minggu7.

ARSITEKTUR DAN ORGANISASI KOMPUTER
Arsitektur Komputer :
Atribut-atribut sebuah sistem yang tampak (visible) bagi seorang pemrogram yang
berdampak langsung dengan eksekusi logis sebuah program.
 Set instruksi, jumlah bit yang digunakan untuk representasi data, mekanisme inputoutput.
 Keluarga Intel x86 memiliki arsitektur dasar yang sama
 Keluarga IBM System/370 memiliki arsitektur dasar yang sama
Organisasi Komputer :
Bagaimana fitur-fitur diimplementasikan.
Berhubungan dengan sumber daya computer secara fisikal dan berkaitan dengan
organisasinya, pengintegrasiannya ke dalam sistem fungsional, kontrol komunikasi dan
aliran data di antara mereka.
 Sinyal control, interface, teknologi memori
 Organisasi berbeda diantara masing-masing versi
STRUKTUR DAN FUNGSI
Struktur adalah cara dimana komponen-komponen terkait satu sama lain.
Program disimpan dalam memori utama yang berhadapan langsung dengan perangkat
input/output melalui central processing unit (CPU).
CENTRAL PROCESSING UNIT (CPU)
Arsitektur dasar mesin tipe von neumann menjadi kerangka referensi pada komputer digital
umum (general-purpose) modern. 3 bagian fundamental tersebut adalah:
1. Unit pengolahan pusat (CPU)
2. Unit masukan/keluaran (I/O)
3. Unit memori
Sebuah mesin tipe von Neumann
Program disimpan dalam unit memori utama yang berhadapan dengan piranti I/O melalui
CPU. CPU membaca dari atau menulis ke memori, dengan mengirimkan alamat word ke
unit memori melalui bus address kemudian menerima atau mengirimkan data melalui bus
data. Data dipertukarkan antara CPU dan Unit I/O juga dengan menggunakan bus data.
Operasi disinkronisasikan oleh dua bus control dengan sinyal kendali yang dikirimkan oleh
CPU dan sinyal acknowledgment serta sinyal interupsi yang diterima oleh CPU.
Eksekusi program yang telah tersimpan secara logis adalah sebagai berikut:
1. CPU mem-fetch instruksi berikutnya dari memori
2. CPU men-decode instruksi
3. Berdasarkan instruksi, CPU mengeluarkan sinyal kendali untuk mem-fetch operand
lainnya jika diperlukan dan kemudian akan melaksanakan salah satu tindakan
berikut:
(a) Melakukan operasi aritmatika atau logika
(b) Menyimpan sebuah hasil ke dalam memori
(c) Membaca sebuah hasil dari atau menuliskan hasil ke piranti I/O.
4. CPU kembali ke langkah pertama dan melanjutkan proses hingga program
diberhentikan
REGISTER
Menyimpan informasi sementara yang diperlukan untuk melaksanakan sebuah instruksi atau
kumpulan instruksi (program).
KUMPULAN REGISTER
Register dari sebuah komputer secara kolektif disebut kumpulan register (register set).
Diagram Blok Unit Pengolahan Pusat
Beberapa register mungkin mempunyai jenis yang sama, sedangkan yang lainnya mungkin
berbeda. Namun, beberapa register berlaku umum pada hampir semua komputer umum.
 Register Program Counter (PC)
 Register Instruksi (IR)
 Register umum (General Purpose)
o PSW (Program Status Word)
o MAR (Memory Address Register)
o MBR (Memory Buffer Register)
o Accumulator
o Register flag
ARITHMETIC AND LOGIC UNIT (ALU)
Ide mengenai satu adder umum yang mampu menambahkan dua register bersama-sama dan
menyimpan hasilnya dalam register lainnya merupakan prinsip yang mendasar pada ALU.
Sehingga ALU didefinisikan sebagai sebuah unit yang berisi sirkuit untuk menjalankan
sekumpulan operasi mikro aritmatika dan logika.
Fungsi Aritmatika pada sebuah ALU biasanya mencakup integer, floating-point (real) dan
desimal berkode biner. Disini operasi yang terjadi adalah penambahan, pengurangan,
perkalian dan pembagian.
Fungsi Logika pada ALU lebih sederhana. Untuk segala operasi logika yang ingin
diterapkan, maka hanya perlu memuat sejumlah n gerbang logika tertentu untuk operasi
tersebut (satu untuk setiap pasangan bit input).
Selain itu pula ALU dapat digunakan sebagai Pergeseran, dengan menerapkan sirkuit geser
kombinasional yang dikenal sebagai skalar posisi. Karena kita ingin menjalankan pergeseran
bersamaan dengan fungsi aritmatika atau logika, seperti pada perkalian atau pengepakan
string, maka akan lebih efisien untuk men-set penggeser diluar ALU. Dengan cara ini dapat
ditambahkan dua angka dan menggeser seluruh hasil dalam satu langkah daripada
meneruskan hasilnya ke input.
ALU:
Menggunakan nilai-nilai yang tersimpan dalam kumpulan register untuk
melakukan operasi aritmatika dan logika.
CONTROL LOGIC UNIT (CLU)
CLU pada komputer memasukkan informasi tentang instruksi dan mengeluarkan baris
kendali yang diperlukan untuk mengaktifkan operasi-mikro yang semestinya. CLU
terbentuk atas sebuah prosesor instruksi (IP atau instruction processor) yang berfungsi untuk
mengendalikan fetch, perhitungan alamat dan siklus interupsi, kemudian prosesor aritmatika
(AP atau arithmatic processor) yang berfungsi untuk mengendalikan siklus eksekusi bagi
operasi aritmatika dan logika.
Control unit: mengendalikan sistem dengan cara
 Mengarahkan transfer antara register, ALU ataupun memori lainnya.
 Memerintahkan ALU ke operasi yang akan dijalankan
Fungsi adalah operasi dari suatu komponen sebagai bagian dari struktur.
Fungsi dari sebuah computer:
 Perpindahan data, contoh: keyboard to screen
 Penyimpanan data, contoh: Internet download to disk
 Pemrosesan data dari/ke storage, contoh: updating a document
 Pemrosesan data dari storage ke I/O, contoh: printing a document
 Kontrol
PERKEMBANGAN SEJARAH KOMPUTER
Generasi ke-0  Mechanical Computers
Abacus, yang muncul sekitar 4000 tahun sebelum
masehi. Disusun atas lempengan tipis dari batu
dengan batu koral yang dikaitkan pada kawat.
1642. Blaise Pascal menemukan kalkulator roda
numerik (numerical wheel calculator) yang
dinamakan Pascaline, menggunakan delapan roda
putar bergerigi untuk menjumlahkan bilangan hingga
delapan digit.
1821. Awal mula komputer yang sebenarnya
dibentuk oleh seorang profesor matematika Inggris,
Charles Babbage yang menciptakan mesin komputasi
penyelesaian persamaan differensial yang terdiri dari
sekitar 50.000 komponen. Desain dasar dari
Analytical Engine menggunakan kartu-kartu
perforasi (berlubang-lubang) yang berisi instruksi
operasi bagi mesin tersebut
1934. John V. Atanasoff dan Clifford
Berry mencoba membuat komputer elektrik
yang menerapkan aljabar Boolean pada
sirkuit elektrik. Pendekatan ini didasarkan
pada hasil kerja George Boole (1815-1864)
berupa sistem biner aljabar, yang
menyatakan bahwa setiap persamaan
matematik dapat dinyatakan sebagai benar
atau salah.
Generasi pertama  Vacuum Tubes (1943 – 1956)
Karakteristik Komputer Generasi Pertama:
1. Penggunaan tabung vakum dalam sirkuit elektronik dan mercury delay lines sebagai
memory.
2. Drum Magnetik sebagai media penyimpan internal utama.
3. Kapasitas penyimpanan utama yang terbatas (1000 – 4000 bytes)
4. Pemrograman bahasa symbol tingkat rendah.
5. Problem panas dan pemeliharaan.
6. Aplikasi : perhitungan sains, pemrosesan payroll, penyimpanan record.
7. Waktu siklus : milidetik
8. Kecepatan pemrosesan : 2000 instruksi per detik.
Generasi kedua  Transistors (1957 – 1964)
Karakteristik komputer generasi kedua:
1. Penggunaan transistor untuk operasi internal.
2. Magnetic core sebagai media penyimpan internal utama.
3. Mempunyai kapasitas penyimpanan lebih banyak (4K – 32K)
4. I/O lebih cepat, orientasi pita
5. Bahasa pemrograman tingkat tinggi (Cobol, Fortran, Algol)
6. Penurunan panas.
7. Waktu siklus mikrodetik
8. Kecepatan pemrosesan : 1 juta instruksi per detik (mips)
Generasi ketiga  Integrated Circuits (1965 – 1971)
Karakteristik komputer generasi ketiga:
1. Menggunakan sirkuit terintegrasi.
2. Magnetic core dan penyimpanan utama yang padat (32K – 3 Mbyte)
3. Lebih fleksibel dengan I/0 ; berorientasi disk.
4. Ukuran lebih kecil, unjuk kerja lebih baik dan handal.
5. Penggunaan bahasa pemrograman tingkat tinggi lebih luas.
6. Muncul komputer mini.
7. Pemrosesan jarak jauh dan time sharing melalui jaringan komunikasi.
8. Tersedianya perangkat lunak sistem operasi untuk mengontrol I/O.
9. Waktu siklus ; nano detik
10. kecepatan pemrosesan ; 10 mips.
Generasi keempat  Very Large Scale Integration (1972 – 1989)
Karakteristik komputer generasi ke empat:
1. Menggunaan large scale integrated circuit.
2. Peningkatan kapasitas penyimpanan (lebih 3 Mbyte) dan kecepatan.
3. Dukungan dari bahasa pemrograman yang lebih kompleks.
4. Perangkat I/O semakin meningkat sehingga mendukung peripheral lainnya.
5. Penggunaan minikomputer, mikroprosessor, dan mikrokomputer.
6. Aplikasi ; simulasi model matematika, komunikasi data.
7. Kecepatan pemrosesan ; 100 mips sampai 1 bips
Perkembangan komputer digital