No Slide Title - Direktori File UPI

Pengantar Teknologi Informasi
Ser i - 01
Dasar Teknol ogi Inf or masi
Pokok Bahasan
1.
2.
3.
4.
Penger t i an Teknol ogi Inf or masi
Pengel ompokkan e
T knol ogi Inf or masi
• e
T knol ogi Masukan
• Masi n e
P mr oses
• e
T knol ogi e
P nyi mpanan
• e
T knol ogi Kel uar an
• e
T knol ogi e
P r angkat Lunak
Komponen iS st em e
T knol ogi Inf or masi
Kl asi f i kasi iS st em e
T knol ogi Inf or masi
• Fungsi iS st em
• k
U ur an
• Kl i en e
S r ver
Ser i - 01
Penger t i an Teknol ogi Inf or masi
Teknol ogi Inf or masi :
Teknol ogi yang mer upakan gabungan dar i kemampuan H/ W
dan S/ W yang di t unj ang ol eh t eknol ogi komuni kasi .
Teknol ogi Komput er :
Teknol ogi yang t er kai t dengan si st em komput er bai k H/ W
maupun S/ W.
Si st em Komput er :
Mesi n ser baguna yang di kendal i kan ol eh pr ogr am
sehi ngga dapat mengol ah dat a menj adi i nf or masi .
Pokok Bahasan
Ser i - 01
Pr ogr am :
Sekumpul an i nst r uksi yang dapat di t er i ma ol eh
komput er unt uk suat u t ugas t er t ent u ber dasar kan
masukan dat a.
Dat a :
Masukan ment ah bagi komput er , dapat ber upa angka,
gambar , suar a, pol a, dan l ai n- l ai n.
Inf or masi :
Repr esent asi dat a yang memi l i ki makna sehi ngga
dapat di i nt er pr et asi .
Pokok Bahasan
Ser i - 01
Dat a
Teknol ogi Komuni kasi
iS st em
Komput er
Inf or mas
i
:
Model i nt er aksi yang l ebi h menekankan pada
i nt er aksi j ar ak j auh.
Pokok Bahasan
Ser i - 01
Bagi an- bagi an TI :
1.
Teknol ogi komuni kasi : Net wor k
2.
Teknol ogi masukan : keyboar d, mi c, kamer a, mouse,
sensor , scanner
3.
Teknol ogi kel uar an : CRT, pr i nt er , pl ot t er , LS
4.
Teknol ogi sof t war e : HLL, LLL, pr ogr am apl i kasi ,
i nst r uksi
5.
Teknol ogi peyi mpanan : ROM, RAM, di sk
6.
Teknol ogi pemr osesan : CPU, mi r opr osesor / pr osesor
Pokok Bahasan
Ser i - 01
Bagi an- bagi an iS st em TI :
1.
Har dwar e,
2.
Sof t war e,
3.
Br ai nwar e.
Ser i - 01
Kl asi f i kasi iS st em TI :
1.
Fungsi Si st em,
a. Embedden IT si st em : i mpl i si t pada pr oduk,
b. Dedi cat ed IT iS st em : ekspl i si t pada pr oduk,
c. Gener al Pur pose IT iS st em : mul t i f ungsi
2.
Ukur an
a. Mi cr ocomput er : -1 50 MFLO,P
b. Workstation : 50 – 50 MFLO,P
c. Mi ni comput er : -3 10 MFLO,P
d. Mai nf r ame : -50 20 MFLOP
e. Super comput er : -10 20 MFLOP
Ser i - 01
3.
Cl i en - Ser ver
a. Pi si k
b. Sof t war e
Per anan TI
a. Per bankan,
b. Pendi di kan,
c. Medi s,
d. Kepol i si an,
e. Per dagangan,
f. Desai n,
Ser i - 01
Ser i - 01
Dasar Sistem Komputer
Pokok Bahasan
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
Bit dan Informasi
Satuan Data
Waktu dan Frekuensi
Pengkodean Karakter
Konversi Biner dan Desimal
Unit Sistem
Prosesor
Memory
Perkembangan Komputer
Ser i - 01
Bit dan Informasi
Dasar kerja : Sistem biner (dua keadaan, 0 dan 1), binary
digit (bit).
Bit-bit : menyusun berbagai karakter yang dikenal
komputer.
Karakter : A-Z, a-z, 0-9, simbol khusus.
(Sebuah karakter dinyatakan dengan 8 atau 16 bit)
Implementasi : sistem saklar (on:1, off:0).
Jumlah konfigurasi : 2n (n:jumlah saklar)
Ser i - 01
Konf i gur asi
0
0
0
0
0
0
0
:
0
0
Konf i gur asi
1
0
0
1
0
0
:
0
Ser i - 01
Sat uan Dat a :
Bi t
Sat uan wakt u dan f r ekuensi :
Sekon
Byt e : 8 bi t
mi l i sekon : -01 3 sekon
Ki l obyt e : 1024 byt e
mi kr osekon : -01 6 sekon
Megabyt e : 1024 ki l obyt e
nanosekon : -01 9 sekon
Gi gabyt e : 1024 megabyt e
pi kosekon : -01 12 sekon
Ter abyt e : 1024 gi gabyt e
Her t z,
Pet abyt e : 1024 t er abyt e
Ki l oher t z,
Megaher t z,
Gi gaher t z.
Ser i - 01
Si st em Pengkodean Kar akt er :
ASCII : Amer i can tS andar d o
C de f or Inf or mat i on Int er change
ANSI : Amer i can Nat i onal tS andar ds Inst i t ut
7 bi t
EBCDIC : xE t ended iB nar y Coded Deci mal Int er change o
C de
IBM :
8 bi t
Ser i - 01
Kar akt er
ASCII
A
10 01
10 01
B
10 01
10 01
C
10 01
10 01
0
1 0
01 0
1
1 01
01 01
2
1 01
01 01
3
1 01
01 01
EBCDIC
Ser i - 01
Si st em Pengkodean Kar akt er :
Uni code :
pengkodean dengan 61 bi t l ebi h l uas unt uk kar akt er
dal am bahasa yang l ebi h gener al ( ci na, ar ab) .
Konver si iS st em iB l angan :
Mi sal ;
01
= 0x7+12 x6+02 x5+02 x4+12 x3+02 x2+12 x1+12 x02
=
0
+1x6+
2 0
=
0
+ 64 + 0
+
+1x3+
2 0
0
+
0
+ 8
+1x1+12 x02
+ 0
+ 2
+ 1 = 75
Ser i - 01
Konver si Si st em Bi l angan :
Mi sal ;
75 : 2 = 1
37 : 2 = 1
18 : 2 = 0
9 : 2 =1
4 : 2 =0
2 : 2 =0
1 : 2 =1
0
Ser i - 01
Bagi an Uni t Si st em
Di sk
Dr i ve
Di sk Cont r
ol er
Pr i nt er
Pr ocessor
Vi deo Cont r o
l er
bus
CPU
Moni t or
Bus Memor i
RAM
I/ O
Keyboar d
Pr ocessor
Keyboar d
ROM
Ser i - 01
Mot her boar d
Ter di r i at as sej uml ah komponen yang t er pasang secar a
per manen, dan sl ot unt uk komponen yang dapat
di l epas.
Mot her boad dengan car d I/ O per manen : onboar d.
Memungki nkan unt uk mel akukan ekspansi .
• Meni ngkat kan kemampuan,
• Menyongsong t eknol ogi .
Ser i - 01
Cat u Daya
Pemasok sumber daya l i st r i k.
Masukan : Tegangan AC
Out put : Tegangan DC
Per l u per l i ndungan :
• UPS : Bat er e ( dar ur at )
• Regul at or : Penst abi l
Ser i - 01
Si st em Pendi ngan
Menj aga suhu seki t ar .
Komponen el ekt r oni ka ( ar us l emah) : r ent an
t emper at ur t i nggi .
Ser i - 01
Bus
Jal ur penghubung suat u komponen dengan komponen
l ai nnya.
Mai n momor i , dl l .
CPU
• Pr osessor bus : dat a, al amat , kont r ol ;
( 80, 20 bi t = 220 = 1 MB)
• I/ O bus
•Memor i bus
Ser i - 01
Bus I/ O
Bus ekspansi .
Ti pe : IS,A PCI, AGP, EISA, VL- bus, Fi r e Wi r e, USB.
ISA ( Indust r y tS andar d Ar chi t ect ur e) : 8 bi t ( XT) at au 16 bi t
( AT) , 8 Mbt ps.
EISA ( Ext ended Indust r y St andar d rA chi t ect ur e)
: Pr od. Compaq ( 198) , 32 bi t .
VL-bus (VESA Local-bus) : 486 (128 – 132 Mbt ps) .
Secar a l engkap menj adi t ugas- 1:
Obj ect i ve : Jel askan kar akt er i st i k t i pe bus di
at as.
Ser i - 01
Kar t u I/ O
Medi a ekspansi .
Adapt er , boar d, cont r ol l er .
Ti pe : Acceper at ed boar , Chace car d, o
C pr ocessor boar d,
dl l .
Acceper at ed boar : Memper cepat pemr osesan,
Chace car d : Meni ngkat kan ki ner j a.
Secar a l engkap menj adi t ugas- 2:
Obj ect i ve : Jel askan kar akt er i st i k t i pe car d di
at as.
Ser i - 01
Por t
Medi a koneksi i nt er nal vs ekst er nal ( moni t or ,
camer a, mouse) .
Jeni s : Ser i al , Par al el , SCI, ,USB i nf r ar ed, dl l .
Ser i - 01
Pr ocessor
Mi cr opr ocessor
CPU.
IC : sampai r i buas ( j ut aan) komponen el ekt r oni ka.
Tugas : mesi n pemr oses ( t i dak mengi ngat ) .
40 : ( 197) , 4 bps ( cal cul at or ) ,
80 : ( 1975) , 8 bi t (
PC) , IBM ( 1982)
IBM PC
Ser i - 01
Pr ocessor
Jenis
Tahun
1974
Transistor
(ribuan)
6
80802
8088
1979
80286
Clock
Bus Data
(bit)
8
Bus Alamat
(bit)
20
MIPS
2 MHz
Data
(bit)
8
29
5 MHz
16
8
20
0.33
1982
134
6 MHz
16
16
24
1
80386
1985
275
16 MHz
32
32
32
5
80486
1989
1200
25 MHz
32
32
32
20
Pentium
1993
3100
60 MHz
32
64
32
100
Pentium II
1997
7500
233 MHz
32
64
36
-300
Pentium III
1999
9500
450 MHz
32
64
36
-510
Pentium IV
> 2000
42000
2 GHz
32
64
36
-1700
0.64
Ser i - 01
Pr ocessor
Dar i bebagai vendor : R4x0, Al pha ,AXP o
P wer PC, SPARC,
Dur on, At hl on, Cel er on.
Mengacu : CISC ( Compl ex Inst r uct i on e
S t Comput er ) , RISC
( Reduced Inst r uct i on e
S t Comput er ) .
Ukur an l ai n : MIPS, MFLO.P
Ser i - 01
Pr ocessor
CPU : o
C nt r ol Uni t dan ALU.
Regi st er
Mai n
Memor y
Cont r ol
ALU
Uni t
Ser i - 01
CPU u
S per skal ar
Skal ar : 1 i nst r uksi dal am 1 cl ock
Super skal ar : > 1 i nst r uksi dal am 1 cl ock ( ALU > 1) .
Cont r ol
Cont r ol
Uni t
Uni t
ALU
ALU
ALU
Ser i - 01
Mul t i rP osessor
CPU : > 1 (2 – 4) .
Si st em : SMP ( Symet r i c Mul t i Pr ocessor ) beker j a masi ngmasi ng, Pr ocessor vekt or beker j a ser ent ak ( bi sa
shar i ng) , Pr ocesor Par al el beker j a t i dak sebagai
pr osesor ut ama, Pr ocesor Par al el Masi f ( pr osesor
banyak sekal i ) .
Ser i - 01
Organisasi dan Arsitektur
Komputer : Perancangan Kinerja
•
Komputer sebagai sebuah sistem yang
berhirarki
•
Komputer dapat dianggap sebagai struktur
sejumlah komponen berserta fungsinya yang
dijelaskan sebagai fungsi kolektif struktur dan
fungsi internalnya.
33
Ser i - 01
Arsitekture & Organisasi
• Arsitekture komputer berkaitan dengan atributeatribute yang nampak bagi programmer
– Set Instruksi, jumlah bit yang digunakan untuk
penyajian data, mekanisme I/O, teknik
pengalamantan (addressing techniques).
– Contoh: apakah tersedia instruksi untuk perkalian?
• Organisasi komputer berkaitan dengan unit-unit
operasional dan interkoneksinya yang
merealisasikan spesifikasi arsitektural
– Control signals, interfaces, memory technology.
– Contoh: Apakah instruksi perkalian
diimplementasikan secara hardware, ataukah
dikerjakan dengan penambahan secara berulang?
Ser i - 01
Arsitektur & Organisasi
• Arsitektur sama, organisasi dapat berbeda
• Arsitektur bertahan lama, organisasi
menyesuaikan perkembangan teknologi
– Semua Intel famili x86 memiliki arsitektur dasar
yang sama
– Famili IBM System/370 memiliki arsitektur dasar
yang sama
– Memberikan compatibilitas instruksi level mesin
• At least backwards
– Organisasi antar versi memiliki perbedaan
Ser i - 01
Strukture & Fungsi
• Strukture adalah bagaimana masing-masing
komponen saling berhubungan satu sama lain
• Fungsi merupakan operasi dari masing-masing
komponen sebagai bagian dari struktur
FUNGSI
• Semua komputer memiliki 4 fungsi:
–
–
–
–
Pengolahan data - Data processing
Penyimpanan data - Data storage
Pemindahan data - Data movement
Kendali - Control
Ser i - 01
Fungsi
• Komputer dilihat dari sudut pandang Fungsi.
Data
Storage
Facility
Data
Movement
Apparatus
Control
Mechanism
Data
Processing
Facility
Ser i - 01
Fungsi – Pemindahan data
• Contoh: dari keyboard ke layar monitor
Data
Storage
Facility
Data
Movement
Apparatus
Control
Mechanism
Data
Processing
Facility
Ser i - 01
Fungsi – Penyimpanan data
• Contoh: download dari internet
Data
Storage
Facility
Data
Movement
Apparatus
Control
Mechanism
Data
Processing
Facility
Ser i - 01
Fungsi – Pengolahan data
Contoh: updating bank statement
Data
Storage
Facility
Data
Movement
Apparatus
Control
Mechanism
Data
Processing
Facility
Ser i - 01
Fungsi – Pengolahan data
• Contoh: pencetakan bank statement
Data
Storage
Facility
Data
Movement
Apparatus
Control
Mechanism
Data
Processing
Facility
Ser i - 01
Strukture Komputer - Top Level
Peripherals
Computer
Central
Processing
Unit
Computer
Main
Memory
Systems
Interconnection
Input
Output
Communication
lines
Ser i - 01
Strukture CPU
CPU
Computer
Arithmetic
and
Login Unit
Registers
I/O
System
Bus
Memory
CPU
Internal CPU
Interconnection
Control
Unit
Ser i - 01
Strukture - Control Unit
Control Unit
CPU
Sequencing
Logic
ALU
Internal
Bus
Control
Unit
Register &
Decoders
Registers
Control
Memory
Ser i - 01
Evolusi dan Kinerja Komputer
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
Ser i - 01
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
Ser i - 01
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
Ser i - 01
Structure Mesin von Nuemann
Arithmetic and Logic Unit
Input
Output
Equipment
Main
Memory
Program Control Unit
Ser i - 01
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)
Ser i - 01
Structure detail IAS
Central Processing Unit
Arithmetic and Logic Unit
Accumulator
MQ
Arithmetic & Logic Circuits
MBR
Input
Output
Equipment
Program Control Unit
IBR
Instructions
Main
& Data
Memory
PC
MAR
IR
Control
Circuits
Address
Ser i - 01
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
Ser i - 01
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
Ser i - 01
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.
Ser i - 01
Komputer berbasisTransistor
• Mesin generasi II
• NCR & RCA menghasilkan small
transistor machines
• IBM 7000
• DEC - 1957
– Membuat PDP-1
Ser i - 01
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
Ser i - 01
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
Ser i - 01
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
Ser i - 01
Jumlah Transistor dalam CPU
Ser i - 01
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
Ser i - 01
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
Ser i - 01
Struktur Bus pada DEC - PDP-8
Console
Controller
CPU
Main Memory
I/O
Module
I/O
Module
OMNIBUS
Ser i - 01
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
Ser i - 01
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
Ser i - 01
Meningkatkan kecepatan
•
•
•
•
•
•
Pipelining
On board cache
On board L1 & L2 cache
Branch prediction
Data flow analysis
Speculative execution
Ser i - 01
Performance Mismatch
• Kecepatan Processor meningkat
• Kapasitas memory meningkat
• Kecepatan memory tertinggal dari prosesor
Ser i - 01
DRAM and Processor
Characteristics
Ser i - 01
Trends in DRAM use
Ser i - 01
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
Ser i - 01
Pentium
•
•
•
•
CISC
Menggunakan teknik-teknik superscalar
Eksekusi instruksi secara parallel
P6 : menggunakan:
– Brach prediction
– Data flow analisys
– Specultive execution
• P7 : menggunakan teknologi berbasis RISC
Ser i - 01
Power PC
•
•
•
•
Sistem RISC superscalar
Hasil kerjasama IBM – Motorolla - Apple
Diturunkan dari arsitektur POWER (IBM RS/6000)
Keluarga PowerPC:
–
–
–
–
601: 32-bit
603: low-end desktop dan komputer portabel
604: desktop dan low-end user
620: 64-bit penuh, high-end user
Ser i - 01
Bus Sistem
Konsep Program
• Pemrograman (hardware) merupakan proses
penghubungan berbagai komponen logik pada
konfigurasi yang diinginkan untuk membentuk
operasi aritmatik dan logik pada data tertentu
• Hardwired program tidak flexibel
• General purpose hardware dapat mengerjakan
berbagai macam tugas tergantung sinyal kendali
yang diberikan
• Daripada melakukan re-wiring, Lebih baik
menambahkan sinyal-sinyal kendali yang baru
Ser i - 01
Program ?
• Adalah suatu deretan langkah-langkah
• Pada setiap langkah, dikerjakan suatu
operasi arithmetic atau logical
• Pada setiap operasi, diperlukan sejumlah
sinyal kendali tertentu
Ser i - 01
Fungsi Control Unit
• Untuk setiap operasi disediakan kode yang
unik
– Contoh: ADD, MOVE
• Bagian hardware tertentu menerima kode
tersebut kemudian menghasilkan sinyalsinyal kendali
• Jadilah komputer!
Ser i - 01
Komponen yang diperlukan
• Control Unit (CU) dan Arithmetic and Logic Unit
(ALU) membentuk Central Processing Unit (CPU)
• Data dan instruksi harus diberikan ke sistem dan
dikeluarkan dari sistem
– Input/output
• Diperlukan tempat untuk menyimpan sementara
kode instruksi dan hasil operasi.
– Main memory
Ser i - 01
Komponen Komputer:
Top Level View
Ser i - 01
Siklus Instruksi
• Two steps:
– Fetch
– Execute
Ser i - 01
Fetch Cycle
• Program Counter (PC) berisi address instruksi
berikutnya yang akan diambil
• Processor mengambil instruksi dari memory pada
lokasi yang ditunjuk oleh PC
• Naikkan PC
– Kecuali ada perintah tertentu
• Instruksi dimasukkan ke Instruction Register (IR)
• Processor meng-interpret dan melakukan tindakan
yang diperlukan
Ser i - 01
Execute Cycle
• Processor-memory
– Transfer data antara CPU dengan main memory
• Processor I/O
– Transfer data antara CPU dengan I/O module
• Data processing
– Operasi arithmetic dan logical pada data tertentu
• Control
– Mengubah urutan operasi
– Contoh: jump
• Kombinasi diatas
Ser i - 01
Contoh Eksekusi Program
Ser i - 01
Diagram Keadaan Siklus
Instruksi
Ser i - 01
Interrupt
• Suatu mekanisme yang disediakan bagi modul-modul
lain (mis. I/O) untuk dapat meng-interupsi operasi
normal CPU
• Program
– Misal: overflow, division by zero
• Timer
– Dihasilkan oleh internal processor timer
– Digunakan dalam pre-emptive multi-tasking
• I/O
– dari I/O controller
• Hardware failure
– Misal: memory parity error
Ser i - 01
Program Flow Control
Ser i - 01
Siklus Interupsi
• Ditambahkan ke instruction cycle
• Processor memeriksa adanya interrupt
– Diberitahukan lewat interrupt signal
• Jika tidak ada interrupt, fetch next instruction
• Jika ada interrupt:
–
–
–
–
–
Tunda eksekusi dari program saat itu
Simpan context
Set PC ke awal address dari routine interrupt handler
Proses interrupt
Kembalikan context dan lanjutkan program yang terhenti.
Ser i - 01
Diagram keadaan Siklus Instruksi
dengan Interrupt
Ser i - 01
Multiple Interrupts
• Disable interrupts
– Processor akan mengabaikan interrupt berikutnya
– Interrupts tetap akan diperiksa setelah interrupt ynag
pertama selesai dilayani
– Interrupts ditangani dalam urutan sesuai datangnya
• Define priorities
– Low priority interrupts dapat di interrupt oleh higher
priority interrupts
– Setelah higher priority interrupt selesai dilayani, akan
kembali ke interrupt sebelumnya.
Ser i - 01
Multiple Interrupts - Sequential
Ser i - 01
Multiple Interrupts - Nested
Ser i - 01
Sambungan
• Semua unit harus tersambung
• Unit yang beda memiliki sambungan yang
beda
– Memory
– Input/Output
– CPU
Ser i - 01
Sambungan Memori
• Menerima dan mengirim data
• Menerima addresses
• Menerima sinyal kendali
– Read
– Write
– Timing
Ser i - 01
Sambungan Input/Output
• Serupa dengan sambungan memori
• Output
– Menerima data dari computer
– Mengirimkan data ke peripheral
• Input
– Menerima data dari peripheral
– Mengirimkan data ke computer
Ser i - 01
Sambungan Input/Output
• Menerima sinyal kendali dari computer
• Mengirimkan sinyal kendali ke peripherals
– Contoh: spin disk
• Menerima address dari computer
– Contoh: nomor port
• Mengirimkan sinyal interrupt
Ser i - 01
CPU Connection
• Membaca instruksi dan data
• Menuliskan data (setelah diproses)
• Mengirimkan sinyal kendali ke unit-unit
lain
• Menerima (& menanggapi) interrupt
Ser i - 01
Bus
• Ada beberapa kemungkinan interkoneksi
sistem
• Yang biasa dipakai: Single Bus dan
multiple BUS
• PC: Control/Address/Data bus
• DEC-PDP: Unibus
Ser i - 01
What is a Bus?
• Jalur komunikasi yang menghubungkan
beberapa device
• Biasanya menggunakan cara broadcast
• Seringkali dikelompokkan
– Satu bus berisi sejumlah kanal (jalur)
– Contoh bus data 32-bit berisi 32 jalur
• Jalur sumber tegangan biasanya tidak
diperlihatkan
Ser i - 01
Data Bus
• Membawa data
– Tidak dibedakan antara “data” dan “instruksi”
• Lebar jalur menentukan performance
– 8, 16, 32, 64 bit
Ser i - 01
Address bus
• Menentukan asal atau tujuan dari data
• Misalkan CPU perlu membaca instruksi
(data) dari memori pada lokasi tertentu
• Lebar jalur menentukan kapasitas memori
maksimum dari sistem
– Contoh 8080 memiliki 16 bit address bus maka
ruang memori maksimum adalah 64k
Ser i - 01
Control Bus
• Informasi kendali dan timing
– Sinyal read/write memory (MRD/MWR)
– Interrupt request (IRQ)
– Clock signals (CK)
Ser i - 01
Skema Interkoneksi Bus
Ser i - 01
Bentuk Fisik
• Bagaimana bentuk fisik bus?
– Jalur-jalur parallel PCB
– Ribbon cables
– Strip connectors pada mother boards
• contoh PCI
– Kumpulan kabel
Ser i - 01
Problem pada Single Bus
• Banyak devices pada bus tunggal
menyebabkan:
– Propagation delays
• Jalur data yg panjang berarti memerlukan koordinasi
pemkaian shg berpengaruh pada performance
• If aggregate data transfer approaches bus capacity
• Kebanyakan sistem menggunakan multiple
bus
Ser i - 01
Bus Traditional (ISA)
(menggunakan cache)
Ser i - 01
High Performance Bus
Ser i - 01
Jenis Bus
• Dedicated
– Jalur data & address terpisah
• Multiplexed
–
–
–
–
Jalur bersama
Address dan data pada saat yg beda
Keuntungan – jalur sedikit
Kerugian
• Kendali lebih komplek
• Mempengaruhi performance
Ser i - 01
Arbitrasi Bus
• Beberapa modul mengendalikan bus
• contoh CPU dan DMA controller
• Setiap saat hanya satu modul yg
mengendalikan
• Arbitrasi bisa secara centralised atau
distributed
Ser i - 01
Arbitrasi Centralised
• Ada satu hardware device yg
mengendalikan akses bus
– Bus Controller
– Arbitrer
• Bisa berupa bagian dari CPU atau terpisah
Ser i - 01
Arbitrasi Distributed
• Setiap module dapat meng-klaim bus
• Setiap modules memiliki Control logic
Ser i - 01
Timing
• Koordinasi event pada bus
• Synchronous
–
–
–
–
–
Event ditentukan oleh sinyal clock
Control Bus termasuk jalur clock
Siklus bus ( bus cycle) transmisi 1 ke 0
Semua devices dpt membaca jakur clock
Biasanya sinkronisasi terjadi pada tepi naik (leading
edge)
– Suatu event biasanya dimualai pada awal siklus
Ser i - 01
Synchronous Timing Diagram
Ser i - 01
Asynchronous Timing Diagram
Ser i - 01
Bus PCI
• Peripheral Component Interconnection
• Dikeluarkan oleh Intel sebagai public
domain
• 32 atau 64 bit
• 50 Jalur
Ser i - 01
Jalur pada Bus PCI (yg harus)
• Jalur System
– clock and reset
• Address & Data
– 32 jalur multiplex address/data
– Jalur validasi
• Interface Control
• Arbitrasi
– Not shared
– Direct connection to PCI bus arbiter
• Error lines
Ser i - 01
Jalur Bus PCI (Optional)
• Interrupt lines
– Not shared
• Cache support
• 64-bit Bus Extension
– Additional 32 lines
– Time multiplexed
– 2 lines to enable devices to agree to use 64-bit transfer
• JTAG/Boundary Scan
– For testing procedures
Ser i - 01
Command pada PCI
• Transaksi antara initiator (master) dg target
• Master pegang kendali bus
• Master menentukan jenis transaksi
– Misal I/O read/write
• Fase Address
• Fase Data
Ser i - 01
PCI Read Timing Diagram
Ser i - 01
PCI Bus Arbitration
Ser i - 01
Memori Internal
Karakteristik Memori
•
•
•
•
•
•
•
•
Lokasi
Kapasitas
Unit transfer
Metode Akses
Kinerja
Jenis fisik
Sifat-sifat fisik
Organisasi
Ser i - 01
Lokasi
• CPU (register)
• Internal (main memori)
• External (secondary memori)
Ser i - 01
Kapasitas
• Ukuran Word
– Satuan alami organisasi memori
• Banyaknya words
– atau Bytes
Ser i - 01
Satuan Transfer
• Internal
– Jumlah bit dalam sekali akses
– Sama dengan jumlah saluran data (= ukuran word)
• External
– Dalam satuan block yg merupakan kelipatan word
• Addressable unit
– Lokasi terkecil yang dpt dialamati secara uniq
– Secara internal biasanya sama dengan Word
– Untuk disk digunakan satuan Cluster
Ser i - 01
Metode Akses
• Sekuensial
– Mulai dari awal sampai lokasi yang dituju
– Waktu akses tergantung pada lokasi data dan lokasi
sebelumnya
– Contoh tape
• Direct
– Setiap blocks memilki address yg unique
– Pengaksesan dengan cara lompat ke kisaran umum
(general vicinity) ditambah pencarian sekuensial
– Waktu akses tdk tergantung pada lokasi dan lokasi
sebelumnya
– contoh disk
Ser i - 01
Metode Akses
• Random
– Setiap lokasi memiliki alamat tertentu
– Waktu akses tdk tergantung pada urutan akses sebelumnya
– Contoh RAM
• Associative
– Data dicarai berdasarkan isinya bukan berdasarkan
alamatnya
– Waktu akses tdk tergantung terhadap lokasi atau pola akses
sebelumnya
– Contoh: cache
Ser i - 01
Hierarki Memori
• Register
– Dalam CPU
• Internal/Main memory
– Bisa lebih dari satu level dengan adanya cache
– “RAM”
• External memory
– Penyimpan cadangan
Ser i - 01
Performance
• Access time
– Waktu untuk melakukan operasi baca-tulis
• Memory Cycle time
– Diperlukan waktu tambahan untuk recovery
sebelum akses berikutnya
– Access time + recovery
• Transfer Rate
– Kecepatan transfer data ke/dari unit memori
Ser i - 01
Jenis Fisik
• Semiconductor
– RAM
• Magnetic
– Disk & Tape
• Optical
– CD & DVD
• Others
– Bubble
– Hologram
Ser i - 01
Karakteristik
•
•
•
•
Decay
Volatility
Erasable
Power consumption
Organisasi
• Susunan fisik bit-bit untuk membentuk word
Ser i - 01
Kendala Rancangan
• Berapa banyak?
– Capacity
• Seberapa cepat?
– Time is money
• Berapa mahal?
Ser i - 01
Hierarki
•
•
•
•
•
•
•
•
Registers
L1 Cache
L2 Cache
Main memory
Disk cache
Disk
Optical
Tape
Ser i - 01
Ingin Komputer yg Cepat?
• Komputer hanya menggunakan static RAM
• Akan sangat cepat
• Tidak diperlukan cache
– Apa perlu cache untuk cache?
• Harga menjadi sangat mahal
Ser i - 01
Locality of Reference
• Selama berlangsungnya eksekusi suatu
program, referensi memori cenderung untuk
mengelompok (cluster)
• Contoh: loops
Ser i - 01
Memori Semiconductor
• RAM
– Penamaan yang salah karena semua memori
semiconductor adalah random access (termasuk
ROM)
– Read/Write
– Volatile
– Penyimpan sementara
– Static atau dynamic
Ser i - 01
Dynamic RAM
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Bit tersimpan berupa muatan dalam capacitor
Muatan dapat bocor
Perlu di-refresh
Konstruksi sederhana
Ukuran per bit nya kecil
Murah
Perlu refresh-circuits
Lambat
Main memory
Ser i - 01
Static RAM
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Bit disimpan sebagai switches on/off
Tidk ada kebocoran
Tdk perlu refreshing
Konstruksi lebih complex
Ukuran per bit lebih besar
Lebih mahal
Tidak memerlukan refresh-circuits
Lebih cepat
Cache
Ser i - 01
Read Only Memory (ROM)
• Menyimpan secara permanen
• Untuk
–
–
–
–
Microprogramming
Library subroutines
Systems programs (BIOS)
Function tables
Ser i - 01
Jenis ROM
• Ditulisi pada saat dibuat
– Sangat mahal
• Programmable (once)
– PROM
– Diperlukan peralatan khusus untuk memprogram
• Read “mostly”
– Erasable Programmable (EPROM)
• Dihapus dg sinar UV
– Electrically Erasable (EEPROM)
• Perlu waktu lebih lama untuk menulisi
– Flash memory
• Menghapus seleuruh memori secara electris
Ser i - 01
Organisasi
• 16Mbit chip dapat disusun dari 1M x 16 bit word
• 1 bit/chip memiliki 16 lots dengan bit ke 1 dari
setiap word berada pada chip 1
• 16Mbit chip dapat disusun dari array: 2048 x 2048
x 4bit
–
–
–
–
Mengurangi jumlah addres pins
Multiplex row address dg column address
11 pins untuk address (211=2048)
Menambah 1 pin kapasitas menjadi 4x
Ser i - 01
Refreshing
•
•
•
•
•
•
Rangkaian Refresh dimasukkan dalam chip
Disable chip
Pencacahan melalui baris
Read & Write back
Perlu waktu
Menurunkan kinerja
Ser i - 01
Contoh: 16 Mb DRAM (4M x 4)
Ser i - 01
Packaging
Ser i - 01
Organisation
Module
Ser i - 01
Organisation Modul (2)
Ser i - 01
Koreksi kesalahan
• Rusak berat
– Cacat/rusak Permanent
• Rusak ringan
– Random, non-destructive
– Rusak non permanent
• Dideteksi menggunakan Hamming code
Ser i - 01
Error Correcting Code Function
Ser i - 01
Cache
• Memori cepat dg kapasitas yg sedikit
• Terletak antara main memory dengan CPU
• Bisa saja diletakkan dalam chip CPU atau
module tersendiri
Ser i - 01
Operasi pada Cache
•
•
•
•
CPU meminta isi data dari lokasi memori tertentu
Periksa data tersebut di cache
Jika ada ambil dari cache (cepat)
Jika tidak ada, baca 1 block data dari main
memory ke cache
• Ambil dari cache ke CPU
• Cache bersisi tags untuk identitas block dari main
memory yang berada di cache
Ser i - 01
Desain Cache
• Ukuran (size)
• Fungsi Mapping
• Algoritma penggantian (replacement
algrthm)
• Cara penulisan (write policy)
• Ukuran Block
• Jumlah Cache
Ser i - 01
Size
• Cost
– Semakin besar semakin mahal
• Speed
– Semakin besar semakin cepat
– Check data di cache perlu waktu
Ser i - 01
Organisasi Cache
Ser i - 01
Fungsi Mapping
• Ukuran Cache 64kByte
• Ukuran block 4 bytes
– diperlukan 16k (214) alamat per alamat 4 bytes
– Jumlah jalur alamat cache 14
• Main memory 16MBytes
• Jalur alamat perlu 24 bit
– (224=16M)
Ser i - 01
Direct Mapping
• Setiap block main memory dipetakan hanya ke
satu jalur cache
– Jika suatu block ada di cache, maka tempatnya sudah
tertentu
•
•
•
•
Address terbagi dalam 2 bagian
LS-w-bit menunjukkan word tertentu
MS-s-bit menentukan 1 blok memori
MSB terbagi menjadi field jalur cache r dan tag
sebesar s-r (most significant)
Ser i - 01
Struktur Alamat Direct Mapping
Tag s-r
8
Line or Slot r
Word w
14
2
• 24 bit address
• 2 bit : word identifier (4 byte block)
• 22 bit: block identifier
– 8 bit tag (=22-14)
– 14 bit slot atau line
• 2 blocks pada line yg sama tidak boleh memiliki tag yg sama
• Cek isi cache dengan mencari line dan Tag
Ser i - 01
Table Cache Line pada Direct
Mapping
• Cache line
• 0
• 1
blocks main memori
0, m, 2m, 3m…2s-m
1,m+1, 2m+1…2s-m+1
• m-1
m-1, 2m-1,3m-1…2s-1
Ser i - 01
Organisai Cache Direct Mapping
Ser i - 01
Contoh Direct Mapping
Ser i - 01
Keuntungan & Kerugian Direct
Mapping
• Sederhana
• Murah
• Suatu blok memiliki lokasi yang tetap
– Jika program mengakses 2 block yang di map
ke line yang sama secara berulang-ulang, maka
cache-miss sanagat tinggi
Ser i - 01
Associative Mapping
• Blok main memori dpt di simpan ke cache
line mana saja
• Alamat Memori di interpresi sbg tag dan
word
• Tag menunjukan identitas block memori
• Setiap baris tag dicari kecocokannya
• Pencarian data di Cache menjadi lama
Ser i - 01
Organisasi Cache Fully
Associative
Ser i - 01
Contoh Associative Mapping
Ser i - 01
Struktur Address Associative
Mapping
Word
2 bit
Tag 22 bit
• 22 bit tag disimpan untuk blok data 32 bit
• tag field dibandingkan dg tag entry dalam cache
untuk pengecekan data
• LS 2 bits dari address menunjukkan 16 bit word yang
diperlukan dari 32 bit data block
• contoh
– Address
– FFFFFC
Tag
FFFFFC
Data
24682468
Cache line
3FFF
Ser i - 01
Set Associative Mapping
• Cache dibagi dalam sejumlah sets
• Setiap set berisi sejumlah line
• Suatu blok di maps ke line mana saja dalam set
– misalkan Block B dapat berada pada line mana saja dari
set i
• Contoh: per set ada 2 line
– 2 way associative mapping
– Suatu block dpt berada pada satu dari 2 lines dan hanya
dalam 1 set
Ser i - 01
Contoh Set Associative Mapping
• Nomor set 13 bit
• Nomor Block dlm main memori adl modulo
213
• 000000, 00A000, 00B000, 00C000 … map
ke set yang sama
Ser i - 01
Organisasi Cache: Two Way Set
Associative
Ser i - 01
Struktur Address: Set Associative
Mapping
Tag 9 bit
•
•
•
•
Word
2 bit
Set 13 bit
set field untuk menentukan set cache set yg dicari
Bandingkan tag field untuk mencari datanya
Contoh:
Address
Tag Data
Set number
– 1FF 7FFC
– 001 7FFC
1FF
001
12345678
11223344
1FFF
1FFF
Ser i - 01
Contoh Two Way Set
Associative Mapping
Ser i - 01
Replacement Algorithms (1)
Direct mapping
• Tidak ada pilihan
• Setiap block hanya di map ke 1 line
• Ganti line tersebut
Ser i - 01
Replacement Algorithms (2)
Associative & Set Associative
• Hardware implemented algorithm (speed)
• Least Recently used (LRU)
• e.g. in 2 way set associative
– Which of the 2 block is lru?
• First in first out (FIFO)
– replace block that has been in cache longest
• Least frequently used
– replace block which has had fewest hits
• Random
Ser i - 01
Write Policy
• Must not overwrite a cache block unless
main memory is up to date
• Multiple CPUs may have individual caches
• I/O may address main memory directly
Ser i - 01
Write through
• All writes go to main memory as well as cache
• Multiple CPUs can monitor main memory traffic
to keep local (to CPU) cache up to date
• Lots of traffic
• Slows down writes
• Remember bogus write through caches!
Ser i - 01
Write back
• Updates initially made in cache only
• Update bit for cache slot is set when update occurs
• If block is to be replaced, write to main memory
only if update bit is set
• Other caches get out of sync
• I/O must access main memory through cache
• N.B. 15% of memory references are writes
Ser i - 01
Pentium Cache
• Foreground reading
• Find out detail of Pentium II cache systems
• NOT just from Stallings!
Ser i - 01
Newer RAM Technology (1)
• Basic DRAM same since first RAM chips
• Enhanced DRAM
– Contains small SRAM as well
– SRAM holds last line read (c.f. Cache!)
• Cache DRAM
– Larger SRAM component
– Use as cache or serial buffer
Ser i - 01
Newer RAM Technology (2)
• Synchronous DRAM (SDRAM)
–
–
–
–
–
currently on DIMMs
Access is synchronized with an external clock
Address is presented to RAM
RAM finds data (CPU waits in conventional DRAM)
Since SDRAM moves data in time with system clock,
CPU knows when data will be ready
– CPU does not have to wait, it can do something else
– Burst mode allows SDRAM to set up stream of data
and fire it out in block
Ser i - 01
SDRAM
Ser i - 01
Newer RAM Technology (3)
• Foreground reading
• Check out any other RAM you can find
• See Web site:
– The RAM Guide
Ser i - 01
Ser i - 01
Input Devi ce
Pokok Bahasan
4.
Devi ce
Devi ce
Gambar
Gambar
5.
Audi o
6.
Vi di o
Movi ng
1.
2.
3.
7.
8.
9.
10.
1.
Typi ng
Poi nt i ng ( Mouse)
Ter f or mat
Tak e
T r f or mat
Sensor
Radi o Fr equency Ident i f i er Devi ce
Pembaca Magnet i c Car d
Pembaca Int el l i gence Car d
Ser i - 01
Devi ce Typi ng
1. Keyboar d
2. ATM
3. o
P i nt of a
S l e ( POS)
Devi ce o
P i nt i ng ( Mouse)
Gambar e
T r f or mat
Gambar a
T k Ter f or mat
Audi o
Vi di o
Movi ng
Sensor
Radi o Fr equency Ident i f i er Devi ce
Pembaca Magnet i c Car d
Pembaca Int el l i gence Car d
Ser i - 01
Ser i - 01
Ser i - 01
Ser i - 01
Ser i - 01
Ser i - 01
Input Devi ce
Input device : digunakan untuk menerima input dari luar
sistem, dapat berupa signal input atau maintenance
input.
Signal input : data yang dimasukkan ke dalam sistem
komputer,
Maintenance :
program yang digunakan untuk
mengolah data
Fungsi ganda : sebagai alat input juga berfungsi
sebagai alat output sekaligus (terminal).
Ser i - 01
Input langsung : papan ketik (keyboard), pointing
device (misalnya mouse, touch screen, light pen,
digitizer graphics tablet), scanner (misalnya magnetic
ink character recognition, optical data reader atau
optical character recognition reader), sensor (misalnya
digitizing camera), voice recognizer (misalnya
microphone).
Input tidak langsung misalnya keypunch melalui media
punched card (kartu plong), key-to-tape merekam data
ke media berbentuk pita (tape), dan key-to-disk
merekam data ke media magnetic disk (misalnya disket
atau harddisk) sebelum diproses lebih
Ser i - 01
Keyboar d, Tombol Kar akt er , Tut :
Mengubah kar akt er menj adi si nyal l i st r i k.
Penget i kan, angka, f ungsi , dan kont r ol .
Ser i - 01
Ser i - 01
Ser i - 01
Ser i - 01
Ser i - 01
Ser i - 01
Ser i - 01
Ser i - 01
Ser i - 01
Ser i - 01
Ser i - 01
Ser i - 01
Ser i - 01
Ser i - 01
Ser i - 01
Ser i - 01
Ser i - 01
Ser i - 01
Ser i - 01
Ser i - 01
Ser i - 01
Ser i - 01
Ser i - 01
Ser i - 01
Ser i - 01
Ser i - 01
Ser i - 01
Ser i - 01
Ser i - 01
Ser i - 01
Ser i - 01
Ser i - 01
Ser i - 01
Ser i - 01
Ser i - 01
Ser i - 01
Ser i - 01
Ser i - 01
Ser i - 01