23/06/2015

1

ENIAC(1946)

KomputerMasa Kini

DimensiSeluas lapangan

bola voliSeluas buku tulis

Berat 30 ton > 1.5 kg

Daya 140.000 watt < 500 watt

Komponen-komponen penyusunnya semakin terintegrasi.

ENIAC, UNIVAC, IAS dkk masih memiliki modul-modul tersendiri. Satu lemari untuk input, satu lemari untuk penjumlahan, satu lemari untuk perkalian, dst.

Mulai DEC PDP-8, meskipun masih ‘satu meja’, modul sudah terintegrasi

Pertama: Kalkulasi dengan tabung hampa sbg alat pengendali gerbang logika.Pada komputer ENIAC dkkKedua: Transistor sebagai pengganti tabung hampa. Pada komputer IBM 7000 dkk

Ketiga: Microelectronics (ribuan transistor mini dalam sebuah semikonduktor chip)Pada komputer DEC PDP-8 dst.Teknologi ini juga bisa diterapkan pada memory dll.

Sebelum DEC PDP-8: Semua komponen komputer terhubung satu sama lain dengan jalurnya masing-masing.

Setelah DEC PDP-8: Semua komponen terhubung melalui sebuah ‘jalur bersama’ yang disebut BUS

23/06/2015

2

Ditemukannya teknologi mikroelektronik

Ditemukannya teknologi stuktur BUS (Omnibus / Bus Bersama pada DEC PDP-8)

Ditemukannya teknologi penyimpanan data permanen dengan kepadatan yang semakin tinggi.

Generasi Komputer

»Generasi Pertama : 1940 - 1956 (tahung hampa)

»Generasi Kedua : 1957 - 1963 (transistor)

»Generasi Ketiga : 1964 - 1971 (IC)

»Generasi Keempat : 1972 - 2010 (mikroprosesor)

»Generasi Kelima : 2010 - ... (artificial intelligence)

Generasi Pertama (1940 – 1956)

» berbasis tabung hampa

» ukuran besar

» menghasilkan panas yang cukup besar

» pemrograman dg bhs mesin

» sulit dlm pemrograman dan penggunaan

Generasi Kedua (1957 – 1963)

» berbasis transistor

» lebih kecil drpd G1

» lebih cepat drpd G1 (orde mikrosec)

» lebih portable

» pemrograman dg bhs assembly

Generasi Ketiga (1964 – 1971)

» berbasis IC

» lebih kecil & cepat drpd G2

» menggunakan keyboard dan monitor

Generasi Keempat (1972 – 2010)

» berbasis mikroprosesor

» penggunaan mouse dan antarmuka GUI

» dari ukuran PC sampai smartphone

23/06/2015

3

Generasi Kelima (2010 – ...)

» masih berkembang

» menggunakan parallel processing

» berbasis AI (artificial intelligence)

» komputer yg mampu merespon input bahasa natural, dpt belajar dan mengorganisasi diri spt halnya manusia

» contoh: dikembangkannya komputer yg memiliki kemampuan mengenal suara

Jumlah komponen transistor pada sebuah mikroprosesor akan meningkat 2 kali tiap 2 tahun

»Memperkenalkan konsep Stored Program

»Memori Utama menyimpan program dan data

»ALU beroperasi pada biner

»Unit kontrol mengeksekusi instruksi yang diambil dari memori

»Peralatan input dan output dioperasikan oleh unit kontrol

»Dibuat di IAS (Institur for Advanced Studies)

»Selesai dibangun 1952

Struktur mesin von Neumann

23/06/2015

4

Media Penyimpan

Perangkat Eksternal

Untuk berkomunikasi (melakukan perpindahan data) antara lingkungan luar komputer dengan komputer itu sendiri, digunakan perangkat luarPerangkat eksternal yang terhubung ke modul I/O disebut : periferal

Pada bidang computer hardware, periferal adalah perangkat luar yang terhubung ke sebuah komputer utk menambah fungsi kebergunaan komputer. Perangkat luar atau periferal ini sering disebut dengan perangkat input dan output.

Human readable: untuk berkomunikasi denganpengguna komputer. Contoh: monitor, printer,keyboard.

Machine readable: untuk berkomunikasidengan sesama peralatan. Contoh: hard disk,sensor, aktuator.Communication: untuk berkomunikasi dengandevice di tempat lain. Contoh: LAN card,modem

Input / Output: komunikasi dan transfer data antara periferal dengan CPU (dan memory jika dengan DMA)

Kecepatan transfer data periferal kebanyakan lebihlambat, tetapi ada yang lebih cepat dari kecepatanmemory dan prosesorsatu kecepatan bus sajatidak efisien.Tiap periferal dapat memiliki format data dan panjang word yang berbeda-beda

Ukuran panjang data yang terkirim pada suatu waktu dalam satuan bit.

Misalkan 16 bit, 32 bit, 64 bit dst

Panjang word berbeda utk masing-masing tipe bus dan jenis media penyimpan

23/06/2015

5

Oleh karena itu dibutuhkan sebuah modul yang bertugas sebagai:

»Interface (penghubung/perantara) dari periferal kememory dan prosesor melalui system bus

»Interface ke sesama periferal

»Penyelaras data sebelum ditransfer melalui systembus

Topologi modul I/O secara sederhana:

Media Penyimpan

Perangkat Eksternal

Modul I/OController

Control dan Timing: mensinkronisasikan kecepatan transfer dan mengetahui statusperiferal

Komunikasi Periferal dengan Prosesor: untukmengirimkan data dan control (perintah) dariprosesor ke periferal

Komunikasi antar periferal se-modul

Data Buffering (penampung data sementara)

Deteksi Error yang terjadi pada periferal, danmelaporkannya pada prosesor

Tiap periferal punya bit status yang tercatat di dalam modul I/O yg terhubung dengannya

Tipe bit status:- Ready : siap menerima instruksi- Wait : sedang mengoperasikan sebuah instruksi

atau sedang menunggu hasil instruksi- Error : sedang dalam kondisi salah (error)

23/06/2015

6

Status bit diupdate oleh Modul I/O yang menangani periferal tersebut, dengan siklus:

Ready Waiting Error

CPU cek status periferal pada modul I/O dengan mengirimkan alamatnyaJika status ready, CPU melakukan requestuntuk operasi dengan mengirimkan instruksiyang diinginkan

Modul I/O akan mengerjakan instruksi tersebut

Misalkan, instruksinya adl baca data, selanjutnya:- Modul I/O menarik data dari periferal- Modul I/O mentransfer data ke CPU

CPU mengirimkan alamat utk mengidentifikasi modul dan perangkat periferal

CPU mengirimkan instruksi Tes dan cek status

- ready, running/waiting, atau Error Read/Write

- modul mentransfer data di buffer dari/ke periferal Control

- memberitahu modul, apa yg mau dikerjakan oleh periferal

Menyembunyikan properti-properti periferal thd CPU (tidak semua properti dapat diketahui CPU)

Satu modul I/O mampu mensupport satu atau lebih periferal

Mengontrol fungsi periferal sesuai perintah CPU (tidak hanya mengirimkan data)

Menerapkan apa yang diinginkan sistem operasi terhadap periferal

• memori yg sangat cepat• ukurannya sangat kecil (hanya bbrp bit saja,

misal 128-bit)• tertanam pada bbrp komponen komputer• dipakai utk menyimpan instruksi, alamat dan

tampungan kalkulasi

- Komponen komputer yg memiliki register di antaranya: CPU dan modul I/O

- Register dapat berfungsi sbg memori buffer

23/06/2015

7

Terprogram (programmed)Digerakkan oleh interupt (interrupt driven)Direct Memory Access (DMA)

CPU memiliki kontrol langsung terhadap proses I/O- membaca status (ready/error dsb)- memberi instruksi utk menggerakkan periferal- mentransfer data

CPU menunggu sampai modul I/O selesai mengerjakan suatu operasi sebelum mengirimkan instruksi berikutnya

- CPU merequest untuk melakukan operasi I/O- Modul I/O melaksanakan operasi ke periferal- Modul I/O men-set bit status berisi hasil- operasinya- CPU mengecek status bits secara periodik (tiap

beberapa clock), kalau belum ada perubahan, tunggu. Kalau ada, bereaksi.

- Berarti modul I/O tidak menginformasikan status secara langsung ke CPU

- Modul I/O tidak bisa menginterrupt CPU

CPU tetap memiliki kontrol langsung spt pada I/O terprogram kecuali utk membaca status

Modul I/O menginterupsi CPU ketika sudah siap atau terjadi perubahan status

CPU tidak menunggu sampai sebuah operasi selesai dikerjakan

Setiap periferal atau komponen yg terhubung ke komputer, tidak bisa mengirimkan data apapun atas kehendaknya sendiri

Hal ini menyulitkan proses I/O ken semua harus dipantau oleh CPU lewat modul I/O

Interrup adl sinyal yg dikirimkan oleh sebuah modul I/O utk meminta perhatian CPU, spy CPU membaca status periferal

Interrupt adl satu-satunya sinyal yg dpt diterima CPU tanpa sekehendaknya

- CPU merequest untuk melakukan operasi I/O

- Modul I/O melaksanakan operasi ke periferal

- Sementara itu, CPU dpt melakukan kegiatan lain (melakukan proses berikutnya)

- Modul I/O meng-interrupt CPU utk memberitahukan status hasil operasinya

- CPU bereaksi atas status tsb

23/06/2015

8

Interrupt driven dan programmed I/O membutuhkan intervensi langsung CPU- transfer rate mjd terbatas dan CPU mjd terikat

pada modul I/O

DMA dibuat untuk mengambil alih pengaturan I/O dari CPU

DMA Controller dapat merupakan controller terpisah dari Modul I/O (bisa berupa chip terpisah pada motherboard), dan belum tentu terhubung langsung ke periferal

CPU memberi tahu DMA Controller:- Apa instruksinya- Alamat periferealnya- Alamat awal blok memori, tempat data- Jumlah data yg akan ditransfer

CPU melanjutkan pekerjaan lain- modul mentransfer data di buffer dari/ke periferal

DMA Controller melaksanakan operasi

DMA Controller mengirim interrupt ke CPU saat seluruh operasi selesai

Media Penyimpan

Perangkat EksternalModul I/ODMA