1Pendahuluan

ORGANISASI DAN ARSITEKTUR KOMPUTER

PENDAHULUAN

IBP WIDJA, MT

ORKOM

l Mata Kuliah Orkom mempelajari konsep dasar organisasi dan arsitektur Komputer yang telah digunakan secara konsisten dan menyeluruh

l Komputer adalah sebuah mesin hitung elektronik yang secara cepat menerima informasi masukan digital dan mengolah informasi tersebut menurut instruksi yang tersimpan dan menghasilkan keluaran informasi hasil olahan.

Organisasi & Arsitektur

l Organisasi Komputer adalah bagian yang terkait erat dengan unit–unit operasional dan interkoneksi antar komponen penyusun sistem komputer dalam merealisasikan aspek arsitektur-nya. Contoh aspek organisasional adalah teknologi hardware, perangkat antarmuka, teknologi memori, sistem memori, dan sinyal–sinyal kontrol.

l Arsitektur Komputer lebih cenderung pada kajian atribut–atribut (karakteristik) sistem komputer yang terkait dengan seorang programmer. Contohnya, set instruksi, aritmetika yang digunakan, teknik pengalamatan, mekanisme I/O.

ORKOM PENDAHULUAN 4

Organisasi dan Arsitektur...

l Semua keluarga x86 memiliki dasar arsitektur yang sama

l Keluarga IBM System/370 memiliki dasar arsitektur yang sama

l Arsitektur akan memberikan “code compatibility”l Organisasi berbeda antar versi yang berbeda

ORKOM PENDAHULUAN 5

Fungsi

l Fungsi adalah operasi dari komponen individu sebagai bagian dari struktur

l Fungsi dari semua komputer adalah:- Data processing- Data storage- Data movement- Control

ORKOM PENDAHULUAN 6

Fungsi Komputer

DataMovementApparatus

ControlMechanism

DataStorageFacility

DataProcessingFacility

ORKOM PENDAHULUAN 7

Operasi (1)

l Data movement- Contoh dari keyboard ke display


ControlMechanism

DataStorageFacility


ORKOM PENDAHULUAN 8

Operasi (2)

l Storage - Contoh download internet ke disk


ControlMechanism

DataStorageFacility


ORKOM PENDAHULUAN 9

Operasi (3)

l Processing from/to storage - Contoh saat melakukan updating data


ControlMechanism

DataStorageFacility


ORKOM PENDAHULUAN 10

Operasi (4)

l Processing from storage to I/O- Contoh saat mencetak data yg tersimpan


ControlMechanism

DataStorageFacility



Struktur Komputer

l Struktur Komputer adalah cara tiap komponen berhubungan antar yang satu dng yang lain

l Empat Struktur utama Komputer:- Central Processing Unit (CPU), berfungsi sebagai pengontrol

operasi komputer dan pusat pengolahan fungsi – fungsi komputer. Kesepakatan, CPU cukup disebut sebagai processor (prosesor) saja.

- Memori Utama, berfungsi sebagai penyimpan data.- I/O, berfungsi memindahkan data ke lingkungan luar atau

perangkat lainnya.- System Interconnection, merupakan sistem yang menghubungkan

CPU, memori utama dan I/O.


Struktur – Top Level

Computer

Peripherals

Jalur Komunikasi

Main Memory

InputOutput

SystemsInterconnection

CentralProcessing Unit

Computer


Struktur - CPU

Computer

CPU

I/O

Memory

SystemBus

Arithmeticand Login Unit

ControlUnit

Internal CPUInterconnection

Registers

CPU


Struktur – Control Unit

CPU

ControlUnit

ALU

Registers

InternalBus

ControlMemory

Control Unit Registers and Decoders

SequencingLogin

Control Unit


Sejarah Komputer

l Tabung Vakum- ENIAC- Mesin Von Neumann (EDVAC)- Komputer Komersial (1950); UNIVAC I, UNIVAC II

l Transistor- IBM SERI 7000- DEC PDP-1

l Integrated Circuits- IBM System/360- DEC PDP-8

l Microprocessor- INTEL 4004, 8008, 8080, 80386, 80486 dst...


ENIAC

l Electronic Numerical Integrator And Computerl Oleh : Eckert dan Mauchly l University of Pennsylvanial Untuk membuat tabel lintasan perluru kendali l Mulai tahun 1943l Selesai tahun 1946

- Terlambat untuk digunakan pada perang dunia IIl Digunakan sampai tahun 1955


ENIAC ...

l Decimal (bukan binary)l Memory 20 akumulator, @ 10 digit decimall Diprogram manual dengan menggunakan switchesl 18.000 tabung vakuml Berat 30 tonl 15,000 square feetl Konsumsi daya 140 kWl 5,000 operasi pertambahan per detik


Mesin Von Neumann

l Dengan konsep program tersimpanl Memory utama menyimpan program dan datal Operasi ALU dengan data binerl Control Unit menerjemahkan instruksi dari memory dan

mengeksekusinyal Peralatan Input/Output dioperasikan oleh Control Unitl Princeton Institute for Advanced Studies

- Komputer IASl Diselesaikan tahun 1952


Struktur mesin Von Neumann

MAIN MEMORY

ALU(Arithmetic and

Logic Unit)

PROGRAM CONTROL UNIT

INPUT OUTPUT

EQUIPMENT


Detail – Komputer IAS

l 1000 x 40 bit words- Binary number- Instruksi 2 x 20 bit

l Set of registers (storage in CPU)- Memory Buffer Register (MBR)- Memory Address Register (MAR)- Instruction Register (IR)- Instruction Buffer Register (IBR)- Program Counter (PC)- Accumulator (AC)- Multiplier Quotient (MQ)


MAINMEMORY

Arithmetic and Logic Unit

Program Control Unit

INPUT OUTPUT

EQUIPMENTMBR

Arithmetic & Logic Circuits

MQAccumulator

MAR

ControlCircuits

IBR

IR

PC

Address

Instructions& Data

Central Processing UnitIAS


Flow operasi IAS


Komputer Komersial

l 1947 - Eckert-Mauchly Computer Corporationl UNIVAC I (Universal Automatic Computer)l Kalkulasi Biro Sensus US tahun 1950l Menjadi bagian dari Sperry-Rand Corp.l Akhir tahun 1950-an - UNIVAC II

- Lebih cepat- Memory lebih besar


IBM

l Peralatan Punched-card processingl Tahun 1953 - the 701

- Komputer pertama IBM yg menyimpan program- Untuk perhitungan sains

l Tahun 1955 - the 702- Aplikasi bisnis

l Komputer seri 700/7000


Transistor

l Menggantikan tabung vakuml Lebih kecill Lebih murahl Lebih sedikit mengeluarkan panasl Solid State devicel Dibuat dari bahan silikonl Ditemukan tahun 1947 di Lab. Bell


Komputer berbasis Transistor

l Merupakan mesin generasi kedual NCR & RCA memproduksi mesin transistor kecill IBM 7000l DEC – tahun 1957

- Memproduksi PDP-1


Microelectronics

l Secara literatur berarti “small electronics”l Komputer yang dibuat dari gerbang (gates), sel-sel

memory dan interkoneksinyal Dibuat dari semikonduktorl contoh: wafer silikon


Hukum Moore

l Hukum pertambahan kerapatan dari komponen pada chipl Jumlah transistor pada Chip akan bertambah 2x lipat tiap tahunl Sejak 1970 pengembangan sedikit terlambat

- Jumlah transistor betambah 2x lipat tiap 18 bulanl Ongkos pembuatan chip hampir selalu tidak berubahl Semakin padat kerapatan chip semakin pendek hubungan elektrisnya

sehingga membuat performa lebih meningkatl Ukuran yang lebih kecil meningkatkan fleksibilitas l Konsumsi daya dan pendinginan berkurangl Interkoneksi yang lebih sedikit akan meningkatkan reliabilitas


Kurva pertumbuhan jumlah Transistor pada Chip


IBM seri 360

l Tahun 1964l Tidak kompatibel dengan seri 7000l Komputer “Family” yg terencana pertama kali

- Set Instruksi yang sama dan identik- memiliki O/S yg identik- Bertambahnya kecepatan- Jumlah port (terminal) Input/Output bertambah- Jumlah memory bertambah - Biaya bertambah

l Memiliki struktur Multiplexed switch


DEC PDP-8

l Tahun 1964l Minikomputer pertamal Tidak memerlukan ruangan ber-ACl Cukup kecil untuk ditempatkan di meja laboratoriuml Harga $16.000 (+ $100k untuk IBM 360)l Aplikasi tertanam (embedded) & OEMl Struktur Bus


Struktur Bus DEC PDP-8

OMNIBUS

ConsoleController

CPU Main Memory I/OModule

I/OModule


Memory Semikonduktor

l Tahun 1970l Oleh Fairchildl Ukuran dari suatu inti tunggal

- Contoh: 1 bit penyimpanan inti magnetic

l Memuat 256 bitl Sifat pembacaan (Read) Non-destruktifl Lebih cepat dari inti magneticl Kapasitas meningkat hampir 2x lipat per th.


INTEL

l Tahun 1971 – type 4004 - Microprosessor pertama- Semua komponen CPU dalam satu chip- 4 bit

l Dilanjutkan pd th 1972 oleh type 8008- 8 bit- Keduanya didesain untuk aplikasi khusus

l Tahun 1974 – type 8080- Microprosessor pertama INTEL untuk tujuan umum

(general purpose)


Upaya memacu kecepatan

l Pipeliningl On board cachel On board L1 & L2 cachel Branch prediction l Data flow analysisl Speculative execution


Performa yg tidak sebanding

l Kecepatan prosessor bertambahl Kapasitas memory bertambahl Tetapi kecepatan memory jauh dibelakang kecepatan

prosessor


Karakteristik DRAM & Prosessor


Trend penggunaan DRAM


Solusi

l Meningkatkan jumlah bit “retrieved” pada satu waktu- Membuat DRAM “lebih lebar” daripada “lebih dalam”

l Mengganti interface DRAM shg menjadi lebih efisien dng melibatkan cache.

l Mengurangi frekwensi akses ke memory- Cache yang lebih kompleks dan cache pada chip

l Meningkatkan bandwidth interkoneksi- High speed bus- Hierarchy of bus


End of Slide

1Pendahuluan

Documents

Transcript of 1Pendahuluan