Tugas 3. Arsitektur Dan Organisasi Komputer

Arsitektural Komputer

1. Input/Output Unit

Sistem Bus

Sistem bus adalah sistem komputer untuk menghubungkan semua komponen dalam menjalankan tugasnya. Sebuah komputer memiliki beberapa bus seperti PC yang menggunakan intel pentium 4 memiliki bus prosessor , bus AGP, USB, PCI, ISA, dll. Beberapa bus utama dalam sistem komputer :

- Bus prosessor = bus tercepat dalam sistem dan menjadi inti dalam chipset dan motherboard.

- Bus AGP        = bus yang didesain secara spesifik untuk kartu grafis.

- Bus PCI         = berfungsi sebagai bus peripheral.

- Bus USB        = Untuk perangkat yang memiliki kecepatan rendah seperti keyboard, mouse, dan printer.

Standar Input/output Interface

Interface aplikasi I/O melibatkan abstraksi, enkapsulasi, dan software layering. Abstraksi dilakukan dengan membagi-bagi detail peralatan-peralatan I/O ke dalam kelas-kelas yang lebih umum. Dengan adanya kelas-kelas yang umum ini, maka akan lebih mudah untuk membuat fungsi-fungsi standar (interface) untuk mengaksesnya. Lalu kemudian adanya device driver pada masing-masing peralatan I/O, berfungsi untuk enkapsulasi perbedaan-perbedaan yang ada dari masing-masing anggota kelas-kelas yang umum tadi. Device driver mengenkapsulasi tiap -tiap peralatan I/O ke dalam masing-masing 1 kelas yang umum tadi (interface standar). Tujuan dari adanya lapisan device driver ini adalah untuk menyembunyikan perbedaan-perbedaan yang ada pada device controller dari subsistem I/O pada kernel. Karena hal ini, subsistem I/O dapat bersifat independen dari hardware.

Pengaksesan Peralatan Input/Output

Pengaksesan I/O terdiri dari 2 cara :

1. MEMORY MAPPED I/O

Piranti I/O dihubungkan sebagai lokasi memori virtual dimana port I/O tergantung memori utama.

Karakteristik:

- Port I/O dihubungkan ke bus alamat.

- Piranti input sebagai bagian memori yang memberikan data ke bus data. Piranti output sebagai bagian memori yang memiliki data yang tersimpan di dalamnya.

- Port I/O menempati lokasi tertentu pada ruang alamat

dan diakses seolah-olah adalah lokasi memori.

2. I/O MAPPED I/O (I/O ISOLATED)

Piranti I/O dihubungkan sebagai lokasi terpisah dengan lokasi memori, dimana port I/O tidak tergantung pada memori utama.

Karakteristik:

- Port I/O tidak tergantung memori utama.

- Transfer informasi dilakukan di bawah kendali sinyal kontrol yang menggunakan instruksi INPUT dan OUTPUT

- Operasi I/O tergantung sinyal kendali dari CPU.

- lnstruksi I/O mengaktifkan baris kendali read/write pada port I/O, sedangkan instruksi memori

akan mengaktifkan baris kendali read/write pada memori.

- Ruang memori dan ruang alamat I/O menyatu, sehingga dapat memiliki alamat yang sama.

Kelebihan dan kekurangan:

- I/O mapped I/O Iebih cepat dan efisien, karena lokasi I/O terpisah dengan lokasi memori.

- I/O mapped I/O mempunyai keterbatasan jumlah instruksi yang dapat digunakan untuk operasi I/O

2. Arsitektur Famili Komputer (IBM)

Famili IBM PC dan Turunanannya

Komputer personal pertama kali muncul setelah diperkenalkan mikroprosesor, yaitu chip tunggal yang terdiri dari set register , ALU dan unit control computer.

IBM PC merupakan arsitektur bus tunggal yang disebut PC I/O Channel BUS atau PC BUS. PC BUS melengkapi PC dengan8 jalurdata, 20 jalur alamat, sejumlah jalur control dan ruang alamat fisik PC adalah 1 MB. Sejak diluncurkan oleh IBM, IBM PC memiliki beberapa keluarga, yakni :

- IBM 4860 PCjr

- IBM 5140 Convertible Personal Computer (laptop)

- IBM 5150 Personal Computer (PC yang asli)

- IBM 5155 Portable PC (sebenarnya merupakan PC XT yang portabel)

- IBM 5160 Personal Computer/eXtended TechnologyIBM 5162 Personal Computer/eXtended Technology Model 286 (sebenarnya merupakan PC AT)IBM 5170 Personal Computer/Advanced Technology

Konfingurasi Mikrocomputer Dasar

Chipset adalah set dari chip yang mendukung kompatibel yang mengimplementasikan berbagai fungsi tertentu seperti pengontrol interupt, pengontrol bus dan timer.

Chip khusus yang di sebut koprosesor yang beroperasi bersama dengan CPU guna meningkatkan fungsionalitasnya.

Komponen IBM PC :

1. Sistem Kontrol BUS : Pengontrol BUS, Buffer Data, dan Latches Alamat

2. Sistem Kontrol Interrupt : Pengontrol Interrupt

3. Sistem Kontrol RAM dan ROM : Chip RAM dan ROM, Decoder Alamat, dan Buffer

4. Sistem Kontrol DMA : Pengontrol DMA

5. Timer : Timer Interval Programmable

6. Sistem Kontrol I/O : Interface Paralel Programmable

Sistem Software:

1. Penetapan Alamat Port I/O

2. Penetapan Vector Interrupt

3. ROM BIOS

4. Penetapan Alamat Memori

Manfaat Arsitektural Arsitek Komputer:

1. Kemudahaanpenggunaan

2. DayaTempa

3. DayaKembang

4. Expandibilitas

Sumber :

1. http://id.wikipedia.org/wiki/Bus_sistem

2. http://ikc.depsos.go.id/umum/ibam/ibam-os-html/x6071.html

3. http://gamapermana80.blogspot.com/2012/01/sistem-input-output.html

4.http://ocw.gunadarma.ac.id/course/industrial-technology/program-of-electronics-   engineering-study-2013-s1/arsitektur-komputer/keluarga-arsitektur-komputer-ibm-pc

5. http://salahh.blogspot.com/2011/12/ibm-pc-keluarganya.html

                                                                   - Selesai -

ARSITEKTUR SET INSTRUKSI

ARSITEKTUR SET INSTRUKSI

 

Arsitektur Set Intruksi

          Set Intruksi (Bahasa Inggris : Instruction Set, atau Instruction set Architecture(ISA)). Didefinisikan sebagai aspek dalam arsiktektur computer yang dapat di lihat oleh para pemrogam.

Ø Jenis-jenis Instruksi

1.Data Processing

2.Data Storage

3.Data  Movement

4.Control

Ø Teknik Pengelamatan

Pengguna mode pengalamatan sederhana, hampir sama dengan instruksi menggunakan pengalamatan register. Beberapa mode tambahan seperti pergeseran dan pe-relatif dapat dimasukan selain itu banyak mode kompleks dapat disintesis pada perangkat lunak dibanding yang sederhana, selain dapat menyederhanakan sel instruksi dan unit control. Salah satu cara tradisional untuk menggambarkan arsitektur prosessor adalah dengan melihat jumlah alamat yang terkandung dalam setiap instruksinya.

Jumlah alamat maksimum yang mungkin dipeerlukan dalam sebuah instruksi :

1.Empat Alamat

2.Tiga Alamat

3.Dua Alamat

4.Satu Alamat

Ø Desain Set Instruksi

Desain set instruksi merupakan masalah yang sangat komplek yang melibatkan banyak aspek, diantaranya adalah :

1.Kelengkapan set instruksi

2.Ortogonalitas (sifat independensi instruksi)

3.Kompatibilitas

Selain ketiga aspek tersebut juga melibatkan hal-hal sebagai berikut :

1.Operation Repertoire

2.Data Types

3.Register

4.Addressing

Referensi :

risc.pdf

arsitektur-set-instruksi.pdf

II. Central processing unit (CPU)

II. Central processing unit (CPU)

      Central processing unit (CPU) adalah bagian dari sebuah komputer sistem yang melaksanakan instruksi dari program komputer , untuk melakukan aritmatika, logis, dan dasar input / output dari sistem operasi.

    SISTEM BUS

       Pada motherboard terdapat saluran-saluran penghubung yang menghubungkan satu komponen dengan komponen lainnya. Saluran penghubung ini berupa garis-garis yang tercetak pada PCB motherboard. Melalui saluran-saluran inilah data, informasi, dan instruksi-instruksi yang diberikan pada komputer ditransfer/melintas dari komponen satu ke komponen lainnya. Data dan instruksi tersebut diangkut dalam wujud sinyal-sinyal elektronis yang mempunyai makna tertentu. Sekelompok saluran yang mempunyai fungsi yang sama disebut jalur atau bus. Saluran-saluran penghubung tadi disebut pula dengan istikah konduktor.

    ·         ARITHMATIC LOGIC UNIT

ALU, singkatan dari Arithmetic And Logic Unit salah satu bagian dalam dari sebuah mikroprosesoryang berfungsi untuk melakukan operasi hitungan aritmatika dan logika. Contoh operasi aritmatika adalah operasi penjumlahan dan pengurangan, sedangkan contoh operasi logika adalah logika AND dan OR. tugas utama dari ALU (Arithmetic And Logic Unit)adalah melakukan semua perhitungan aritmatika atau matematika yang terjadi sesuai dengan instruksi program. ALU melakukan operasi aritmatika yang lainnya. Seperti pengurangan, pengurangan, dan pembagian dilakukan dengan dasar penjumlahan. Sehingga sirkuit elektronik di ALU yang digunakan untuk melaksanakan operasi aritmatika ini disebutadder. ALU melakukan operasi arithmatika dengan dasar pertambahan, sedang operasi arithmatika yang lainnya, seperti pengurangan, perkalian, dan pembagian dilakukan dengan dasar penjumlahan. sehingga sirkuit elektronik di ALU yang digunakan untuk melaksanakan operasi arithmatika ini disebutadder. Tugas lalin dari ALU adalah melakukan keputusan dari operasi logika sesuai dengan instruksi program. Operasi logika (logical operation) meliputi perbandingan dua buah elemen logika dengan menggunakan operator logika, yaitu:

a. sama dengan (=)

b. tidak sama dengan (<>)

c. kurang dari (<)

d. kurang atau sama dengan dari (<=)

e. lebih besar dari (>)

f. lebih besar atau sama dengan dari (>=)

Sumber : http://lookupmens.blogspot.com/2011/03/pengertian-dan-cara-kerja-arithmatic.html

    ·         CENTRAL LOGIC UNIT

Control Unit

    adalah salah satu bagian dari CPU yang bertugas untuk memberikan arahan/kendali/ kontrol terhadap operasi yang dilakukan di bagian ALU (Arithmetic Logical Unit) di dalam CPU tersebut.

    tugas control unit antara lain :

1. Bertugas mengontrol operasi CPU dan secara keselurahan mengontrol komputer sehingga terjadi sinkronisasi kerja antar komponen dalam menjalankan fungsi – fungsi operasinya.

2. Termasuk dalam tanggung jawab unit kontrol adalah mengambil instruksi – instruksi dari memori utama dan menentukan jenis instruksi tersebut Output dari CU ini akan mengatur aktivitas dari bagian lainnya dari perangkat CPU tersebut.

    macam macam control unit :

1. Single-Cycle CU

    Proses di CUl ini hanya terjadi dalam satu clock cycle, artinya setiap instruksi ada pada satu cycle,  maka dari itu tidak memerlukan state. Dengan demikian fungsi boolean masing-masing control line hanya  merupakan fungsi dari opcode saja. Clock cycle harus mempunyai panjang yang sama untuk setiap jenis instruksi.  Ada dua bagian pada unit kontrol ini, yaitu proses men-decode opcode untuk mengelompokkannya menjadi 4 macam  instruksi (yaitu di gerbang AND), dan pemberian sinyal kontrol berdasarkan jenis instruksinya (yaitu gerbang OR).  Keempat jenis instruksi adalah “R-format” (berhubungan dengan register), “lw” (membaca memori), “sw” (menulis ke memori), dan “beq” (branching). Sinyal kontrol yang dihasilkan bergantung pada jenis instruksinya.  Misalnya jika melibatkan memori ”R-format” atau ”lw” maka akan sinyal ”Regwrite” akan aktif.  Hal lain jika melibatkan memori “lw” atau “sw” maka akan diberi sinyal kontrol ke ALU, yaitu “ALUSrc”.  Desain single-cycle ini lebih dapat bekerja dengan baik dan benar tetapi cycle ini tidak efisien.

2. Multi-Cycle CU

    Berbeda dengan unit kontrol yang single-cycle, unit kontrol yang multi-cycle lebih memiliki banyak fungsi.  Dengan memperhatikan state dan opcode, fungsi boolean dari masing-masing output control line dapat ditentukan.  Masing-masingnya akan menjadi fungsi dari 10 buah input logic. Jadi akan terdapat banyak fungsi boolean,  dan masing-masingnya tidak sederhana. Pada cycle ini, sinyal kontrol tidak lagi ditentukan dengan melihat  pada bit-bit instruksinya. Bit-bit opcode memberitahukan operasi apa yang selanjutnya akan dijalankan CPU;  bukan instruksi cycle selanjutnya.

    ·         SET REGISTER

Register prosesor, dalam arsitektur komputer, adalah sejumlah kecil memori komputer yang bekerja dengan kecepatan sangat tinggi yang digunakan untuk melakukan eksekusi terhadap program-program komputer dengan menyediakan akses yang cepat terhadap nilai-nilai yang umum digunakan. Umumnya nilai-nilai yang umum digunakan adalah nilai yang sedang dieksekusi dalam waktu tertentu.

Register prosesor berdiri pada tingkat tertinggi dalam hierarki memori : ini berarti bahwa kecepatannya adalah yang paling cepat; kapasitasnya adalah paling kecil; dan harga tiap bitnya adalah paling tinggi. Register juga digunakan sebagai cara yang paling cepat dalam sistem komputer untuk melakukan manipulasi data. Register umumnya diukur dengan satuan bit yang dapat ditampung olehnya, seperti "register 8-bit", "register 16-bit", "register 32-bit", atau "register 64-bit" dan lain-lain.

Istilah register saat ini dapat merujuk kepada kumpulan register yang dapat diindeks secara langsung untuk melakukan input/output terhadap sebuah instruksi yang didefinisikan oleh set instruksi. untuk istilah ini, digunakanlah kata "Register Arsitektur". Sebagai contoh set instruksi intel x86 mendefinisikan sekumpulan delapan buah register dengan ukuran 32-bit, tapi CPU yang mengimplementasikan set instruksi x86 dapat mengandung lebih dari delapan register 32-bit.

sumber : http://id.wikipedia.org/wiki/Register_prosesor

    CACHE MEMORY

       Media penyimpanan data sekunder berkecepatan tinggi, dimana tempat menyimpan data atau informasi sementara yang sering digunakan / diakses komputer.

- Fungsi -> Mempercepat akses data, meringankan kinerja prosessor, menjembatani perbedaan kecepatan antara CPU dan memori utama, mempercepat kinerja memori.

    ·         VIRTUAL MEMORY

Virtual Memori adalah sebuah sistem yang digunakan oleh sistem operasi untuk menggunakan sebagian dari Memori Sekunder yaitu Harddisk seolah-olah ia menggunakannya sebagai memori internal/utama (RAM) fisik yang terpasang di dalam sebuah sistem komputer. Sistem ini beroperasi dengan cara memindahkan beberapa kode yang tidak dibutuhkan ke sebuah berkas di dalam hard drive yang disebut dengan page file. Proses pemakaian Virtual memori di windows umumnya dapat dilihat di Task manager.

sumber :  http://yurizone.wordpress.com/2009/11/15/apa-itu-virtual-memori/

Evolusi Arsitektur Komputer

 

* PerspektifHistoris

     Sejak dahulu kala, proses pengolahan data telah dilakukan oleh manusia. Manusia juga menemukan alat-alat mekanik dan elektronik untuk membantu manusia dalam penghitungan dan pengolahan data supaya bisa mendapatkan hasil lebih cepat. Komputer yang kita temui saat ini adalah suatu evolusi panjang dari penemuanpenemuan manusia sejah dahulu kala berupa alat mekanik maupun elektronik.

1. Peralatan manual: yaitu peralatan pengolahan data yang sangat sederhana, dan faktor terpenting dalam pemakaian alat adalah menggunakan tenaga tangan manusia

2. Peralatan Mekanik: yaitu peralatan yang sudah berbentuk mekanik yang
digerakkan dengan tangan secara manual

3. Peralatan Mekanik Elektronik: Peralatan mekanik yang digerakkan oleh secara
otomatis oleh motor elektronik

4. Peralatan Elektronik: Peralatan yang bekerjanya secara elektronik penuh
Beberapa peralatan yang telah digunakan sebagai alat hitung sebelum ditemukannya
komputer :

  * KlasifikasiArsitekturKomputer

     Klasifikasi komputer terbagi atas lima, yaitu:

1. Microcontroller

Microcontroller memiliki semua peralatan pokoknya sebagai sebuah komputer dalam satu chip. Peralatan tersebut diantaranya adalah:
-  pemroses (processing)
Alat Pemroses terdiri dari CPU(Central Processing Unit), dan Main Memory
-  Main Memory
Main Memory merupakan simpanan yang kapasitasnya besar. Main Memory juga disebut dengan Main Storage (penyimpanan utama) atau Internal Memory  (ingatan internal).
Main Memory terdiri dari : 
1.              RAM (Random Aceces Memori)
2.              ROM (Read Only Memori)
-  Input dan output
Untuk melakukan hubungan dengan piranti di luar sistem komputer membutuhkan perantara I/O.Perangkat I/O sebagai jembatan penghubung antara mikrokomputer dengan piranti di luar system dapat menerima data dan dapat pula memberi data ke ke computer.

2. Microcomputer
Komputer ini khususnya digunakan untuk single-user, biasa disebut juga dengan komputer desktop atau komputer pribadi (personal computer).

3. Engineering Workstation
 komputer ini digunakan untuk menjalankan aplikasi yang dipakai oleh para ahli teknik dalam melakukan perhitungan dan penyelesaian pekerjaannya. Contoh aplikasi yang digunakan untuk komputer golongan ini adalah CAD (computer aided design) yang digunakan untuk melakukan perancangan gambar teknik.

4. Mainframe
Pada tahap awal mulainya era komputerisasi, mainframe merupakan satu-satunya komputer yang ada pada waktu itu. Mainframe ini dapat melayani ratusan penggunanya pada saat yang bersamaan.
*  KualitasArsitekturKomputer

    Arsitektur komputer juga dapat didefinisikan dan dikategorikan sebagai ilmu dan sekaligus seni mengenai cara interkoneksi komponen-komponen perangkat keras untuk dapat menciptakan sebuah komputer yang memenuhi kebutuhan fungsional, kinerja, dan target biayanya.
Sebagaimana arsitektur bangunan, kualitas atau mutu arsitektur komputer tidak mudah diukur. Banyak arsitek komputer menggunakan atribut yang dijelaskan pada bagian berikut ini untuk mengevaluasi mutu arsitektur. Pada bagian ini, kita akan membahas enam atribut mutu arsitektur: generalitas (keumuman), daya terap, efisiensi, kemudahan penggunaan, , dan daya kembang (ekpandabilitas).

    Generalitas adalah ukuran besamyajangkauan aplikasi yang bisa cocok dengan arsitektur. Sebagai contoh, komputer yang terutama digunakan unmk aplikasi'ilmiah dan teknik menggunakan aritmetik floating-point.
Daya terap (applicability) adalah pemanfaatan arsitektur untuk penggunaan
yang telah direncanakannya.
Daya kembang (expandability) adalah ukuran kemudahan bagi perancang untuk
meningkatkan kemampuan arsitektur, misalnya kemampuan ukuran memori maksimumnya atau kemampuan aritmetiknya.   

* Keberhasilan Arsitektur Komputer

   Beberapa faktor yang mempengaruhi keberhasilan Arsitektur komputer, tiga diantaranya adalah :
1. Manfaat Arsitektural
2. Kinerja Sistem
3. Biaya Sistem

Ada empat ukuran pokok yang menentukan keberhasilan arsitektur, yaitu manfaat arsitekturalnya
yaitu :
1. Aplicability
2. Maleability
3. Expandibility
4. Comptible

Untuk mengukur kinerja sistem,ada serangkaian program yang standard yang dijalankan yang biasa di sebut Benchmark pada
komputer yang akan diuji

Ukuran Kinerja CPU:
1. MIPS (Million Instruction PerSecond)
2. MFLOP (Million Floating Point PerSecond)
3. VUP (VAX Unit of Performance)

Ukuran Kinerja I/O Sistem :
1. Operasi Bandwith
2. Operasi I/O Perdetik

Ukuran Kinerja Memori :
1. Memoy Bandwith
2. Waktu Akses Memori
3. Ukuran Memori

Biaya dapat diukur dalam banyak cara diantaranya
1. Reliabilitas
2. Kemudahan Perbaikan
3. Konsumsi daya
4. Berat
5. Kekebalan
6. Interface Sistem Software

Sumber :
 http://arsitektur-komputer.blogspot.com 

http://diaz9895.blogspot.com/2011/11/kualitas-arsitektur-komputer.html