Kamis, 07 Juni 2012

Jurnal Arsitektur Komputer


TUGAS JURNAL ARSITEKTUR KOMPUTER
                                            DOSEN                      :     NAHOT FRASTIAN, S.KOM
                                            PROGRAM STUDI    :     TEKNIK INFORMATIKA




EVOLUSI KOMPUTER, KINERJA KOMPUTER DAN INTERCONNECTION NETWORKS DALAM PERKEMBANGAN DUNIA TEKNOLOGI  INFORMATIKA

         

Irma Januarti (201043 500 086)
Universitas Indraprasta PGRI
Jakarta
2012
email : jauarti_irma@yahoo.com




Abstract

Informtika Engineering Department should be able to make plans in accordance with the Program in accordance with the wish to make. Berdasrkan logic systematically created a very complex logical thinking is required, whereas if the program that we make must tratur and directed, it is quite a Progremer that make the program shall have a mathematical logic. In addition to thinking of efficient human resources, as a program must also determine what logical programming language that is suitable for use or do not even need to use a programming language, because it uses a programming language that requires great thought just to make simple and will not even static efficiency of In terms of the program.




BAB I

Pengantar Organisasi Komputer
Komputer adalah sebuah mesin hitung elektronik yang secara cepat menerima informasi
masukan digital dan mengolah informasi tersebut menurut seperangkat instruksi yang tersimpan
dalam komputer tersebut dan menghasilkan keluaran informasi yang dihasilkan setelah diolah.
Daftar perintah tersebut dinamakan program komputer dan unit penyimpanannya adalah memori
komputer.
Dalam bentuk yang paling sederhana komputer terdiri dari lima bagian utama yang
mempunyai fungsi sendiri-sendiri. Unit-unit tersebut adalah: masukan, memori, aritmetika danlogika, keluaran dan kontrol seperti pada Masukan Keluaran
Memori Aritmetika dan logika
Kontrol Unit masukan menerima informasi yang yang dikodekan dari operator manusia lewat
alat-alat elektromekanik seperti papan ketik pada suatu terminal video, atau dari komputer komputer
lain lewat jalur komunikasi digital. Informasi yang diterima dan disimpan dalam
memori untuk dipergunakan kelak, atau langsung diolah oleh rangkaian aritmetika dan logika
untuk melaksanakan operasi yang diinginkan. Langkah-langkah pengolahan ditentukan oleh
program yang disimpan dalam memori. Akhirnya hasil-hasil yang diperoleh dikirimkan kembali
keluar melalui unit keluaran. Seluruh kegiatan ini dikoordinasi oleh unit kontrol.
Organisasi Komputer
Organisasi Komputer adalah bagian yang terkait erat dengan unit–unit operasional dan
interkoneksi antar komponen penyusun sistem komputer dalam merealisasikan aspek
arsitekturalnya. Contoh aspek organisasional adalah teknologi hardware, perangkat antarmuka,
teknologi memori, sistem memori, dan sinyal–sinyal kontrol.
Arsitektur Komputer lebih cenderung pada kajian atribut–atribut sistem komputer yang
terkait dengan seorang programmer. Contohnya, set instruksi, aritmetika yang digunakan, teknik
pengalamatan, mekanisme I/O.
Sebagai contoh apakah suatu komputer perlu memiliki instruksi pengalamatan pada
memori merupakan masalah rancangan arsitektural. Apakah instruksi pengalamatan tersebut akan
diimplementasikan secara langsung ataukah melalui mekanisme cache adalah kajian
organisasional.
Perbedaan Utama
Organisasi Komputer
_ Bagian yang terkait erat dengan unit–unit operasional
_ Contoh: teknologi hardware, perangkat antarmuka, teknologi memori, sistem
memori, dan sinyal–sinyal kontrol
Arsitektur Komputer
_ atribut–atribut sistem komputer yang terkait dengan seorang programmer
_ Contoh: set instruksi, aritmetika yang digunakan, teknik pengalamatan, mekanisme
I/O
Struktur dan Fungsi Utama Komputer
Komputer adalah sebuah sistem yang berinteraksi dengan cara tertentu dengan dunia luar.
Interaksi dengan dunia luar dilakukan melalui perangkat peripheral dan saluran komunikasi.
Dalam buku ini akan banyak dikaji seputar struktur internal komputer.
terdapat empat struktur utama:
_ Central Processing Unit (CPU), berfungsi sebagai pengontrol operasi komputer dan
pusat pengolahan fungsi – fungsi komputer. Kesepakatan, CPU cukup disebut sebagai
processor (prosesor) saja.
_ Memori Utama, berfungsi sebagai penyimpan data.
_ I/O, berfungsi memindahkan data ke lingkungan luar atau perangkat lainnya.

_ System Interconnection, merupakan sistem yang menghubungkan CPU, memori utama
dan I/O.



 
Komponen yang paling menarik namun paling kompleks adalah CPU. Struktur CPU terlihat
struktur utamanya adalah :
_ Control Unit, berfungsi untuk mengontrol operasi CPU dan mengontrol komputer secara
keseluruhan.
_ Arithmetic And Logic Unit (ALU), berfungsi untuk membentuk fungsi – fungsi
pengolahan data komputer.
_ Register, berfungsi sebagai penyimpan internal bagi CPU.
_ CPU Interconnection, berfungsi menghubungkan seluruh bagian dari CPU.
Fungsi Komputer
Fungsi dasar sistem komputer adalah sederhana
prinsipnya terdapat empat buah fungsi operasi, yaitu :
_ Fungsi Operasi Pengolahan Data
_ Fungsi Operasi Penyimpanan Data
_ Fungsi Operasi Pemindahan Data
_ Fungsi Operasi Kontrol

Fungsi Komputer Komputer harus dapat memproses data. Representasi data di sini bermacam–macam,akan tetapi nantinya data harus disesuaikan dengan mesin pemrosesnya. Dalam pengolahan data, komputer memerlukan unit penyimpanan sehingga diperlukan suatu mekanisme penyimpanan data. Walaupun hasil komputer digunakan saat itu, setidaknya komputer memerlukan media penyimpanan untuk data prosesnya. Dalam interaksi dengan dunia luar sebagai fungsi
pemindahan data diperlukan antarmuka (interface), proses ini dilakukan oleh unit Input/Output
(I/O) dan perangkatnya disebut peripheral. Saat interaksi dengan perpindahan data yang jauh atau
dari remote device, komputer melakukan proses komunikasi data mengilustrasikan
operasi–operasi komputer.























BAB II

Evolusi dan Kinerja Komputer

Perkembangan komputer meliputi
peningkatan kecepatan processor, penyusutan
ukuran komponen, peningkatan ukuran
memori dan peningkatan kapasitas serta
kecepatan I/O.
Sejarah Perkembangan Komputer
Sejarah perkembangan komputer
dibagi menjadi :
1. Sebelum tahun 1940
2. Sesudah tahun 1940
SEBELUM TAHUN 1940
Manusia menggunakan jari untuk
mengenali dan membilang nomor satu hingga
sepuluh. Selepas itu mereka mulaI mengenali
nomor-nomor yang lebih besar tetapi masih
menggunakan digit-digit dari 0 hingga 9.
Ahli-ahli perniagaan dari negeri China,
Turki dan Yunani menggunakan abakus
(sempoa) untuk melakukan perhitungan.
Pada tahun 1617, John Napier
mengemukakan perhitungan logaritma dan
menemukan alat yang disebut tulang Napier
(Napier’s bones)..
Blaise Pascal mencipta mesin
perhitungan mekanikal pertama pada tahun
1642. Mesin ini beroperasi dengan
menggerakkan gear pada roda. Pascal juga
telah banyak menyumbang ide dalam bidang matematika.
Pada tahun 1816, Charles Babbage
membuat ‘the difference engine’. Mesin ini bisa
menyelesaikan masalah perhitungan
matematika seperti logaritma secara
mekanikal dengan tepat sampai dua puluh
digit.
Howard Aiken memperkenalkan
penggunaan mesin elektromakenikal yang
disebut dengan nama Mark I pada tahun 1937.
Bentuknya besar dan berat serta mengandungi
kabel wayer yang panjang. Semua operasi di dalam komputer dijalankan oleh tenaga
elektromagnetik.
SESUDAH TAHUN 1940
1. Komputer Generasi Pertama
Komputer generasi pertama menggunakan
Vacuum Tube (tabung vakum)
untuk menyimpan baris perintah. Vacuum
Tube yang diperlukan amatlah banyak
agar komputer dapat digunakan secara
tepat dan ukuran komputer generasi
pertama ini sangat besar. Yang termasuk
dalam komputer generasi pertama antara
lain:
1. ENIAC (Electronic Numerical
Integrator And Computer )
ENIAC didesain dan dibangun
oleh John Mauckhy dan John Presper
Eckret di Universitas Pennsylvania.
Dimana Mauchly merupakan guru
besar teknik elektro dan Eckret
merupakan mahasiswanya yang
sudah lulus.
Pembangunan ENIAC ini
dimulai pada tahun 1943 dengan
persetujuan Army’s Ballistics
Research Laboratory (BRL). Pada
tahun 1946, ENIAC selesai dibuat
dengan spesifikasi sebagai berikut :
1. Memanfaatkan bilangan desimal
bukan bilangan biner
2. Berat 30 ton
3. Volume 1.500 kaki²
4. Berisi 18.000 Vakum Tube
5. Daya listrik yang diperlukan 140 kW
6. Kecepatan operasi 5000 per detik
7. 20 akumulator mampu
menampung 10 digit bilangan
desimal
8. Masih menggunakan saklar maual
ENIAC digunakan oleh BRL
untuk kepentingan perang sampai
dengan tahun1955. Setelah itu, ENIAC
tidak lagi digunakan.
2. Von Neumann Machine
Von Neumann mencetuskan
ide mengenai konsep stored-program
(program penyimpanan) sebagai
pengembangan dari ENIAC. Idenya
tersebut dipublikasikan dalam bentuk
proposal pada tahun 1945 dengan
nama EDVAC (Electronic Discrete
Variable Computer).
Pada tahun 1946 Von
Neumann bersama koleganya mulai
mendesain komputer baru dengan
konsep program penyimpanan,
dimana kemudian dikenal dengan
sebutan komputer IAS (Computer of
Institute for Advanced Studies) karena
dikembangkan di Computer of Institute
for Advanced Studies.
Pada tahun 1952 IAS computer
meskipun belum lengkap namun
sudah memenuhi kegunaannya sebagai
komputer yang berbasis konsep
stored-program.
Secara umum, struktur dari
komputer IAS adalah sebagai berikut:
1. Memori utama, untuk menyimpan
data dan intruksi.
2. Arithmetic Logic Unit (ALU), untuk
mengolah data binner
3. Control Unit, untuk melakukan
interpretasi instruksi - instruksi di
dalam memori sehingga adanya
eksekusi instruksi tersebut
4. I/0, untuk berinteraksi dengan
lingkungan luar
Struktur IAS Computer
Secara detail IAS computer
memiliki 1000 lokasi penyimpanan x
40 bit words, dengan rincian:
_ Binary number
_ 2 x 20 bit instructions
Dengan format memori sebagai
berikut :
Struktur dari IAS secara detail
adalah:
ALU-IAS
_ Memory Buffer Register (MBR),
berisi sebuah word yang akan
disimpan di dalam memori atau
digunakan untuk menerima word
dari memori.
_ Memory Address Register (MAR),
untuk menentukan alamat word di
memori untuk dituliskan dari MBR
atau dibaca oleh MBR.
_ Instruction Register (IR), berisi
instruksi 8 bit kode operasi yang
akan dieksekusi.
_ Instruction Buffer Register (IBR),
digunakan untuk penyimpanan
sementara instruksi sebelah kanan
word di dalam memori.
_ Program Counter (PC), berisi alamat
pasangan instruksi berikutnya yang
akan diambil dari memori.
_ Accumulator (AC) dan Multiplier
Quotient (MQ), digunakan untuk
penyimpanan sementara operand
dan hasil ALU. Misalnya, hasil
perkalian 2 buah bilangan 40 bit
adalah sebuah bilangan 80 bit; 40 bit
yang paling berarti (most significant
bit) disimpan dalam AC dan 40 bit
lainnya (least significant bit)
disimpan dalam MQ.
_ IAS beroperasi secara berulang
membentuk siklus instruksi.
Komputer IAS memiliki 21 instruksi,
yang dapat dikelompokkan seperti
berikut ini :
_ Data tranfer, memindahkan
data di antara memori dengan
register – register ALU atau
antara dua register
ALU sendiri.
_ Unconditional branch, perintah
– perintah eksekusi percabangan
tanpa syarat tertentu.
_ Conditional branch, perintah –
perintah eksekusi percabangan
yang memerlukan syarat
tertentu agar dihasilkan suatu
nilai dari percabangan tersebut.
_ Arithmetic, kumpulan operasi –
operasi yang dibentuk oleh ALU.
_ Address Modify, instruksi –
instruksi yang memungkinkan
pengubahan alamat saat di
komputasi sehingga
memungkinkan fleksibilitas
alamat yang tinggi pada
program.
3. Komputer Komersial (Commersial
Computer)
Pada tahun 1950-an mulai
bermunculan industri komputer, antara
lain:
1. 1947 - Eckert-Mauchly mendirikan
Eckert-Mauchly Computer Corporation,
dengan produknya:
UNIVAC I (Universal Automatic
Computer) sebagai tulang
punggung perhitungan sensus di
USA, UNIVAC II pada tahun 1950
dengan karakteristik : lebih cepat
dan memori lebih besar.
2. 1950 – muncul 2 perusahaan yaitu
Sperry dan IBM yang pada saat itu
mendominasi pasar. Produk dari
IBM antara lain: IBM seri 701
tahun 1953, IBM seri 702 tahun
1955.
2. Komputer Generasi Kedua
Perubahan mendasar pada komputer
generasi kedua ini adalah penggatian
Vacuum Tube oleh transistor. Dimana
transistor memiliki spesifikasi sebagai
berikut:
_ Lebih kecil
_ Lebih ringan
_ Disipasi daya lebih rendah
_ Solid State device
_ Terbuat dari silikon Silicon (Sand)
Transistor ditemukan 1947 di Lab.Bell oleh
William Shockley .
Yang termasuk dalam komputer
generasi kedua antara lain:
1. IBM 7094
IBM 7094 memiliki konfigurasi
sebagai berikut:
IBM 7094 dibuat dengan
tujuan kemampuannya semakin
meningkat, kapasitasnya semakin
besar, dan biayanya semakin kecil.
2. DEC PDP 1
Digital Equipment Corporation
(DEC) tahun 1957 meluncurkan
komputer pertamanya yaitu PDP 1 .
3. Komputer Generasi Ketiga
Komputer generasi ketiga memasuki
era microelectronics sebagai pengganti
transistor. Microelectronics merupakan
dasar penemuan dari integrated-circuit
(lintasan yang terintegrasi).
MICROELECTRONICS
Microelectronics merupakan benar –
benar “ small-electronics” yang dapt
dibuat dengan semikonduktor. Contoh: :
silicon wafer (wafer silikon). Microelectronics
lebih dikenal dengan nama chip.
MOORE’S LAW
_ Kepadatan komponen dalam sebuah
chip meningkat
_ Gordon Moore - cofounder of Intel
_ Jumlah transistor dalam chip menjadi
dua kali lipat tiap tahun
_ Sejak 1970 perkembangan agak
lambat
_ Jumlah transitor menjadi 2 kali
dalam sebuah chip berkembang
tiap 18 bulan
_ Harga dari chip rata-rata tetap / tidak
berubah
_ Higher packing density berarti jalur
elektronik lebih pendek, kemampuan
makin meningkat
_ Ukuran yang mengecil meningkatkan
flexebilitas
_ Mengurangi daya dan membutuhkan
pendinginan
_ Beberapa Interkoneksi meningkatkan
reliabilitas
Yang termasuk dalam komputer
generasi ketiga antara lain:
1. IBM 360
IBM 360 diluncurkan pada
tahun 1964 dan memiliki spesifikasi
sebagai berikut:
_ Set Instruksi Mirip atau Identik,
dalam kelompok komputer ini
berbagai model yang dikeluarkan
menggunakan set instruksi yang
sama sehingga mendukung
kompabilitas sistem maupun
perangkat kerasnya.
_ Sistem Operasi Mirip atau Identik,
ini merupakan feature yang
menguntungkan konsumen
sehingga apabila kebutuhan
menuntut penggantian komputer
tidak kesulitan dalam sistem
operasinya karena sama.
_ Kecepatan yang meningkat, model
– model yang ditawarkan mulai
dari kecepatan rendah sampai
kecepatan tinggi untuk
penggunaan yang dapat
disesuaikan konsumen sendiri.
_ Ukuran Memori yang lebih besar,
semakin tinggi modelnya akan
diperoleh semakin besar memori
yang digunakan.
_ Harga yang meningkat, semakin
tinggi modelnya maka harganya
semakin mahal.
2. DEC PDP-8
PDP-8 diluncurkan pada tahun
1964 dan memiliki spesifikasi sebagai
berikut:
_ Minicomputer pertama kali
(setelah miniskirt)
_ Tidak memerlukan air conditioned
room
_ Embedded applications & OEM
_ Arsitektur PDP-8 sangat berbeda
dengan IBM terutama bagian
sistem bus. Pada komputer ini
menggunakan omnibus system
_ Sistem ini terdiri atas 96 buah
lintasan sinyal yang terpisah, yang
digunakan untuk membawa sinyal
– sinyal kontrol, alamat maupun data
_ Arsitektur bus seperti PDP-8 ini
nantinya digunakan oleh komputer
– komputer modern
4. Komputer Generasi Terakhir
Pada komputer generasi terakhir ini
sudah memanfaatkan mikroprocessors.
PERKEMBANGAN MICROPROCESSOR
1. 1971 - 4004
Microprocessor pertama
Semua komponen CPU hádala single chip 4bit
2. Diikuti dengan munculnya 8008 tahun 1972 8 bit Mikroposessor dengan desain applikasi khusus
3. 1974 – 8080
Intel adalah mikroprosessor
dengan kegunaan umum
Dengan teknologi microprocessor ini
didapat banyak keuntungan, antara lain:
Kecepatan prosessor meningkat
Kapasitas memori meningkat
Kecepatan memori tertinggal
dibanding kecepatan







Pengantar Teknologi Komputer

STRUCTUR CPU

Seperti telah dijelaskan pada bagian pengantar, bahwa komputer digital terdiri dari sistemprosesor atau sering disebut CPU, memori – memori, dan piranti masukan/keluaran yang salingberhubungan dan saling dukung mewujudkan fungsi operasi komputer secara keseluruhan.
sistem komputer.
CPU adalah komponenpengolah data berdasarkan instruksi – instruksi yang diberikan kepadanya.Dalam mewujudkan fungsi dan tugasnya, CPU tersusun atas beberapa komponen sebagaibagian dari struktur CPU, CPU tersusun atas beberapa komponen, yaitu :•
 Arithmetic and Logic Unit 
(ALU), bertugas membentuk fungsi – fungsi pengolahan datakomputer. ALU sering disebut mesin bahasa
(machine language) karena bagian inimengerjakan instruksi – instruksi bahasa mesin yang diberikan padanya. Seperti istilahnya,ALU terdiri dari dua bagian, yaitu unit arithmetika dan unit logika boolean, yang masing –masing memiliki spesifikasi tugas tersendiri.•
Control Unit, bertugas mengontrol operasi CPU dan secara keselurahan mengontrol komputersehingga terjadi sinkronisasi kerja antar komponen dalam menjalankan fungsi – fungsioperasinya. Termasuk dalam tanggung jawab unit kontrol adalah mengambil instruksi –instruksi dari memori utama dan menentukan jenis instruksi tersebut.•

Registers
Register adalah media penyimpan internal CPU yang digunakan saat proses pengolahan data.Memori ini bersifat sementara, biasanya digunakan untuk menyimpan data saat diolah ataupundata untuk pengolahan selanjutnya.•
CPU Interconnections,
adalah sistem koneksi dan bus yang menghubungkan komponen internalCPU, yaitu ALU, unit kontrol dan register – register dan juga dengan bus – bus eksternal CPUyang menghubungkan dengan sistem lainnya, seperti memori utama, piranti masukan/keluaran.
Memory
Memory adalah Perangkat Keras (Hardware) yang berfungsi mengolah data dan instruksi. Semakin besar memori yang di sediakan, semakin banyak data maupun intruksi yang dapat di olahnya. Memory juga berfungsi sebagai Media penyimpanan data. Memory terbagi 2 yaitu :
ROM (Read Only Memory) dan RAM (Random Acces Memory).
Gambar Operasi sel memori
Berikut adalah penjelasan Apa itu Memory ROM dan RAM :
1.ROM (ReadOnlyMemory)
ROM adalah Memory yang hanya dapat di baca, tidak dapat di hapus dan sudah di isi oleh pabrik pembuat komputer (Tidak bisa di setting kembali). Perintah pada ROM sebagian akan di pindahkan ke RAM. Perintah yang ada di ROM antara lain :

*PerintahuntukmembacaSistemOperasidaridisk.
* Perintah untuk mengecek semua peralatan yang ada di Unit Sistem.
*Perintah untuk menampilkan pesan dilayar.

Perkembangan ROM (Read Only Memory)
Ø  PROM (Programble ROM) : ROM yang bisa di program kembali dengan catatan hanya bisa di program 1 x.
Ø  RPROM (Re-Programble ROM) : ROM yang bisa di program ulang sesuai dengan yang kita inginkan.
Ø  EPROM (Eraseble Programble ROM) : ROM yang dapat di hapus dan di program kembali tetapi cara penghapusannya dengan menggunakan Sinar Ultraviolet.
Ø  EEPROM (Electrically Eraseble Programble ROM) : ROM yang bisa di program dengan Teknik Elektronik.
2.RAM(RandomAccesMemory)
RAM adalah Memory tempat Penyimpanan sementara pada saat komputer di jalankan dan dapat di acces secara acak atau random. Fungsi dari RAM adalah mempercepat Pemprosesan data pada komputer. Semakin besar RAM yang Anda miliki, semakin cepatlah Komputer yang Anda miliki.
Jenis Memory RAM
1.EDORAM(ExtendedDataOutRAM)
2.SDRAM(SynchronousDynamicRAM)
3. DDR SDRAM (Double Data Rate Synchronous Dynamic RAM)
4. RDRAM (Rambus Dynamic RAM)

Peralatan penyimpanan data
Kebutuhan akan memori utama saja tidak mencukupi maka diperlukan peralatantambahan untuk menyimpan data yang lebih besar dan dapat dibawa kemana-mana. Tetapi dengan semakin besarnya peralatan penyimpanan maka dengan sendirinya akan mempengaruhiwaktu pemrosesan data. Dan seiring berjalannya waktu dimana perkembangan teknologi mulai pesat dimana kebutuhan mulai dapat disesuaikan, peralatan penyimpanan data pun semakin berkembang dengan fungsi, kapasitas dan ukuran yang semakin membaik pula.
 Beberapa macam peralatan penyimpanan data
Magnetik Disk 
Disk adalah piringan bundar yang terbuat dari bahan tertentu (logam atau plastik) dengan permukaan dilapisi bahan yang dapat di magnetisasi. Mekanisme baca/tulis menggunakankepala baca atau tulis yang disebut head, merupakan comparan pengkonduksi (conducting coil ). Desain fisiknya, head bersifat stasioner sedangkan piringan disk berputar sesuai kontrolnya.
 Layout 
data pada Terdapat dua metode layout data pada disk, yaitu
constant angular velocity dan multiple zoned recording 
Disk diorganisasi dalam bentuk cincin ± cincin konsentris yang disebut track. 
Tiap track pada disk dipisahkan oleh gap.
Fungsi gap untuk mencegah atau mengurangi kesalahan pembacaan maupun penulisan yang disebabkan melesetnya head atau karena interferensi medan magnet. Sejumlah bit yang sama akan menempati track ± track yang tersedia. Semakin ke dalamdisk maka kerapatan (density) disk akan bertambah besar. Data dikirim ke memori ini dalam bentuk blok, umumnya blok lebih kecil kapasitasnya daripada track. Blok ± blok datadisimpan dalam disk yang berukuran blok, yang disebut sector. Sehingga track biasany terisi beberapa sector, umumnya 10 hingga 100 sector tiap tracknya.Bagaimana mekanisme membacaan maupun penulisan pada disk ? Head harus biasmengidentifikasi titik awal atau posisi ± posisi sector maupun track. Caranya data yangdisimpan akan diberi header data tambahan yang menginformasikan letak sector dan track suatu data.
Tipe memori Teknologi Ukuran Waktu akses
Cache Memory semikonduktor RAM 128 – 512 KB 10 ns
Memori Utama semikonduktor RAM 4 – 128 MB 50 ns
Disk magnetik Hard Disk Gigabyte 10 ms, 10MB/det
Disk Optik CD-ROM Gigabyte 300ms, 600KB/det
Pita magnetik Tape 100 MB De
Tingkatan satuan memori
Symbol                       Number of bytes
Kilobytes   Kb  2e10                1024
Megabyte Mb 2e20                 1,048,576
Gigabyte  Gb  2e30          1,073,741,824
Terabyte  Tb  2e40    1,099,511,627,776


Structure CPU

CPU merupakan komponen terpenting dari sistem komputer. CPU adalah komponen
pengolah data berdasarkan instruksi – instruksi yang diberikan kepadanya.
Dalam mewujudkan fungsi dan tugasnya, CPU tersusun atas beberapa komponen sebagai
bagian dari struktur CPU, seperti terlihat pada gambar 3.1 dan struktur detail internal CPU terlihat
pada gamber 3.2. CPU tersusun atas beberapa komponen, yaitu :
Arithmetic and Logic Unit (ALU), bertugas membentuk fungsi – fungsi pengolahan data
komputer. ALU sering disebut mesin bahasa (machine language) karena bagian ini
mengerjakan instruksi – instruksi bahasa mesin yang diberikan padanya. Seperti istilahnya,
ALU terdiri dari dua bagian, yaitu unit arithmetika dan unit logika boolean, yang masing –
masing memiliki spesifikasi tugas tersendiri.
Control Unit, bertugas mengontrol operasi CPU dan secara keselurahan mengontrol komputer
sehingga terjadi sinkronisasi kerja antar komponen dalam menjalankan fungsi – fungsi
operasinya. Termasuk dalam tanggung jawab unit kontrol adalah mengambil instruksi –
instruksi dari memori utama dan menentukan jenis instruksi tersebut.
Registers, adalah media penyimpan internal CPU yang digunakan saat proses pengolahan data.
Memori ini bersifat sementara, biasanya digunakan untuk menyimpan data saat diolah ataupun
data untuk pengolahan selanjutnya.
CPU Interconnections, adalah sistem koneksi dan bus yang menghubungkan komponen internal
CPU, yaitu ALU, unit kontrol dan register – register dan juga dengan bus – bus eksternal CPU
yang menghubungkan dengan sistem lainnya, seperti memori utama, piranti masukan/keluaran.

Fungsi CPU
Fungsi CPU adalah penjalankan program – program yang disimpan dalam memori utama
dengan cara mengambil instruksi – instruksi, menguji instruksi tersebut dan mengeksekusinya
satu persatu sesuai alur perintah.
Untuk memahami fungsi CPU dan caranya berinteraksi dengan komponen lain, perlu kita
tinjau lebih jauh proses eksekusi program. Pandangan paling sederhana proses eksekusi program
adalah dengan mengambil pengolahan instruksi yang terdiri dari dua langkah, yaitu : operasi
pembacaan instruksi (fetch) dan operasi pelaksanaan instruksi (execute). Siklus instruksi yang
terdiri dari siklus fetch dan siklus eksekusi diperlihatkan pada gambar 3.3 berikut.
Gambar 3.3 Siklus instruksi dasar

Siklus Fetch - Eksekusi
Pada setiap siklus instruksi, CPU awalnya akan membaca instruksi dari memori. Terdapat
register dalam CPU yang berfungsi mengawasi dan menghitung instruksi selanjutnya, yang
disebut Program Counter (PC). PC akan menambah satu hitungannya setiap kali CPU membaca
instruksi.
Instruksi – instruksi yang dibaca akan dibuat dalam register instruksi (IR). Instruksi –
instruksi ini dalam bentuk kode – kode binner yang dapat diinterpretasikan oleh CPU kemudian
dilakukan aksi yang diperlukan. Aksi – aksi ini dikelompokkan menjadi empat katagori, yaitu :
23
CPU – Memori, perpindahan data dari CPU ke memori dan sebaliknya.
CPU –I/O, perpindahan data dari CPU ke modul I/O dan sebaliknya.
Pengolahan Data, CPU membentuk sejumlah operasi aritmatika dan logika terhadap data.
Kontrol, merupakan instruksi untuk pengontrolan fungsi atau kerja. Misalnya instruksi
pengubahan urusan eksekusi.
Perlu diketahui bahwa siklus eksekusi untuk suatu instruksi dapat melibatkan lebih dari sebuah
referensi ke memori. Disamping itu juga, suatu instruksi dapat menentukan suatu operasi I/O.
Perhatikan gambar 3.4 yang merupakan detail siklus operasi pada gambar 3.3, yaitu :
Instruction Addess Calculation (IAC), yaitu mengkalkulasi atau menentukan alamat instruksi
berikutnya yang akan dieksekusi. Biasanya melibatkan penambahan bilangan tetap ke alamat
instruksi sebelumnya. Misalnya, bila panjang setiap instruksi 16 bit padahal memori memiliki
panjang 8 bit, maka tambahkan 2 ke alamat sebelumnya.
Instruction Fetch (IF), yaitu membaca atau pengambil instruksi dari lokasi memorinya ke CPU.
Instruction Operation Decoding (IOD), yaitu menganalisa instruksi untuk menentukan jenis
operasi yang akan dibentuk dan operand yang akan digunakan.
Operand Address Calculation (OAC), yaitu menentukan alamat operand, hal ini dilakukan
apabila melibatkan referensi operand pada memori.
Operand Fetch (OF), adalah mengambil operand dari memori atau dari modul I/O.
Data Operation (DO), yaitu membentuk operasi yang diperintahkan dalam instruksi.
Operand store (OS), yaitu menyimpan hasil eksekusi ke dalam memori.

 
Gambar 3.4 Diagram siklus instruksi

SISTEM BUS
Komputer tersusun atas beberapa komponen penting seperti CPU, memori, perangkat
I/O. Setiap komponen saling berhubungan membentuk kesatuan fungsi. Sistem bus adalah
penghubung bagi keseluruhan komponen komputer dalam menjalankan tugasnya. Transfer data
antar komponen komputer sangatlah mendominasi kerja suatu komputer. Data atau program yang
tersimpan dalam memori dapat diakses dan dieksekusi CPU melalui perantara bus, begitu juga
kita dapat melihat hasil eksekusi melalui monitor juga menggunakan sistem bus.
Era saat ini memerlukan saluran data atau bus yang handal. Kecepatan komponen
penyusun komputer tidak akan berarti kalau tidak diimbangi kecepatan dan manajemen bus yang
baik. Trend mikroprosesor saat ini adalah melakukan pekerjaan secara paralel dan program
dijalankan secara multitasking menuntut sistem bus tidak hanya lebar tapi juga cepat.
Dalam bab ini akan kita pelajari bagaimana interkoneksi komponen sistem komputer
dalam menjalankan fungsinya, interkoneksi bus dan juga pertimbangan – pertimbangan
perancangan bus. Bagian akhir akan disajikan contuh – contoh bus yang berkembang saat ini.
Struktur Interkoneksi
Komputer tersusun atas komponen – komponen atau modul – modul (CPU, memori dan
I/O) yang saling berkomunikasi. Kompulan lintasan atau saluran berbagai modul disebut struktur
interkoneksi. Rancanagan struktur interkoneksi sangat bergantung pada jenis dan karakteristik
pertukaran datanya.
Gambar 7.1 menyajikan jenis pertukaran data yang diperlukan oleh modul – modul
penyusun komputer :
• Memori :
Memori umumnya terdiri atas N word memori dengan panjang yang sama. Masing – masing
word diberi alamat numerik yang unik (0, 1, 2, …N-1). Word dapat dibaca maupun ditulis pada
memori dengan kontrol Read dan Write. Lokasi bagi operasi dispesifikasikan oleh sebuah
alamat.
Modul I/O :
Operasi modul I/O adalah pertukaran data dari dan ke dalam komputer. Berdasakan pandangan
internal, modul I/O dipandang sebagai sebuah memori dengan operasi pembacaan dan
penulisan. Seperti telah dijelaskan pada bab 6 bahwa modul I/O dapat mengontrol lebih dari
sebuah perangkat peripheral. Modul I/O juga dapat mengirimkan sinyal interrupt.
• CPU :
CPU berfungsi sebagai pusat pengolahan dan eksekusi data berdasarkan routine – routine
program yang diberikan padanya. CPU mengendalikan seluruh sistem komputer sehingga
sebagai konsekuensinya memiliki koneksi ke seluruh modul yang menjadi bagian sistem



 
Dari jenis pertukaran data yang diperlukan modul – modul komputer, maka struktur
interkoneksi harus mendukung perpindahan data berikut :
Memori ke CPU : CPU melakukan pembacaan data maupun instruksi dari memori.
CPU ke Memori : CPU melakukan penyimpanan atau penulisan data ke memori.
I/O ke CPU : CPU membaca data dari peripheral melalui modul I/O.
CPU ke I/O : CPU mengirimkan data ke perangkat peripheral melalui modul I/O.
I/O ke Memori atau dari Memori : digunakan pada sistem DMA.
Sampai saat ini terjadi perkembangan struktur interkoneksi, namun yang banyak
digunakan saat ini adalah sistem bus. Sistem bus ada yang digunakan secara tunggal dan ada
secara jamak, tergantung karakteristik sistemnya.

Interkoneksi Bus
Bus merupakan lintasan komunikasi yang menghubungkan dua atau lebih komponen komputer.
Sifat penting dan merupakan syarat utama adalah bus adalah media transmisi yang dapat
digunakan bersama oleh sejumlah perangkat yang terhubung padanya.
Karena digunakan bersama, diperlukan aturan main agar tidak terjadi tabrakan data atau
kerusakan data yang ditransmisikan. Walaupun digunakan bersama namun dalam satu waktu
hanya ada sebuah perangkat yang dapat menggunakan bus.

Struktur Bus
Sebuah bus biasanya terdiri atas beberapa saluran. Sebagai contoh bus data terdiri atas 8 saluran
sehingga dalam satu waktu dapat mentransfer data 8 bit. Secara umum fungsi saluran bus
dikatagorikan dalam tiga bagian, yaitu saluran data, saluran alamat dan saluran kontrol, seperti

 
Pola interkoneksi bus

Saluran data (data bus) adalah lintasan bagi perpindahan data antar modul. Secara
kolektif lintasan ini disebut bus data. Umumnya jumlah saluran terkait dengan panjang word,81misalnya 8, 16, 32 saluran dengan tujuan agar mentransfer word dalam sekali waktu. Jumlah saluran dalam bus data dikatakan lebar bus, dengan satuan bit, misal lebar bus 16 bit.
Saluran alamat (address bus) digunakan untuk menspesifikasi sumber dan tujuan data
pada bus data. Saluran ini digunakan untuk mengirim alamat word pada memori yang akan
diakses CPU. Juga digunakan untuk saluran alamat perangkat modul komputer saat CPU
mengakses suatu modul. Perlu diketahui, semua peralatan yang terhubung dengan sistem
komputer, agar dapat diakses harus memiliki alamat. Semisal mengakses port I/O, maka port I/O
harus memiliki alamat hardware-nya.
Saluran kontrol (control bus) digunakan untuk mengontrol bus data, bus alamat dan
seluruh modul yang ada. Karena bus data dan bus alamat digunakan oleh semua komponen maka
diperlukan suatu mekanisme kerja yang dikontrol melalui bus kontrol ini. Sinyal – sinyal kontrol
terdiri atas sinyal pewaktuan dan sinyal – sinyal perintah. Sinyal pewaktuan menandakan
validitas data dan alamat, sedengkan sinyal perintah berfungsi membentuk suatu operasi. Secara
umum saluran kontrol meliputi :
Memory Write, memerintahkan data pada bus akan dituliskan ke dalam lokasi alamat.
Momory Read memerintahkan data dari lokasi alamat ditempatkan pada bus data.
I/O Write, memerintahkan data pada bus dikirim ke lokasi port I/O.
I/O Read, memerintahkan data dari port I/O ditempatkan pada bus data.
Transfer ACK, menunjukkan data telah diterima dari bus atau data telah ditempatkan
pada bus.
Bus Request, menunjukkan bahwa modul memerlukan kontrol bus.
Bus Grant, menunjukkan modul yang melakukan request telah diberi hak mengontrol
bus.
Interrupt Request, menandakan adanya penangguhan interupsi dari modul.
Interrupt ACK, menunjukkan penangguhan interupsi telah diketahui CPU.
Clock, kontrol untuk sinkronisasi operasi antar modul.
Reset, digunakan untuk menginisialisasi seluruh modul.
Secara fisik bus adalah konduktor listrik paralel yang menghubungkan modul – modul.
Konduktor ini biasanya adalah saluran utama pada PCB motherboard dengan layout tertentu
sehingga didapat fleksibilitas penggunaan. Untuk modul I/O biasanya dibuat slot bus yang mudah
dipasang dan dilepas, seperti slot PCI dan ISA. Sedangkan untuk chips akan terhubung melalui
pinnya.

 
I.              DAFTAR PUSTAKA

Radiant Victor Imbar & Robby Kurniawan (2011). Perancangan Aplikasi Absensi Laboratorium Komputer Dengan Menggunakan Sistem Verifikasi Pengguna Di Universitas Kristen Maranatha: June 2012




Baltatu, M., Lioy, A., Maino, F., and Mazzocchi, D. 2000. Security issues in control, man-agement and routing protocols. Computer Networks (Amsterdam, Netherlands: 1999) 34, 6,881–894. Elsevier Editions, Amsterdam.

Tidak ada komentar:

Poskan Komentar