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

http://en.wikipedia.org/wiki/Computer_network

http://merahitam.com/sejarah-komputer-dan-perkembanganya.html

http://en.wikipedia.org/wiki/History_of_computing_hardware

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.