Hardware Komputer - E

Hardware Komputer
Hardware

Secara fungsional dibedakan menjadi :




Perangkat masukan
Perangkat proses
Perangkat keluaran
Perangkat penyimpanan
Perangkat Pemroses


Perangkat pengolah pada komputer adl
CPU
Komponen utama CPU, adl :

Control Unit


ALU



Melakukan operasi aritmetika dan logika
berdasar instruksi yang ditentukan
Register


Pengatur operasi komputer
Penyimpanan sementara data dan/atau
instruksi yang sedang diproses
CPU diletakkan pada papan induk
Pembuat prosesor antara lain: Intel,
AMD, Motorolla
CPU

Sub sistem dari CPU:






ALU (Aritmatic Logic Unit) = bertugas unutk melakukan proses
perhitungan dan perbandingan
CU (Control Unit) = bertugas untuk melakukan koordinasi /
pengatur proses (pengambilan instruksi dari memory)
Instruction-decoding unit = interpretasi dari instruksi unutk
mengaktifkan fungsi sistem
Register = tempat penyimpanan sementara. Proses lebih cepat (
efisien, dan terjamin) daripada akses langsung ke primary
storage
Microprocessor = melakukan pemrosesan data
Bus/data path = sebagai media interkoneksi antar register
Bagan Cara Kerja Komputer
Control Unit (CU)
Control Unit bertugas :





mengatur dan mengendalikan semua peralatan
yang ada pada sistem komputer
Mengambil instruksi-instruksi dari main memory
Mengambil data dari main memory jika diperlukan
oleh pemroses
Mengirim instruksi ke ALU serta mengawasi kerja
ALU
Menyimpan hasil proses ke main memory
Prosesor
Prosesor merupakan otak atau mesin dari sebuah PC,
terkadang disebut mikroprosesor atau juga central
processing unit (CPU), yang melakukan perhitungan
(fungsi ALU) dan pemrosesan sistem.
Terdapat 2 kelas prosesor :
• Kelas Mainstream / Power / Performance / HighEnd Processor
• Kelas Value/Low-End Processor
Yang menjadikan perbedaan kelas tersebut adalah
kecepatan, fitur serta jumlah cache memorynya.
Perkembangan Prosesor
1. Microprocessor 4004 (1971)
Dibuat pada tahun 1971 oleh Intel yang di pakai pada mesin
penghitung buscom.
Perkembangan Prosesor
2. Microprocessor 8008 (1972)
Pada tahun 1972 intel mengeluarkan microprocessor 8008 yang
berkecepatan hitung 2 kali lipat dari MP sebelumnya. MP ini adalah mp
8 bit pertama. Mp ini juga di desain untuk mengerjakan satu pekerjaan
saja.
Perkembangan Prosesor
3. Microprocessor 8080 (1974)
Pada tahun 1974 intel kembali
mengeluarkan mp terbaru dengan seri
8080. Pada seri ini intel melakukan
perubahan dari mp multivoltage menjadi
triple voltage, teknologi yang di pakai
NMOS, lebih cepat dari seri sebelumnya
yang memakai teknologi PMOS.
Mp ini adalah otak pertama bagi komputer yang bernama altair.Pada saat ini
pengalamatan memory sudah sampai 64 kilobyte. Kecepatanya sampai 10X
mp sebelumnya.
Tahun ini juga muncul mp dari produsen lain seperti MC6800 dari Motorola 1974, Z80 dari Zilog -1976 (merupakan dua rival berat), dan prosessor2 lain
seri 6500 buatan MOST, Rockwell, Hyundai, WDC, NCR dst.
Perkembangan Prosesor
GENERASI 1 (Processor 8088 dan 8086)
Processor 8086 (1978) merupakan CPU 16 bit pertama Intel yang menggunakan
bus sistem 16 bit.
Pada 1979 Intel merancang ulang CPU sehingga sesuai dengan perangkat
keras 8 bit yang ada. PC pertama (1981) mempunyai CPU 8088 ini. 8088
merupakan CPU 16/8 bit.
Perkembangan Prosesor
GENERASI 2 Processor 80286
286 (1982) juga merupakan prosessor 16 bit.
Kemampuan untuk bekerja pada protected
mode/mode perlindungan – mode kerja baru
dengan “24 bit virtual address mode”/mode
pengalamatan virtual 24 bit, yang
menegaskan arah perpindahan dari DOS ke
Windows dan multitasking.
Perkembangan Prosesor
GENERASI 3 Processor 80386 DX dan 80386 SX
• 386 diluncurkan 17 Oktober 1985.
80386 merupakan CPU 32 bit pertama.
• dapat mengalamati memori hingga 4 GB
• bekerja pada kecepatan clock 16,20,
dan 33 MHz.
• 80386 merupakan CPU pertama
berunjuk kerja baik dengan Windows
versi- versi awal.
Perkembangan Prosesor
GENERASI 4 Processor 80486 DX dan 80486 SX
• 80486 dikeluarkan 10 April 1989 dan
bekerja dua kali lebih cepat dari
pendahulunya.
• Sesuatu yang baru dalam 486 ialah
menjadikan satu math
coprocessor/prosesor pembantu
matematis.
• 486 juga mempunyai cache L1 8 KB.
• Pada tipe SX Math co-processor
dihilangkan.
Perkembangan Prosesor
GENERASI 5
Pentium Generasi 1 (i586)
• Chip ini dikembangkan oleh Intel dan
dikeluarkan pada 22 Maret 1993.
• memiliki kecepatan 60 MHz dan 66
MHz. Prosesor ini dipaketkan pada
paket Pin-Grid Array 273-pin yang
ditancapkan pada Socket-4
• menggunakan teknik manufaktur Bipolar
CMOS 800 nanometer.
Perkembangan Prosesor
Pentium Generasi kedua (P54C)
• Chip ini dikembangkan oleh Intel dan
dikeluarkan pada pada tanggal 7 Maret
1994.
• diperkenalkan pada frekuensi 90 MHz,
75 MHz, 100 MHz, 120 MHz, 133 MHz,
150 MHz, 166 MHz, dan yang tercepat
200 MHz.
• menggunakan teknik manufaktur Bipolar
CMOS 600 nanometer. Versi yang lebih
baru (120 MHz ke atas) bahkan dibuat
dengan menggunakan teknologi
manufaktur 350 nanometer, sehingga
dapat menampung 3.300.000 transistor
Perkembangan Prosesor
Cyrix 6×86
• Chip dari perusahaan Cyrix yang
diperkenalkan 5 Februari 1996 ini
merupakan tiruan Pentium yang murah
• cocok dengan Socket 7
Perkembangan Prosesor
AMD (Advanced Micro Devices)
1. K5
• dapat disamakan dengan Pentiumpentium Classic (dengan cache L1 16
KB dan tanpa MMX).
• PR133 (Perform Rating). Maksudnya,
bahwa chip tersebut akan berunjuk kerja
seperti sebuah Pentium P133. Tetapi,
hanya berjalan 100 MHz secara internal
2. Pentium MMX (P55C)
3. IDT Winchip
4. AMD K6
5. Cyrix 6×86MX (MII)
6. AMD K6-2
Perkembangan Prosesor
Generasi ke 6
•
•
•
•
•
•
Pentium II
Pentium-II Celeron A : Mendocino
Pentium-II Celeron PPGA : Socket 370
Pentium-II Xeon
AMD K6-3
Pentium III – Katmai
Perkembangan Prosesor
Generasi ke 7
AMD K-7 Athlon
Processor AMD utama yang sangat
menggemparkan Athlon (K7)
diperkenalkan Agustus 1999.
• Seperti modul pada Pentium II , yang rancangannya
sepenuhnya milik AMD. Socket tersebut disebut Slot A.
• Kecepatan clock 600 MHz merupakan versi pertama.
• Cache L2 mencapai 8 MB (minimum 512 KB, tanpa
tambahan TAG-RAM).
• Cache L1 128 KB.
• Berisi 22 juta transistor (Pentium III mempunyai 9.3 juta).
• Bus jenis baru
• Jenis bus sistem yang benar-benar baru, yang pada versi
pertama akan bekerja pada 200 MHz.
Perkembangan Prosesor
Generasi ke 8
• Intel Core 2 duo = CONROE, CONROE XE
• AMD Athlon 64
• Pentium 4 Prescott
Arithmatic and Logic Unit
(ALU)


Tugas utama dari ALU adalah melakukan
operasi-operasi
perhitungan
(aritmatika)
seperti pengurangan, penjumlahan, pengalian
dan pembagian.
Tugas lain dari ALU adalah melakukan
keputusan dari operasi logika (perbandingan
dua
buah
elemen
logika)
dengan
menggunakan operator logika, yaitu =, <>, <,
>, <=, >=.
Register

Register adalah simpanan kecil / memori dalam
CPU yang mempunyai kecepatan sangat tinggi
5-10 kali 5 sampai 10 kali dibandingkan memori
utama. Untuk menyimpan instruksi dan data
yang sedang diproses oleh CPU, sedang
instruksi-instruksi dan data lainnya yang
menunggu giliran untuk diproses masih
disimpan di memori utama.
Memori

Internal Memori


Internal Memori idealnya :



Cepat, mahal, volatile => dekat ke CPU
High capacity, lebih besar dibandingkan register.
(untuk menyimpan instruksi data)
Speed == processor
Kendala



Kapasitas >> speed<<
Processor speed >>>> IM
IM dipercepat cost/bit >>>
Main Memory

Main memory merupakan simpanan yang
kapasitasnya Main memory dibagi menjadi 2
(dua) macam : RAM dan ROM. Selain itu
terdapat pula memori yang disebut dengan
cache memory.
Memori


Jenis IM : RAM, ROM, PROM,EPROM,
EEPROM, EAROM
RAM




DRAM: Dynamic RAM harus di-refresh setiap
beberapa milisecond agar isinya tidak hilang.
SRAM: Static RAM tidak perlu refresh daya, Access
time lebih cepat,Lebih mahal
Bahan = magnetic core dan semokonduktor
Kecepatan akses ~ 100 ns
Memori

Cache




Antarmuka CPU dengan IM
Lebih kecil dan lebih cepat dibandingkan dengan
IM
Menyimpan current info dari IM unutk dieksekusi
Akses


Hit = akses pada item didalam cache
Miss = akses pada item diluar cache
RAM (Random Access Memory)

RAM adalah jenis memori yang isinya dapat
diganti-ganti selama komputer dihidupkan
dan mempunyai sifat bisa mengingat data /
program selama terdapat arus listrik
(komputer hidup). Sifat ini disebut volatile.
Non-Volatile
Volatile
DRAM(stored on
memory modules)
DIP -16 pin Dram
ROM
PROM
EPROM
EEPROM
Flash Memory
SIPP-30 pin FPRAM
SIMM-30 pin
FPRAM
SIMM-72pin EDO
DRAM
DIMM-168 pin
SDRAM
RIMM-184 pin
RDRAM
DIMM-184 pin DDR
SDRAM
DIMM-240 pin
DDR2 / DDR3
SDRAM
SODIMM
SRAM (Internal
Memory Cache-CPU)
Memori
Semikonduktor
Memori
Secara Serial
( REGISTER )
Memori
Hanya dibaca
(ROM)
Memori
Baca - Tulis
( RAM )
Statik RAM
( SRAM )
Dinamis RAM
( DRAM )
ROM
ROM
dapat diprogram
Dapat Dihapus - Diprogram
EPROM
EEPROM
EAPROM
DIP
SIPP
SIMM (30 pin)
SIMM (72 pin)
DIMM (168 pin)
DDR DIMM (184 Pin)
RAM
SRAM
SIMM
DIMM
SDRAM
• SRAM digunakan sebagai
Cache dan trletak didalam
prosesor
• SRAM Holds Data as Long as
the RAM has Power.
RIMM
RDRAM
(RAMBUS)
DRAM
SDRAM II
(DDR,DDR
2,DDR3)
• DRAM loses data rapidly and
memory controller must
refresh often( Several
Thousand Times)
Struktur RAM :
Struktur RAM dibagi menjadi empat bagian utama, yaitu :
• Input Storage, digunakan untuk menampung input yang dimasukkan
melalui alat input.
• Program Storage, digunakan untuk menyimpan semua instruksiinstruksi program yang akan diakses.
• Working storage, digunakan untuk menyimpan data yang akan diolah
dan menyimpan hasil pengolahan.
• Output Storage, digunakan untuk menampung hasil akhir dari
pengolahan data yang akan ditampilkan ke alat output.
instruksi
Input Storage
data
Program
Storage
Working Storage
Output Storage
Tipe Modul RAM
A. SIMM (Single Inline Memory Module)
Memori SIMM 30 pin untuk kegunaan PC zaman 80286 sehingga
80486 dan beroperasi pada 16 bit. Contoh : DRAM (dynamic RAM)
dan EDO RAM (extended data-out RAM).
Tipe Modul RAM
Memory 72 pin banyak digunakan untuk PC berasaskan Pentium
dan beroperasi pada 32 bit.
Tipe Modul RAM
B. DIMM format (Dual Inline Memory Module)
Berkapasitas 168 pin, kedua belah modul memori ini aktif, setiap
permukaan adalah 84 pin. Mensuport 64 bit penghantaran data.
Terdapat dalam dua kecepatan yaitu 100MHz (PC100) dan 133MHz
(PC133).
Contoh : SDRAM, SODIMM
Tipe Modul RAM
C. RIMM format (Rambus Inline Memory Module, also called RDRAM or DRD-RAM)
Berkapasitas 184 pin. Mensuport 64 bit penghantaran data. Terdapat
dalam dua kecepatan yaitu 100MHz (PC100) dan 133MHz (PC133).
Contoh : RDRAM
Beberapa tipe memory
EDO RAM
Beberapa tipe memory
SDRAM (Synchronous Dynamicc RAM)
Beberapa tipe memory
DDR SDRAM (Synchronous Dynamicc RAM)
•DDR 1 atau DDR
•DDR 2
•DDR 3
Beberapa tipe memory
RDRAM (Rambus Double RAM)
Beberapa tipe memory
SO DIMM
ROM (Read Only Memory)


ROM adalah jenis memori yang isinya tidak
hilang ketika tidak mendapat aliran listrik (nonvolatile) dan isinya hanya dapat dibaca.
Isi ROM sudah diisi oleh pabrik pembuatnya
berupa program-program pokok yang diperlukan
oleh Sistem Komputer, seperti program untuk
mengatur penampilan karakter di layar,
pengisian tombol kunci di keyboard dan
bootstrap program.
a.PROM (Progammable Read-Only-Memory)
Jika isi ROM ditentukan oleh vendor, PROM dijual dalam keadaan
kosong dan kemudian dapat diisi dengan program oleh pemakai.
Setelah diisi dengan program, isi PROM tak bisa dihapus.
Jadi: PROM hanya dapat
"ditulisi" satu kali saja.
b.EPROM (Erasable Programmable Read-Only-Memory)
Berbeda dengan PROM, isi EPROM dapat dihapus setelah diprogram.
Penghapusan dilakukan dengan menggunakan sinar ultraviolet.
c.EEPROM (Electrically Erasable Programmable ReadOnly0Memory)
EEPROM dapat menyimpan data secara permanen, tetapi isinya masih
bisa dihapus secara elektris melalui program. Salah satu jenis
EEPROM adalah Flash Memory. Flash Memory biasa digunakan pada
kamera digital, konsol video game, dan cip BIOS.
Flash memory


PC Card untuk laptop
Lainnya untuk digital
camera dan devices
handhelds
Cache Memory



Cache Memory adalah memori yang memiliki
kecepatan sangat tinggi yang digunakan
sebagai perantara antara RAM dan CPU.
Memori ini digunakan untuk menjembatani
perbedaan kecepatan CPU yang sangat tinggi
dengan kecepatan RAM yang jauh lebih rendah.
Ada tiga tingkat memori cache yang L1, L2, dan
L3.
• Memori cache tingkat 1 (L1) memori cache terletak di prosesor
(internal cache). Cache ini memiliki ukuran memori yang paling tinggi
price.Growing kecepatan akses dan paling mahal mulai dari 8kB, 64KB
dan 128kB.
• Cache tingkat 2 (L2) memiliki kapasitas yang lebih besar mulai dari
256KB ke 2MB. Namun L2 cache memiliki kecepatan lebih rendah dari
L1 cache. L2 cache terletak terpisah dengan prosesor atau disebut
cache eksternal.
• Cache tingkat 3 (L3) hanya dipegang oleh prosesor yang memiliki lebih
dari satu unit tersebut dualcore dan quadcore. Fungsinya adalah untuk
mengontrol data yang masuk dari L2 cache masing-masing inti
prosesor.
Coprocessor


Coprocessor = computer processor yang
digunakan unutk membantu processor
utama, biasanya menangani proses khusus
seperti perhitungan matematik dan
pengaturan graphis.
Dulunya coprocessor digunakan pada
mainframe untuk melakukan operasi khusus
seperti floating points operasi dan mengatur
input/output device.
Kinerja Komputer

Kecepatan proses :





Clock : Hertz
Siklus mesin :Fetch, decode, execute
MIPS (Millions of Instructions Per Second)
MFLOATS (Millions of Floating point Per Second)
Kinerja= 1 / Waktu Eksekusi
Clock Cycle



Siklus clock dihasilkan dari sebuah crystal yang
secara terus menerus mengeluarkan sinyal 0
dan 1ke processor
“Clock Rate” sering dihubungkan dengan
kecepata processor, namun “clock rate” tidak
dapat dijadikan acuan untuk membandingkan
processor dari “merk” yang berbeda
Satuan clock adalah Hertz : 800 MHz berarti
komputer menghasilkan 800 juta clock cycle
setiap detik
Siklus Mesin

Fetch


Decode




Menerjemahkan kode operasi (opcode) dari instruksi yang
diambil
Execute


Mengambil instruksi dari memori kedalam register instruksi
Menjalankan instruksi dengan mengontrol seluruh register dan
processor
Instruction time : waktu instruksi diambil dari memory
unutk dipindahkan ke register instruksi.
Execution time : waktu untuk mengeksekusi satu
instruksi
Run time : Waktu menjalankan suatu program
Peningkatan Kecepatan

Pipeline

Proses pelaksanaa instruksi seperti ban berjalan
Fetch
Decode Execute
Fetch
Decode Execute
Fetch

Decode Execute
Parallel processing

Menggunakan lebih dari 1 processor ( dual-core)
Perancangan Hardware

Perangkat Lunak yang digunakan :



Proses : design, anaysis, syntesis
Implemantasi : FPGA (Fields Programmable
Grid Array)


VHDL (Very High Speed Integrated Circuit
Hardware Description Language), Verilog
An Altera FPGA with 20,000 cells.
Aplikasi : Embended system, robotic
Faktor Kecepatan Proses


Register = menyimpan instruksi selama proses berjalan,
ukuran sesuai dengan jumlah data yang dapat diproses
dalam saty waktu (Reg ukuran 32 bit berarti dapat
memproses 4 byte data dalam satuan waktu
RAM = semakin besar RAM maka semakin banyak data
yang disimpan sehingga akses ke data lebih cepat
(dibandingkan dengan mengakses ke Secondary
Storage). Jika ukuran aplikasi besar dan tidak cukup
untuk diload sekalian ke dalam memori maka dilakukan
proses segmentasi dan swapping (pemindahan data dari
memory ke storage)
Faktor Kecepatan Proses



CPU clock = semakin tinggi clock CPU maka
semakin cepat / semakin banyak perintah yang
dapat dieksekusi
Bus / datapath = menentukan besarnya data
yang dapat ditransmisikan antara CPU dan
device yang lain. ( seperti jalan raya)
Cache memory = semakin cepat, dan besar
cache maka proses akan menjadi lebih cepat
Faktor Kecepatan Proses
Mengukur Kinerja CPU

Each successive generation of CPU might be
designed to achieve some of these goals:








higher performance levels of a single program or
thread
higher throughput levels of multiple programs/threads
less power consumption for the same performance
level
lower cost for the same performance level
smaller die-area to allow higher levels of integration
within one VLSI chip (multiple CPUs or other
components)
greater connectivity to build larger, more parallel
systems
more specialization to aid in specific targeted markets
Kinerja CPU dapat diukur dengan
menggunakan program benchmark (SPECint
and SPECfp )
Motherboard

Papan sirkuit yang berfungsi sebagai
pengatur antar muka (penghubung)
komponen pembangun CPU.
This is the front and back of the
prototype of the first IBM PC
motherboard in 1981.
modern ASRock main board - KT400A chipset
Motherboard :bridge


Untuk mengatur
komunikasi antar
komponen maka
motherboard dilengkapi
dengan chipset.
Ada 2 buah chipset pada
motherboarth :


Northbridge
Southbridge
Motherboard :bridge


Southbridge (I/O Controller Hub) : bertugas
untuk menangani hubungan dengan I/O
device. Tidak terhubung langsung dengan
CPU
Northbridge ( Memory Controller Hub) :
berfungsi menangani komunikasi antara
CPU, RAM,AGP Port, PCI Express dan
southbridge
Expansion Slot and Port

Pada umumnya setiap PC akan dilengkapi
dengan Port yang digunakan untuk
menghubungkan PC dengan External Device
(keyboard, mouse, speaker, printer).

Serial Port = mentransmisikan 1 bit data dalam satu
waktu


COM1,COM2 => mouse, modem
Parrarel Port = mentrasmisikan 1 byte data dalam
satu waktu

LPT1,LPT2 =>printer
Expansion Slot and Port

Ports
Specialized ports





Universal Serial Bus (USB port)
FireWire (IEEE 1394 )
SCSI : Small Computer System Interface
MIDI : Musical instrument Digital Interface
Game port
Expansion slots
Slot untuk menerima kartu perluasan (expansion)
 ISA : Industry Standard Achitecture, a relatively low
speed interface primarily used for sound cards and
modems; runs at approx. 8MHz.
 EISA : Extended ISA
 PCI: Peripheral Component Interconnect, a high
speed interface for video cards, sound cards, network
interface cards, and modems; runs at 33MHz.
 AGP: Accelerated Graphics Port, - a high speed
interface for video cards; runs at 1X (66MHz), 2X
(133MHz), or 4X (266MHz).
USB
FireWire





A high-speed serial bus
that allows for the
connection of up to 63
devices.
It is widely used for
downloading video from
digital camcorders to
the computer.
Also known as the IEEE
1394 standard,
400 Mbits/sec transfer
rates
distance of 4.5 meters
between devices.
Catu daya

Power supply:



Voltage Stabilizer


Mengubah AC ke DC
BIasanya disediakan bersama dengan casing
menjaga stabilitas tegangan listrik
Uninterruptable Power Supply (UPS):


Dumb
Smart: berinteraksi dengan komputer