Organisasi & Arsitektur

40
ORGANISASI DAN ARSITEKTUR KOMPUTER PENDAHULUAN IBP WIDJA, MT

description

sumber bacaan dosen stikom-bali

Transcript of Organisasi & Arsitektur

Page 1: Organisasi & Arsitektur

ORGANISASI DAN ARSITEKTUR KOMPUTER

PENDAHULUAN

IBP WIDJA, MT

Page 2: Organisasi & Arsitektur

ORKOM

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

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.

Page 3: Organisasi & Arsitektur

Organisasi & Arsitektur

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.

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.

Page 4: Organisasi & Arsitektur

ORKOM PENDAHULUAN 4

Organisasi dan Arsitektur...

Semua keluarga x86 memiliki dasar arsitektur yang sama

Keluarga IBM System/370 memiliki dasar arsitektur yang sama

Arsitektur akan memberikan “code compatibility”

Organisasi berbeda antar versi yang berbeda

Page 5: Organisasi & Arsitektur

ORKOM PENDAHULUAN 5

Fungsi

Fungsi adalah operasi dari komponen individu sebagai bagian dari struktur

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

Page 6: Organisasi & Arsitektur

ORKOM PENDAHULUAN 6

Fungsi Komputer

DataMovementApparatus

ControlMechanism

DataStorageFacility

DataProcessingFacility

Page 7: Organisasi & Arsitektur

ORKOM PENDAHULUAN 7

Operasi (1)

Data movement Contoh dari keyboard ke display

DataMovementApparatus

ControlMechanism

DataStorageFacility

DataProcessingFacility

Page 8: Organisasi & Arsitektur

ORKOM PENDAHULUAN 8

Operasi (2)

Storage Contoh download internet ke disk

DataMovementApparatus

ControlMechanism

DataStorageFacility

DataProcessingFacility

Page 9: Organisasi & Arsitektur

ORKOM PENDAHULUAN 9

Operasi (3)

Processing from/to storage Contoh saat melakukan updating data

DataMovementApparatus

ControlMechanism

DataStorageFacility

DataProcessingFacility

Page 10: Organisasi & Arsitektur

ORKOM PENDAHULUAN 10

Operasi (4)

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

DataMovementApparatus

ControlMechanism

DataStorageFacility

DataProcessingFacility

Page 11: Organisasi & Arsitektur

ORKOM PENDAHULUAN 11

Struktur Komputer

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

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.

Page 12: Organisasi & Arsitektur

ORKOM PENDAHULUAN 12

Struktur – Top Level

Computer

Peripherals

Jalur Komunikasi

Main Memory

InputOutput

SystemsInterconnection

CentralProcessing Unit

Computer

Page 13: Organisasi & Arsitektur

ORKOM PENDAHULUAN 13

Struktur - CPU

Computer

CPU

I/O

Memory

SystemBus

Arithmeticand Login Unit

ControlUnit

Internal CPUInterconnection

Registers

CPU

Page 14: Organisasi & Arsitektur

ORKOM PENDAHULUAN 14

Struktur – Control Unit

CPU

ControlUnit

ALU

Registers

InternalBus

ControlMemory

Control Unit Registers and Decoders

SequencingLogin

Control Unit

Page 15: Organisasi & Arsitektur

ORKOM PENDAHULUAN 15

Sejarah Komputer

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

Transistor IBM SERI 7000 DEC PDP-1

Integrated Circuits IBM System/360 DEC PDP-8

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

Page 16: Organisasi & Arsitektur

ORKOM PENDAHULUAN 16

ENIAC

Electronic Numerical Integrator And Computer Oleh : Eckert dan Mauchly University of Pennsylvania Untuk membuat tabel lintasan peluru kendali Mulai tahun 1943 Selesai tahun 1946

Terlambat untuk digunakan pada perang dunia II Digunakan sampai tahun 1955

Page 17: Organisasi & Arsitektur

ORKOM PENDAHULUAN 17

ENIAC ...

Decimal (bukan binary) Memory 20 akumulator, @ 10 digit decimal Diprogram manual dengan menggunakan

switches 18.000 tabung vakum Berat 30 ton 15,000 square feet Konsumsi daya 140 kW 5,000 operasi pertambahan per detik

Page 18: Organisasi & Arsitektur

ORKOM PENDAHULUAN 18

Mesin Von Neumann

Dengan konsep program tersimpan Memory utama menyimpan program dan data Operasi ALU dengan data biner Control Unit menerjemahkan instruksi dari

memory dan mengeksekusinya Peralatan Input/Output dioperasikan oleh Control

Unit Princeton Institute for Advanced Studies

Komputer IAS Diselesaikan tahun 1952

Page 19: Organisasi & Arsitektur

ORKOM PENDAHULUAN 19

Struktur mesin Von Neumann

MAIN MEMORY

ALU(Arithmetic and

Logic Unit)

PROGRAM CONTROL UNIT

INPUT OUTPUT

EQUIPMENT

Page 20: Organisasi & Arsitektur

ORKOM PENDAHULUAN 20

Detail – Komputer IAS

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

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)

Page 21: Organisasi & Arsitektur

ORKOM PENDAHULUAN 21

MAINMEMORY

Arithmetic and Logic Unit

Program Control Unit

INPUT OUTPUT

EQUIPMENT

MBR

Arithmetic & Logic Circuits

MQAccumulator

MAR

ControlCircuits

IBR

IR

PC

Address

Instructions& Data

Central Processing UnitIAS

Page 22: Organisasi & Arsitektur

ORKOM PENDAHULUAN 22

Flow operasi IAS

Page 23: Organisasi & Arsitektur

ORKOM PENDAHULUAN 23

Komputer Komersial

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

Lebih cepat Memory lebih besar

Page 24: Organisasi & Arsitektur

ORKOM PENDAHULUAN 24

IBM (Transistor)

Peralatan Punched-card processing Tahun 1953 - the 701

Komputer pertama IBM yg menyimpan program Untuk perhitungan sains

Tahun 1955 - the 702 Aplikasi bisnis

Komputer seri 700/7000

Page 25: Organisasi & Arsitektur

ORKOM PENDAHULUAN 25

Transistor

Menggantikan tabung vakum Lebih kecil Lebih murah Lebih sedikit mengeluarkan panas Solid State device Dibuat dari bahan silikon Ditemukan tahun 1947 di Lab. Bell

Page 26: Organisasi & Arsitektur

ORKOM PENDAHULUAN 26

Komputer berbasis Transistor

Merupakan mesin generasi kedua NCR & RCA memproduksi mesin transistor

kecil IBM 7000 DEC – tahun 1957

Memproduksi PDP-1

Page 27: Organisasi & Arsitektur

ORKOM PENDAHULUAN 27

Microelectronics

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

sel-sel memory dan interkoneksinya Dibuat dari semikonduktor contoh: wafer silikon

Page 28: Organisasi & Arsitektur

ORKOM PENDAHULUAN 28

Hukum Moore

Hukum pertambahan kerapatan dari komponen pada chip Jumlah transistor pada Chip akan bertambah 2x lipat tiap

tahun Sejak 1970 pengembangan sedikit terlambat

Jumlah transistor betambah 2x lipat tiap 18 bulan Ongkos pembuatan chip hampir selalu tidak berubah Semakin padat kerapatan chip semakin pendek hubungan

elektrisnya sehingga membuat performa lebih meningkat Ukuran yang lebih kecil meningkatkan fleksibilitas Konsumsi daya dan pendinginan berkurang Interkoneksi yang lebih sedikit akan meningkatkan reliabilitas

Page 29: Organisasi & Arsitektur

ORKOM PENDAHULUAN 29

Kurva pertumbuhan jumlah Transistor pada Chip

Page 30: Organisasi & Arsitektur

ORKOM PENDAHULUAN 30

IBM seri 360

Tahun 1964 Tidak kompatibel dengan seri 7000 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

Memiliki struktur Multiplexed switch

Page 31: Organisasi & Arsitektur

ORKOM PENDAHULUAN 31

DEC PDP-8

Tahun 1964 Minikomputer pertama Tidak memerlukan ruangan ber-AC Cukup kecil untuk ditempatkan di meja

laboratorium Harga $16.000 (+ $100k untuk IBM 360) Aplikasi tertanam (embedded) & OEM Struktur Bus

Page 32: Organisasi & Arsitektur

ORKOM PENDAHULUAN 32

Struktur Bus DEC PDP-8

OMNIBUS

ConsoleController

CPU Main Memory I/OModule

I/OModule

Page 33: Organisasi & Arsitektur

ORKOM PENDAHULUAN 33

Memory Semikonduktor

Tahun 1970 Oleh Fairchild Ukuran dari suatu inti tunggal

Contoh: 1 bit penyimpanan inti magnetic

Memuat 256 bit Sifat pembacaan (Read) Non-destruktif Lebih cepat dari inti magnetic Kapasitas meningkat hampir 2x lipat per th.

Page 34: Organisasi & Arsitektur

ORKOM PENDAHULUAN 34

INTEL

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

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

Tahun 1974 – type 8080 Microprosessor pertama INTEL untuk tujuan umum

(general purpose)

Page 35: Organisasi & Arsitektur

ORKOM PENDAHULUAN 35

Upaya memacu kecepatan

Pipelining On board cache On board L1 & L2 cache Branch prediction Data flow analysis Speculative execution

Page 36: Organisasi & Arsitektur

ORKOM PENDAHULUAN 36

Performa yg tidak sebanding

Kecepatan prosessor bertambah Kapasitas memory bertambah Tetapi kecepatan memory jauh dibelakang

kecepatan prosessor

Page 37: Organisasi & Arsitektur

ORKOM PENDAHULUAN 37

Karakteristik DRAM & Prosessor

Page 38: Organisasi & Arsitektur

ORKOM PENDAHULUAN 38

Trend penggunaan DRAM

Page 39: Organisasi & Arsitektur

ORKOM PENDAHULUAN 39

Solusi

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

Mengganti interface DRAM shg menjadi lebih efisien dng melibatkan cache.

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

Meningkatkan bandwidth interkoneksi High speed bus Hierarchy of bus

Page 40: Organisasi & Arsitektur

ORKOM PENDAHULUAN 40

End of Slide