis Babagge ¨ generasi komputer pertama yang stored program yang diwakili oleh mesin Von Noumann ¨ generasi komputer modern

n Mesin Analitis Babbage ¨ Alat mekanis pertama yang mampu dipergunakan untuk menjalankan beberapa algoritma. ¨ Programming mesin tersebut dilakukan langsung oleh seorang programmer Ada Augusta Lovelace (penemu bahasa ADA sebagai bahasa pemrograman pertama di dunia).

Arsitektur Babbage’s Analytical Engine n n Bagian input, digunakan untuk membaca instruksi-instruksi dan data. Bagian penyimpanan, digunakan untuk menyimpan operand-operand matematika dari suatu perhitungan. Bagian pengolah, digunakan untuk melakukan pemrosesan data berdasarkan instruksi yang diberikan oleh kartu-kartu plong. Bagian output, terdiri dari output tercatat dan output tercetak yang digunakan untuk menyimpan serta menampilkan hasil pengolahan.

Arsitektur Mesin Von Neumann (1952) n n Mewakili mesin komputer generasi pertama yang bersifat stored program Rancangan dasar mesin yang diberi nama IAS Konsep Neumann yang menyatakan bahwa pemrograman komputer dengan menggunakan banyak tombol dan kabel ¨ Lambat dan tidak fleksibel ¨ n Untuk itu Neumann berpikiran bahwa sebuah program dapat diwakili dalam bentuk digital dan tersimpan secara tetap dalam memori komputer secara bersama-sama.

Arsitektur mesin Von Noumann n mesin Neumann memiliki lima bagian utama sebagai berikut: ¨ ¨ ¨ Unit Input untuk membaca data dan instruksi yang diberikan. Main Memory terdiri dari 4096 Word satu word memuat 40 bit biner. Arithmetic Logic sebagai bagian yang berfungsi sebagai unit pemrosesan. Control Unit sebagai pengendali kerja antar komponen arsitektur. Unit Output untuk menampilkan hasil pengolahan data yang dilakukan ALU dan CU.

n n Arsitektur Mesin Komputer Modern (≥ 1980) Arsitektur mesin Von Noumann menjadi prototipe komputer modern yaitu Arithmetic Logic dan Control Unit yang merupakan bagian dari Central Processing Unit. CPU : ALU (Arithmetic and Logic Unit) n membentuk fungsi – fungsi pengolahan data komputer ¨ Control Unit, bertugas mengontrol operasi CPU ¨ Registers, adalah media penyimpan internal CPU yang digunakan saat proses pengolahan data ¨ CPU Interconnections, adalah sistem koneksi dan bus yang menghubungkan komponen internal CPU ¨

Konsep Interupsi n Fungsi interupsi Mekanisme penghentian atau pengalihan pengolahan instruksi dalam CPU. ¨ Hampir semua modul (memori dan I/0) memiliki mekanisme yang dapat menginterupsi kerja CPU. ¨ n Tujuan interupsi ¨ n Untuk manajemen pengeksekusian instruksi agar efektif dan efisien antar CPU dan modul - modul I/0 maupun memori. Setiap komponen komputer dapat menjalankan tugasnya secara bersamaan, tetapi kendali terletak pada CPU sehingga dengan adanya fungsi interupsi ini dapat sebagai sinkronisasi kerja antar modul.

n Sinyal Interupsi ¨ Program n n ¨ Timer n ¨ Interupsi yang dibangkitkan pewaktuan dalam prosesor. I/0 n ¨ Interupsi yang dibangkitkan pada hasil eksekusi program. Contohnya: arimatika overflow, pembagian nol, operasi ilegal Sinyal interupsi yang dibangkitkan oleh modul I/0 terhadap kondisi error dan penyelesaian suatu operasi. Hardware failure n interupsi yang dibangkitkan oleh kegagalan daya atau kesalahan paritas memori.

Teknik-Teknik I/O n Unit Input/Output (I/O) adalah bagian dari sistem mikroprosesor yang digunakan oleh mikroprosesor untuk berhubungan dengan dunia luar. ¨ Unit input n n ¨ Untuk memasukkan data dari luar ke dalam mikroprosesor. Contohnya data yang berasal dari keyboard atau mouse. Unit Output n n Untuk menampilkan data, atau dengan kata lain untuk menangkap data yang dikirimkan oleh mikroprosesor Contohnya data yang akan ditampilkan pada layar monitor atau printer.

Modul Hardware n n n Modul hardware yang disebut “pengontrol I/O” Modul shoftware disebut I/O driver. Fungsi Pengontrol I/O : ¨ ¨ ¨ ¨ ¨ Menerima perintah Menganalisis perintah dan mengeksekusinya Menerima sinyal status dari perangkat dan melakukan tindakan yang tepat Mentransfer data dari CPU / memori ke perangkat Mentransfer data dari perangkat ke CPU/ memori Mengubah format data yang diterima dari perangkat Membangkitkan error checking code selama operasi penulisan Memeriksa error pada data Melakukan pembatalan eksekusi command’mencoba kembali perintah semua error Melapor pada CPU pada akhir eksekusi perintah

Konsep BUS n Hubungan bus/jalur diperlukan di dalam komputer untuk membawa berbagai jenis informasi di antara sub sistem (CPU, Memori, dan pengontrol I/O) antara lain : ¨ ¨ ¨ ¨ Instruksi dari memori ke CPU Data dari CPU ke memori Alamat memori dari CPU ke memori Alamat port dari CPU ke pengontrol I/O Perintah dari CPU ke pengontrol I/O Status dari pengontrol I/O ke CPU.

n n n Bus merupakan jalur yang digunakan secara bersama untuk sejumlah sumber dan tujuan. Keuntungan utama metode bus adalah mengurangi biaya perkawatan yang berhubungan dengan sirkuit driver/receiver. Kekurangannya adalah kecepatannya rendah karena bus digunakan bersama. ¨ Pada satu waktu, hanya ada dua unit yang dapat berkominikasi, unit yang lain yang ingin melakukan komunikasi harus menunggu.

Siklus BUS n n n Pada komputer yang berdasarkan bus: ¨ Komunikasi antar CPU dan sub sistem lainnya mengunakan bus. Urutan kejadian yang dikerjakan bus untuk menstransfer satu byte (word) melalui bus data disebut siklus bus. Ada empat macam siklus bus yang utama: ¨ Memory read bus cycle: CPU membaca data dari lokasi memori ¨ Memory write bus cycle: CPU menulis data ke lokasi memori ¨ I/O read bus cycle: CPU membaca (menerima) data dari port input ¨ I/O write bus cycle: CPU menulis (mengirim) data dari port output

MODEL-MODEL KOMPUTASI n SISD ¨ Single Instruction, Single Data ¨ Satu-satunya yang menggunakan model SISD: arsitektur Von Neumann. ¨ Ini dikarenakan pada model ini hanya digunakan 1 processor saja. Oleh karena itu model ini bisa dikatakan sebagai model untuk komputasi tunggal. ¨ Beberapa contoh komputer yang menggunakan model SISD adalah UNIVAC 1, IBM 360, CDC 7600, Cray 1 dan PDP 1.

n SIMD ¨ Single Instruction, Multiple Data. ¨ SIMD menggunakan banyak processor dengan instruksi yang sama, namun setiap processor mengolah data yang berbeda. ¨ Beberapa contoh komputer yang menggunakan model SIMD adalah ILLIAC IV, Mas. Par, Cray X-MP, Cray Y-MP, Thingking Machine CM-2.

n MISD ¨ Multiple Instruction, Single Data. ¨ MISD menggunakan banyak processor dengan setiap processor menggunakan instruksi yang berbeda namun mengolah data yang sama. ¨ Hal ini merupakan kebalikan dari model SIMD. ¨ Sampai saat ini belum ada komputer yang menggunakan model MISD.

n MIMD ¨ Multiple Instruction, Multiple Data. ¨ MIMD menggunakan banyak processor dengan setiap processor memiliki instruksi yang berbeda dan mengolah data yang berbeda. ¨ Namun banyak komputer yang menggunakan model MIMD juga memasukkan komponen untuk model SIMD. ¨ Beberapa komputer yang menggunakan model MIMD adalah IBM POWER 5, HP/Compaq Alpha. Server, Intel IA 32, AMD Opteron, Cray XT 3 dan IBM BG/L.

Jenis-Jenis Komputer n Komputer Generasi Pertama 1940 -1959 ¨ ENIAC (Electronic Numerical Integrator and Calculator) n ¨ EDVAC (Electronic Discrete Variable Automatic Computer) n ¨ Proses perhitungan telah menjadi lebih cepat dibandingkan ENIAC EDSAC (Electronic Delay Storage Automatic Calculator) n ¨ Komputer ENIAC ini diciptakan oleh Dr John Mauchly dan Presper Eckert pada tahun 1946 Telah memperkenalkan penggunaan raksa (merkuri) dalam tube untuk menyimpan memori. UNIVAC I (Universal Automatic Calculator) n Pada tahun 1951 Dr Mauchly dan Eckert menciptakan UNIVAC I , komputer pertama yang digunakan untuk memproses data perniagaan.

n Komputer Generasi Ke Dua (1959 -1964) ¨ Komputer-komputer generasi kedua telah menggunakan transistor dan dioda. ¨ Penyimpanan memori juga diperkenalkan melalui teknologi magnetik. ¨ Keupayaan pemprosesan dan ukuran memori utama komputer juga bertambah dan manjadikan komputer lebih efisien. ¨ Kemunculan FORTRAN dan COBOL menandakan permulaan bahasa tingkat tinggi untuk menggantikan bahasa pengantar dalam mesin yang lebih sulit. ¨ Minikomputer juga telah diperkenalkan yaitu yang kedua terbesar di dalam generasi komputer. ¨ Versinya yang pertama ialah DEC PDP 8 yang diciptakan pada tahun 1964 yang berguna untuk memproses data-data.

n Komputer Generasi Ke Tiga (1964 -1980) ¨ Chip mulai menggantikan transistor ¨ Jenis komputer terkecil mikrokomputer telah muncul dan paling cepat menjadi popular seperti Apple II, IBM PC dan Sinclair. ¨ Banyak bahasa pemrograman telah muncul seperti BASIC, Pascal dan PL/1.

n Komputer Generasi Ke Empat (awal 80 -an) ¨ ¨ ¨ Chip masih digunakan untuk memproses dan menyimpan memori. Lebih canggih, dilengkapi hingga ratusan ribu komponen transistor yang disebut very large scale intergartion (VLSI). Pemprosesan dapat dilakukan dengan lebih tepat, sampai jutaan bit per detik. Memori utama komputer menjadi lebih besar sehingga menyebabkan memori sekunder kurang penting. Teknologi chip yang maju ini telah mewujudkan satu lagi kelas komputer yang disebut Supercomputer.

n Komputer Generasi Ke Lima (masa depan) ¨ Generasi kelima dalam sejarah evolusi komputer merupakan komputer impian masa depan. ¨ Ia diperkirakan mempunyai lebih banyak unit pemprosesan yang berfungsi bersamaan untuk menyelesaikan lebih daripada satu tugas dalam satu masa. ¨ Komputer ini juga mempunyai ingatan yang amat besar sehingga mampu menyelesaikan lebih dari satu tugas dalam waktu bersamaan. ¨ Unit pemprosesan pusat juga dapat berfungsi sebagai otak manusia. ¨ Komputer ini juga mempunyai kepandaian tersendiri, merespon keadaan sekeliling melalui penglihatan yang bijak dalam mengambil sesuatu keputusan bebas dari pemikiran manusia yang disebut sebagai artificial intelligence.

Terima Kasih