Arsitektur Sistem Komputer

Oleh:

Kiswanto, ST, M.Kom

Program Studi MI, SI dan TI

STIMIK Atma Luhur

Pangkal Pinang

Gambar 1. Tingkatan dasar Arsitektur Komputer

Gambar 2. Arsitektur Komputer Multilayered

Hardware Level

1. Layer perangkat fisik (Physical Device Layer)

Dalam prakteknya merupakan layer komponenelektrik dan elektronik. Perangkat komputer modernyang paling canggih pun terbangun dari komponenelektronik sederhana seperti transistor, kapasitor,dan resistor dan komponen ini mengandalkan padapower supply dan lingkungan operasi yang cocok.Transistor juga dapat bertindak/berfungsisebagai switch elektronik, baik ON (biner "1")ataupun OFF (biner "0").

Lanjutan (2)

2. Layer logika digital (Digital Logic Layer)

Semua operasi mesin yang paling dasar diberikanpada tingkat ini. Elemen-elemen dasar pada tingkatini dapat menyimpan, memanipulasi, danmentransmisi data dalam bentuk representasi binersederhana.

Elemen logika digital ini disebut gate. Gatebiasanya dikonstruksi dari sejumlah kecil transistordan komponen elektronik lain. Namun demikian,banyak gate bisa dikombinasikan ke satu chip.

Perangkat logika digital standart dikombinasikanbersama untuk membentuk prosesor komputer,memori komputer, dan komponen utama dari unityang digunakan untuk input dan output.

Lanjutan (3)

3. Layer microprogrammed (MicroprogrammedLayer)

Menginterpretasikan instruksi bahasa mesin darilayer mesin dan secara langsung menyebabkanelemen logika digital menjalankan operasi yangdikehendaki. Maka, sebenarnya ia adalah prosesorinner (bagian dalam) yang sangat mendasar dandikendalikan oleh instruksi program kontrolprimitifnya sendiri yang disangga dalam ROMinner-nya sendiri. Instruksi program ini disebutmikrokode dan program kontrolnya disebutmikroprogram. Mereka adalah salah satu contohfirmware (yakni, software dalam ROM).

Lanjutan (4)

4. Layer mesin (Machine Layer)

Adalah tingkat hardware level yang paling bawah,dimana program dapat dituliskan dan memanghanya instruksi bahasa mesin (machine language)yang dapat diinterpretasikan secara langsung olehhardware.

Software Level

1. Layer sistem operasi (Operating System Layer)

Mengontrol cara yang dilakukan oleh semuasoftware dalam menggunakan hardware yangmendasari (underlying) dan juga menyembunyikankompleksitas hardware dari software lain dengancara memberikan fasilitasnya sendiri, yangmemungkinkan software menggunakan hardwaretersebut secara lebih mudah. la juga mencegahsoftware lain melewati fasilitas ini, sehinggahardware tersebut hanya bisa diakses secaralangsung oleh sistem operasi. Oleh karenanya, iamemberikan lingkungan yang tertata aman, dimanadalam lingkungan ini instruksi bahasa mesin dapatdieksekusi (dijalankan) secara aman dan efektif.

Lanjutan (2)

2. Layer software urutan atas (Higher OrderSoftware Layer)

Mencakup semua program dalam bahasa selainbahasa mesin yang memerlukan penerjemahan kedalam kode mesin sebelum mereka dapat dijalankan.Ketika diterjemahkan, program seperti itu akanmengandalkan (menyandarkan diri) pada fasilitassistem operasi yang mendasari maupun instruksi-instruksi mesin mereka sendiri.

3. Layer aplikasi (Applications Layer)

Adalah bahasa komputer seperti yang dilihat olehend-user.

CPU Arsitektur

CPU Arsitektur adalah ilmu yang mempelajari tentang

struktur dan fungsi dari CPU.

1. Mempelajari tentang bagaimana CPU melakukan

pekerjaannya

2. Mempelajari tentang bagaimana CPU berhubugan

dengan peralatan yang lain dalam menjalankan

tugasnya.

3. Mempelajari tentang komponen-komponen apa

saja yang ada di dalam CPU

4. Memeplajari bagaimana cara mengatur kerja

masing-masing komponen sehingga dapat

berfungsi dengan baik

10

Unit Fungsional Dasar Komputer

Masukan

Keluaran

Memori

ArimetikadanLogika

Kontrol

Konsep Arsitektur Komputer

Arsitektur Komputer Vs Organisasi Komputer

Arsitektur Komputer adalah bagian yang lebih

cenderung pada kajian atribut–atribut sistem

komputer yang terkait dengan seorang programmer.

Contohnya, set instruksi, aritmetika yang digunakan,

teknik pengalamatan, mekanisme I/O.

Lanjutan (2)

Organisasi Komputer adalah bagian yang terkait

erat dengan unit–unit operasional dan interkoneksi

antar komponen penyusun sistem komputer dalam

merealisasikan aspek arsitekturalnya. Contoh aspek

organisasional adalah teknologi hardware, perangkat

antarmuka, teknologi memori, sistem memori, dan

sinyal–sinyal kontrol.

Struktur dan Fungsi Komputer

Struktur adalah susunan yang menggambarkan

hubungan antar komponen dalam sebuah sistem.

Contoh

o Sebuah komputer memiliki struktur CPU, Main

Memory , I/O dan Bus

o Sebuah Magnetic Disk memiliki struktur alamat

yang terdiri dari Track dan Sector .

Lanjutan (2)

Fungsi adalah operasi yang bisa dilakukan oleh

komponen komponen sebuah sistem.

Contoh:

oKomputer memiliki fungsi Pemrosesan Data,

Pemindahan Data, Penyimpanan Data dan

Pengendalian.

Struktur Dasar Komputer

Terdapat empat struktur utama:

1) Central Processing Unit (CPU) berfungsi sebagai

pengontrol operasi komputer dan pusat pengolahan

fungsi – fungsi komputer.

2) Main Memory berfungsi sebagai penyimpan data.

3) I/O berfungsi memindahkan data dari/ke lingkungan

luar atau perangkat lainnya.

4) System Interconnection berfungsi sebagai sistem

yang menghubungkan CPU, memori utama dan I/O.

Diagram Struktur Dasar Komputer

CPU: Struktur Dasar

Ada 3 bagian antara lain:

1) Control Unit, berfungsi untuk mengontrol operasi

CPU dan mengontrol komputer secara keseluruhan.

2) Arithmetic And Logic Unit (ALU), berfungsi

untuk membentuk fungsi fungsi pengolahan data

komputer.

3) Register, berfungsi sebagai penyimpan internal bagi

CPU.

Gambar CPU: Diagram Struktur Dasar

Control Unit: Struktur Dasar

Ada 3 bagian antara lain:

1) Squencing Logic adalah bagian yang berfungsi

untuk menangani sinyal-sinyal pengendali, seperti

sinyal: Clock , Read/Write , Interrupt Request

2) Register & Decoder adalah bagian yang berfungsi

untuk melakukan “decoding” atau penterjemahan

sandi instruksi agar dapat segera di eksekusi.

3) Control Memory adalah bagian yang digunakan

oleh Control Unit untuk menyimpan parameter

parameter pengendalian.

Gambar Control Unit : Diagram

Struktur Dasar

Fungsi Dasar Sistem Komputer

Pada prinsipnya terdapat 4 fungsi operasi, yaitu :

1) Fungsi Operasi Pengolahan Data (Data Processing)

2) Fungsi Operasi Penyimpanan Data (Data Storage)

3) Fungsi Operasi Pemindahan Data (Data

Movement)

4) Fungsi Operasi Kontrol (Control)

Lanjutan (2)

1) Komputer harus dapat memproses data.Representasi data di sini bermacam–macam, akantetapi nantinya data harus disesuaikan dengan mesinpemrosesnya. Dalam pengolahan data.

2) Komputer memerlukan unit penyimpanan sehinggadiperlukan suatu fungsi Penyimpanan data.Walaupun hasil komputer digunakan saat itu,setidaknya komputer memerlukan mediapenyimpanan untuk data prosesnya.

Lanjutan (3)

3) Dalam interaksi dengan dunia luar sebagai fungsiPemindahan data diperlukan antarmuka (interface),proses ini dilakukan oleh unit Input/Output (I/O) danperangkatnya disebut peripheral. Saat interaksidengan perpindahan data yang jauh atau dari remotedevice, komputer melakukan proses komunikasidata.

4) Fungsi Pengendalian juga dilakukan oleh komputer,baik pengendalian internal dalam komputer itusendiri maupun pengendalian eksternal , yaitupengendalian peralatan lain.

Diagram Fungsi Komputer

Ada 4 bagian antara lain:

1) Data Movement Apparatus merupakan

“interface” untuk pemindahan data.

2) Data Storage Facility merupakan unit

penyimpan data

3) Data Processing Facility merupakan unit

untuk pemrosesan data

4) Control Mechanism merupakan

pengendali utama fungsi komputer

Gambar Diagram Fungsi Komputer

1) Fungsi Pengolahan Data

Langkah-Langkah

1) Data diambil dari Storage oleh Control

2) Control memberikan ke bagian Processing untuk

diolah

3) Hasil olahan pada bagian Processing kemudian

disimpan kembali ke Storage sebagai sebuah

“result”

Gambar Fungsi Pengolahan Data

Lanjutan (2)

Langkah-Langkah

1. Data diambil dari Data Movement Apparatus oleh

Control

2. Control memberikanya ke bagian Processing untuk

diolah

3. Hasil olahan pada bagian Processing kemudian

disimpan ke Storage sebagai sebuah “result”

Sebaliknya, data dari Storage diambil oleh control utk

diolah, setelah itu hasilnya ke Data Movement

Apparatus

Lanjutan (3)

2) Fungsi Data Storage

Langkah-langkah

1. Data dari Data Movement Apparatus dipindahkan

oleh Control untuk di “save” ke Memory Storage

2. Sebaliknya , data dari memory Storage dipindahkan

oleh Control untuk di “write” ke Data Movement

Apparatus

Gambar Fungsi Data Storage

3) Fungsi Data Movement

Langkah-Langkah

1. Data yang berasal dari Data Movement Apparatus

oleh Control kemudian di kirim kembali ke bagian

Data Movement Apparatus yang lain

Gambar Fungsi Data Movement

34

Kesimpulan

1. Komputer adalah sebuah mesin elektronik yangsecara cepat menerima informasi masukandigital dan mengolah informasi tersebutmenurut seperangkat instruksi yang tersimpandalam komputer dan menghasilkankeluaran informasi yang dihasilkan setelahdiolah.

2. Organisasi Komputer adalah bagian yangterkait erat dengan unit–unit operasional daninterkoneksi antar komponen penyusun sistemkomputer dalam merealisasikan aspekarsitekturalnya.

Lanjutan (2)

3. Arsitektur Komputer lebih cenderung pada kajianatribut–atribut sistem komputer yang terkait denganseorang programmer.

4. Struktur internal komputer meliputi: CentralProcessing Unit (CPU), Memori Utama, I/O, SistemInterkoneksi.

5. Struktur internal CPU meliputi: Control Unit,Aritmetic And Logic Unit (ALU), Register, CPUInterkoneksi.

6. Fungsi dasar sistem komputer adalah Fungsi OperasiPengolahan Data, Penyimpanan Data, FungsiOperasi Pemindahan Data, Fungsi Operasi Kontrol.

37

Tugas:

1. Jelaskan perbedaan utama Organisasi Komputer dan

Arisitektur Komputer? Beri Contohnya.

2. Gambarkan Struktur Top Level komputer dan jelaskan

masing-masing fungsi?

3. Gambarkan Struktur Central Processing Unit dan jelaskan

masing-masing fungsi?

4. Gambarkan operasi-operasi komputer dan jelaskan masing-

masing fungsi?

5. Apa fungsi dari sistem komputer?