File

William Stallings
Computer Organization
and Architecture
Pertemuan 2
Evolusi Komputer dan Ujuk
kerja/Performance
Evolusi Komputer
 Ditandai oleh pertambahan kecepatan prosessor,
pengurangan ukuran, penambahan kapasitas memory
dan penambahan kecepatan I/O.
 Perkembangan karena pengecilan ukuran prossesor
yang dinamakan microprocessor.
 Masalah yang timbul adalah ketidak seimbangan
kemajuan antara element komputer, contoh: kecepatan
memory tidak secepat processornya.
Sejarah Singkat Komputer
 Generasi pertama : Tabung (vacum tube)
ENIAC - background
 Electronic Numerical Integrator And Computer
 Pengawasan oleh Eckert and Mauchly
 University of Pennsylvania
 Menghitung Lintasan senjata :Trajectory tables for
weapons
 Mulai tahun 1943
 Selesai tahun 1946
Terlambat untuk dipakai perang
 Digunakan sampai 1955
ENIAC
ENIAC - details
 Decimal (not binary)
 20 accumulators of 10 digits
 Programmed secara manual dengan switches
 18,000 tabung (vacuum tubes)
 30 tons berat
 15,000 square feet
 140 kW kosumsi listrik
 5,000 pejumlahan per detik
Von Neumann/Turing
 Konsep “Stored Program”
 Main memory menyimpan programs dan data
 ALU beroperasi pada data biner
 Control unit menterjemahkan instruksi dari memory dan
kemudian meng-eksekusinya.
 Input and output peralatan dioperasikan oleh control
unit
 Princeton Institute for Advanced Studies (IAS)
 Selesai pada tahun 1952
Struktur Mesin dari von
Nuemann
Arithmetic and Logic Unit
Input
Output
Equipment
Main
Memory
Program Control Unit
IAS - details
 Memory 1000 x 40 bit words
Binary number
2 x 20 bit instructions
 Set of registers (storage in CPU)
Memory Buffer Register
Memory Address Register
Instruction Register
Instruction Buffer Register
Program Counter
Accumulator
Multiplier Quotient
Structure of IAS - detail
Central Processing Unit
Arithmetic and Logic Unit
Accumulator
MQ
Arithmetic & Logic Circuits
MBR
Input
Output
Equipment
Instructions
Main
& Data
Memory
PC
IBR
MAR
IR
Control
Circuits
Program Control Unit
Address
Commercial Computers
 1947 - Eckert-Mauchly Computer Corporation
 UNIVAC I (Universal Automatic Computer)
 Digunakan oleh Biro Perhitungan Sensus 1950
Amerika.
 Became part of Sperry-Rand Corporation
 Late 1950s - UNIVAC II
Faster
More memory
UNIVAC I
Universal Automatic Computer
 UNIVAC I menggunakan 5.200
vacuum tubes
 Berat 29,000 pounds (13 tons)
 Kosumsi listrik 125 kW
 Performansi kira-kira 1.905
operations per detik
 Jalan dalam clock 2.25 MHz.
 Tempat tersediri (i.e. the
processor dan memory unit) was
4.3 m x 2.4 m x 2.6 m high.
 Sistem yang lengkap
membutuhkan ruang lebih dari
35.5 m² .
IBM
Punched-card processing equipment
1953 - the 701


IBM’s stored program komputer pertama
Perhitungan Scientific
1955 - the 702

Aplikasi Business
Lead to 700/7000 series
IBM 701
 Mesin computer IBM
pertama large-scale
electronic computer yg
dibuat masal secara
kuantitas.
 IBM's first commercially
available scientific computer;
 The first IBM machine in
which programs were stored
in an internal, addressable,
electronic memory;
IBM 705 (1954)
 The IBM 705 Electronic Data
Processing Machine diperkenalkan
pada October 1954. The 705
merupakan kelanjutan dari IBM
702.
 The 705 menggunakan magnetic
core memory yg dapat
menyimpan 20,000 characters,
dua kali lipat dibanding IBM 702.
 The 705 model III (September
1957) adalah mesin IBM terakhir
yang menggunakan large-scale
vacuum tube .
Generasi Kedua Komputer
 Generasi ini ditandai perubahan dibidang electronic.
 Transistor menggantikan lampu tabung (vacum tube).
 Transistor adalah komponen “solid state”.
Transistors
Mengantikan tabung radio(vacuum tubes)
Lebih kecil
Lebih Murah
Sedikit mengeluarkan panas.
Kompenen Solid State
Terbuat dari Silicon (Sand)
Ditemukan tahun 1947 laboratorium Bell Oleh
William Shockley et al.
Transistor Based Computers
Mesin Generation Kedua
NCR & RCA memproduksi mesin transistor kecil.
IBM 7000
DEC - 1957

Produced PDP-1
PDP-1
Generasi Ketiga Komputer-IC
 Satu komponen transistor disebut “komponen diskrit”.
 1958 Penemuan revolusi elektronik yang memulai era
mikro-electronic dari IC –Integrated Circuit.
 IC berisi banyak transistor dalan satu tempat yg kecil.
Generasi Ketiga Komputer-IC
 1959 - Jack Kilby of Texas Instruments mematenkan
integrated circuit pertama pada Feb. 1959; Kilby
menggunakan germanium IC pertaman bulan Oct. 1958;
 Produk komersial pertama menggunakan IC adalah alat
bantu pendengaran Dec. 1963;
 General Instrument made LSI chip (100+ components)
for Hammond organs 1968
Microelectronics
 Secara bahasa berarti - “elektronik kecil”
 Sebuah komputer dibuat dari sejumlah gate
elektronik,sel memori yang saling terhubung.
 Ini semua bisa dibuat dalam sebuah semiconductor.
 e.g. silicon wafer
Generasi Keempat Komputer
Microprosessor
 1971 - Gilbert Hyatt at Micro Computer Co. mepatentkan
microprocessor; Ted Hoff di Intel pd bulan February
memperkenalkan 4-bit 4004, a VSLI of 2300
components, digunakan untuk perusahaan jepang
Busicom untuk membuat satu chip sebuah calculator;
 1972 - Intel membuat 8-bit microprocessors 8008 and
8080
Generasi Komputer
 1. Vacuum tube - 1946-1957
 2. Transistor - 1958-1964
 3. Small scale integration (SSI)- 1965

Up to 100 devices dalam sebuah chip
 Medium scale integration (MSI)- 1971

100-3,000 devices dalam sebuah chip
 4. Large scale integration (LSI)- 1971-1977

3,000 - 100,000 devices dalam sebuah chip
 5. Very large scale integration (VLSI) 1978-sekarang

100,000 - 100,000,000 devices dalam sebuah chip
 Ultra large scale integration (ULSI)

Lebih 100,000,000 devices dalam sebuah chip
Moore’s Law
 Penambahan kerapatan komponen di satu chip
 Gordon Moore – salah satu pendiri Intel
 Jumlah transistors di satu chip akan 2x lipat tiap tahun.
 Sejak 1970’s perkembangan sedikit melambat
Jumlah dari transistors 2x lipat tiap18 months
Moore’s Law
 Kerapatan yang tinggi bisa berarti hubungan listrik yang
lebih pendek yang berarti akan meninggikan perfomansi.
 Ukuran yang kecil menambah flesibilitas.
 Mengurangi power(sumbar daya) dan persyaratan
pendinginan.
 Lebih sedikit sambungan akan menambah kehandalan.
Perkembangan CPU (Jumlah
Transistor)
IBM 360 series-1964
 Menggantikan (& tidak
compatible dengan) serie
7000
 Komputer pertama yang
dirancang sistem komputer
“family” (akrsitektur sama
dgn penerusnya).
IBM 360 series-1964
Sistem komputer “family” (akrsitektur sama dgn
penerusnya).
Instruksi set sama atau identik
Sistem Operasi yg sama atau identik
Penambahan kecepatan
Penambahan jumlah port I/O (contoh: terminal lebih
banyak)
Ukuran memori bertambah
Mengurangi Biaya
Multiplexed switch structure
DEC PDP-8
1964
First minicomputer (after miniskirt!)
Did not need air conditioned room
Small enough to sit on a lab bench
$16,000
$100k+ for IBM 360
Embedded applications & OEM
BUS STRUCTURE
PDP-8
DEC - PDP-8 Bus Structure
Console
Controller
CPU
Main Memory
OMNIBUS
I/O
Module
I/O
Module
Memory
Memori Magnetic Core
Atau disebut juga memori ferrite-core, adalah bentuk awal dari
memori komputer. Menggunakan keramik magnet kecil
berbentuk ring, core ini menyimpan informasi melalui polaritas
medan magnit yg terkandungya. Disebut memori core atau core
saja
Semiconductor Memory
 Technolgi yang sama untuk processor
dapat digunakan untuk Memory.
 1970 Fairchild
 Non-destructive read-”pembacaaan data
tidak akan menhapus data”
 Jauh lebih cepat dari “core”
 Kapasitas akan mendekati dua kali lebih
besar setiap tahunnya.
Intel
 1971 - 4004

Microprocessor pertama

Semua kompone CPU terdapat pada satu kepingan
(chip)

4 bit
 Followed in 1972 by 8008

8 bit

Keduanya disrancang untuk aplikasi tertentu.
 1974 - 8080

Microprosessor general purpose pertama dari Intel.
Speeding it up
Pipelining
On board cache
On board L1 & L2 cache
Prediksi Percabangan
Data flow analysis
Speculative execution
Ketidakseusaian Unjuk Kerja
Performance Mismatch
Kecepatan Processor bertambah
Kapasitas Memory bertambah
Kecepatan Memory speed tertinggal jauh
dibelakang kecepatan processor.
DRAM and Processor
Characteristics
Trends dalam penggunaan
DRAM
Solusi Solutions
 Tambahkan jumlah bit yang dapat diretrieve sekaligus. I
Dengan cara membuat DRAM “lebih lebar” dibanding
lebih “dalam”.
 Ubah interface DRAM
Menggunakan Cache
 Kurangi frekuensi akses ke memory
Dengan membuat cache yg lebih kompleks dan
cache dalam chip
 Tambahkan badwidth interconnection
High speed buses
Hierarchy of buses
Review
ENIAC
EDVAC
IAS
UNIVAC
IBM
TRANSISTOR
MICROPROSESOR
2ACD857A