Overview of basics
advertisement
Abdul Rouf Organisasi dan Arsitektur Komputer : Perancangan Kinerja (William Stallings) Chapter 2 Evolusi dan Kinerja Komputer 1 PERKEMBANGAN SEJARAH KOMPUTER Abdul Rouf 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. 2 Abdul Rouf MESIN KOMPUTASI PERTAMA 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 3 Abdul Rouf SIRKUIT ELEKTRIK 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 (18151864) berupa sistem biner aljabar, yang menyatakan bahwa setiap persamaan matematik dapat dinyatakan sebagai benar atau salah. 4 Abdul Rouf ENIAC Electronic Numerical Integrator And Computer Eckert and Mauchly University of Pennsylvania Tabel Lintasan peluru Mulai dibuat 1943 Selesai 1946 Terlambat untuk digunakan dlm PD-II Dipakai sampai 1955 5 Abdul Rouf ENIAC - details Menggunakan sistem Decimal (bukan binary) Memiliki 20 accumulator untuk 10 digits Diprogram secara manual melalui sakelar Berisi 18,000 vacuum tubes Berat 30 tons Luas 15,000 square feet Daya 140 kW Kecepatan: 5,000 penambahan per detik 6 Abdul Rouf von Neumann/Turing Konsep: Stored Program Computer Main memory: menyimpan program dan data ALU: mengerjakan operasi data biner Control unit: interpretasi instruksi dari memory dan meng-eksekusi Peratan Input/output dikendailkan oleh control unit Princeton Institute for Advanced Studies IAS Selesai dibuat 1952 7 Abdul Rouf Structure Mesin von Nuemann Arithmetic and Logic Unit Input Output Equipment Main Memory Program Control Unit 8 Abdul Rouf IAS - details Kapasitas memori: 1000 x 40 bit words Menggunakan sistem bilangan Biner Panjang instruksi 20 bit ( 1 word = 2 instruksi ) Register-register dalam CPU MBR (Memory Buffer Register) MAR (Memory Address Register) IR (Instruction Register) IBR (Instruction Buffer Register) PC (Program Counter) AC (Accumulator) MQ (Multiplier Quotient) 9 Abdul Rouf Structure detail IAS Central Processing Unit Arithmetic and Logic Unit Accumulator MQ Arithmetic & Logic Circuits MBR Input Output Equipment Instructions & Data Program Control Unit IBR Main Memory PC MAR IR Control Circuits Address 10 Abdul Rouf Komputer Komersial 1947 - Eckert-Mauchly Computer Corporation UNIVAC I (Universal Automatic Computer) Untuk kalkulasi sensus 1950 oleh US Bureau of Census Menjadi divisi dari Sperry-Rand Corporation UNIVAC II dipasarkan akhir th. 1950-an Lebih cepat Kapasitas memori lebih besar 11 Abdul Rouf IBM Pabrik peralatan Punched-card 1953 – IBM-701 Komputer pertama IBM (stored program computer) Untuk keperluan aplikasi Scientific 1955 – IBM- 702 Untuk applikasi bisnis Merupakan awal dari seri 700/7000 yang membuat IBM menjadi pabrik komputer yang dominan 12 Abdul Rouf Transistor Menggantikan vacuum tubes Lebih kecil Lebih murah Disipasi panas sedikit Merupakan komponen Solid State Dibuat dari Silicon (Sand) Ditemukan pada th 1947 di laboratorium Bell Oleh William Shockley dkk. 13 Abdul Rouf Komputer berbasisTransistor Mesin generasi II NCR & RCA menghasilkan small transistor machines IBM 7000 DEC - 1957 Membuat PDP-1 14 Abdul Rouf Microelectronics Secara harafiah berarti “electronika kecil” Sebuah computer dibuat dari gerbang logika (gate), sel memori dan interkoneksi Sejumlah gate dikemas dalam satu keping semikonduktor silicon wafer 15 Abdul Rouf Generasi Komputer 1946-1957 : Vacuum tube 1958-1964 : Transistor 1965-1971 : SSI - Small scale integration Up to 100 devices on a chip 1971 : MSI - Medium scale integration ( 100-3,000 devices on a chip 1971-1977 : LSI - Large scale integration 3,000 - 100,000 devices on a chip 1978- : VLSI - Very large scale integration 100,000 - 100,000,000 devices on a chip Ultra large scale integration Over 100,000,000 devices on a chip 16 Generasi Komputer (G-1 Vacuum Tubes (1943 – 1956)) Abdul Rouf Karakteristik Komputer Generasi Pertama: Penggunaan tabung vakum dalam sirkuit elektronik dan mercury delay lines sebagai memory. Drum Magnetik sebagai media penyimpan internal utama. Kapasitas penyimpanan utama yang terbatas (1000 – 4000 bytes) Pemrograman bahasa symbol tingkat rendah. Problem panas dan pemeliharaan. Aplikasi : perhitungan sains, pemrosesan payroll, penyimpanan record. Waktu siklus : milidetik 17 Kecepatan pemrosesan : 2000 instruksi per detik. Generasi Komputer (G-2 Transistors (1957 – 1964)) Abdul Rouf Karakteristik komputer generasi kedua: Penggunaan transistor untuk operasi internal. Magnetic core sebagai media penyimpan internal utama. Mempunyai kapasitas penyimpanan lebih banyak (4K – 32K) I/O lebih cepat, orientasi pita Bahasa pemrograman tingkat tinggi (Cobol, Fortran, Algol) Penurunan panas. Waktu siklus mikrodetik Kecepatan pemrosesan : 1 juta instruksi per detik (mips) 18 Generasi Komputer (G-3 Integrated Circuits (1965 – 1971)) Abdul Rouf Karakteristik komputer generasi ketiga: Menggunakan sirkuit terintegrasi. Magnetic core dan penyimpanan utama yang padat (32K – 3 Mbyte) Lebih fleksibel dengan I/0 ; berorientasi disk. Ukuran lebih kecil, unjuk kerja lebih baik dan handal. Penggunaan bahasa pemrograman tingkat tinggi lebih luas. Muncul komputer mini. Pemrosesan jarak jauh dan time sharing melalui jaringan komunikasi. Tersedianya perangkat lunak sistem operasi untuk mengontrol I/O. Waktu siklus ; nano detik kecepatan pemrosesan ; 10 mips. 19 Generasi Komputer (G-4 Very Large Scale Integration (1972 – 1989)) Abdul Rouf Karakteristik komputer generasi ke empat: Menggunaan large scale integrated circuit. Peningkatan kapasitas penyimpanan (lebih 3 Mbyte) dan kecepatan. Dukungan dari bahasa pemrograman yang lebih kompleks. Perangkat I/O semakin meningkat sehingga mendukung peripheral lainnya. Penggunaan minikomputer, mikroprosessor, dan mikrokomputer. Aplikasi ; simulasi model matematika, komunikasi data. 20 Kecepatan pemrosesan ; 100 mips sampai 1 bips Abdul Rouf Perkembangan komputer digital 21 Abdul Rouf Perkembangan komputer digital (2) 22 Abdul Rouf Moore’s Law Gordon Moore - cofounder of Intel Meningkatkan kerapatan komponen dalam chip Jumlah transistors/chip meningkat 2 x lipat per tahun Sejak 1970 pengembangan agak lambat Jumlah transistors 2 x lipat setiap 18 bulan Harga suatu chip tetap / hampir tidak berubah Kerapatan tinggi berarti jalur pendek, menghasilkan kinerja yang meningkat Ukuran semakin kecil, flexibilitas meningkat Daya listrik lebih hemat, panas menurun Sambungan sedikit berarti semakin handal / reliable 23 Abdul Rouf Jumlah Transistor dalam CPU 24 Abdul Rouf IBM seri 360 1964 Pengganti seri 7000 (tidak kompatibel) Rancangan awal suatu “keluarga” komputer Memiliki set instruksi yang sama atau identik Menggunakan O/S yang sama atau identik Kecepatan meningkat Jumlah I/O ports bertambah (i.e. terminal tambah banyak) Kapasitas memori bertambah Harga meningkat 25 Abdul Rouf DEC PDP-8 1964 Minicomputer pertama Tidak mengharuskan ruangan ber-AC Ukurannya kecil Harga $16,000 $100k+ untuk IBM 360 Embedded applications & OEM Menggunakan BUS STRUCTURE 26 Abdul Rouf Struktur Bus pada DEC - PDP-8 Console Controller CPU Main Memory I/O Module I/O Module OMNIBUS 27 Abdul Rouf Memori Semiconductor 1970 Fairchild Ukuran kecil ( sebesar 1 sel core memory) Dapat menyimpan 256 bits Non-destructive read Lebih cepat dari core memory Kapasitas meningkat 2 x lipat setiap tahun 28 Abdul Rouf Intel 1971 - 4004 Microprocessor pertama, CPU dalam 1 chip, 4 bit 1972 - 8008 8 bit, Digunakan untuk aplikasi khusus 1974 - 8080 Microprocessor general purpose yang pertama dari Intel 1978 - 8086, 80286 1985 - 80386 1989 - 80486 29 Abdul Rouf Meningkatkan kecepatan Pipelining On board cache On board L1 & L2 cache Branch prediction Data flow analysis Speculative execution 30 Abdul Rouf Performance Mismatch Kecepatan Processor meningkat Kapasitas memory meningkat Kecepatan memory tertinggal dari prosesor 31 DRAM and Processor Characteristics Abdul Rouf 32 Abdul Rouf Trends in DRAM use 33 Abdul Rouf Solusi Meningkatkan jumlah bit per akses Mengubah interface DRAM Cache Mengurangi frekuensicy akses memory Cache yg lebih kompleks dan cache on chip Meningkatkan bandwidth interkoneksi Bus kecepatan tinggi - High speed buses Hierarchy of buses 34 Abdul Rouf Pentium CISC Menggunakan teknik-teknik superscalar Eksekusi instruksi secara parallel P6 : menggunakan: Brach prediction Data flow analisys Specultive execution P7 : menggunakan teknologi berbasis RISC 35 Abdul Rouf PowerPC Sistem RISC superscalar Hasil kerjasama IBM – Motorolla - Apple Diturunkan dari arsitektur POWER (IBM RS/6000) Keluarga PowerPC: 601: 603: 604: 620: 32-bit low-end desktop dan komputer portabel desktop dan low-end user 64-bit penuh, high-end user 36 Abdul Rouf Internet Resources http://www.intel.com/ Search for the Intel Museum http://www.ibm.com http://www.dec.com Charles Babbage Institute PowerPC Intel Developer Home 37
