ORGANISASI & ARSITEKTUR KOMPUTER

EVOLUSI DAN KINERJA KOMPUTER

2

3

Sejarah Singkat Komputer

• Generasi Pertama : Tabung Vakum

• Generasi Kedua : Transistor

• Generasi Ketiga : Integrated Circuits (IC)

• Generasi Keempat : Very Large Scale Integration (VLSI)

• Generasi Kelima : Ultra Large Scale Integration (ULSI)

4

Generasi Pertama

ENIAC

• ENIAC = Electronic Numerical Integrator And Computer

• Dirancang dan dibuat oleh John Presper Eckert and John

Mauchly

• Dibuat di University of Pennsylvania

• Pembuatan dimulai tahun 1943 dan selesai pada tahun

1946

• Digunakan sampai tahun 1955

5

ENIAC

• Merupakan Mesin Desimal (bukan biner)

• Kecepatan operasi mencapai 5.000 operasi

penambahan per detik

• Berisi lebih dari 18.000 tabung vakum

• Berat mesin ini mencapai 30 ton

• Luas 15,000 square feet

• Konsumsi daya 140 kW

6

ENIAC

• Terdiri dari 20 akumulator, yang masing – masing

akumulatornya mampu menampung 10 digit desimal

• Setiap digit direpresentasikan oleh cincin yang terdiri atas

10 buah tabung vakum

• Kekurangan utama mesin ini adalah masih manual

pemrogramannya, yaitu dengan menyetel switch –

switch, memasang dan menanggalkan kabel – kabelnya

7

ENIAC

8

ENIAC

9

The Von Neumann Machine

• John Von Neumann seorang ahli matematika yang

merupakan konsultan pembuatan ENIAC pada tahun

1945 mencoba memperbaiki kelemahan ENIAC dengan

rancangan komputer barunya, bernama EDVAC

(Electronic Discrete Variable Computer) dengan konsep

program tersimpan (stored-program concept)

• Memori Menyimpan data dan program

• ALU operasi data biner

• Unit Kontrol Menginterpretasikan instruksi dari memori

dan mengeksekusi

• Perangkat I/O dikendalikan oleh Unit Kontrol

• Komputer dengan stored-program concept

dipublikasikan yang kemudian di kenal dengan nama

Komputer IAS (Computer of Institute for Advanced

Studies) 10

Struktur Mesin Von Neumann

11

Mesin Von Neumann

12

IAS (Computer of Institute for Advanced Studies)

• Memori IAS terdiri atas 1.000 lokasi penyimpanan yang

disebut word. Word terdiri atas 40 binary digit (bit)

Kapasitas memori: 1000 x 40 bit words

Menggunakan sistem bilangan Biner

Panjang instruksi 20 bit ( 1 word = 2 instruksi )

13

IAS (Computer of Institute for Advanced Studies)

Register-register dalam CPU

• MBR (Memory Buffer Register) berisi sebuah word yang

akan disimpan di dalam memori atau digunakan untuk

menerima word dari memori

• MAR (Memory Address Register) untuk menentukan alamat

word di memori untuk dituliskan dari MBR atau dibaca oleh

MBR

• IR (Instruction Register) berisi instruksi 8 bit kode operasi

yang akan dieksekusi

• IBR (Instruction Buffer Register) ), digunakan untuk

penyimpanan sementara instruksi sebelah kanan word di

dalam memori

• PC (Program Counter) berisi alamat pasangan instruksi

berikutnya yang akan diambil dari memori

• AC (Accumulator) dan MQ (Multiplier Quotient) digunakan

untuk penyimpanan sementara operand dan hasil ALU14

Struktur IAS

15

Komputer Komersial

• 1947 – berdiri Eckert-Mauchly Computer Corporation

untuk memproduksi komputer secara komersial

UNIVAC I (Universal Automatic Computer)

Digunakan untuk kalkulasi sensus 1950 oleh US

Bureau of Census USA

• Menjadi divisi dari Sperry-Rand Corporation

• UNIVAC II dipasarkan pada tahun 1950

Lebih cepat

Kapasitas memori

16

IBM

• Pabrik peralatan untuk melubangi kartu (manufacturer of

punched-card processing equipment)

• 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 dan terus berkembang sampai

sekarang.

17

Generasi Kedua

Transistor

• Menggantikan vacuum tubes

• Lebih kecil

• Lebih murah

• Menghilangkan sedikit panas

• Merupakan komponen Solid State

• Dibuat dari Silicon

• Ditemukan pada th 1947 di

laboratorium Bell

• Oleh William Shockley dkk.

18

Transistor

• IBM sebagai perusahaan pertama yang meluncurkan

produk komputer dengan transistor sehingga tetap

mendominasi pangsa pasar komputer

• NCR dan RCA adalah perusahaan yang

mengembangkan komputer berukuran kecil saat itu

(small transistor machines)

• Kemudian IBM mengeluarkan seri 7000

• Generasi kedua juga ditandai munculnya Digital

Equipment Corporation (DEC) - 1957

Membuat komputer PDP-1

19

Generasi Ketiga

Integrated Circuits

• Pada tahun 1958 terjadi revolusi elektronika kembali,

yaitu ditemukannya integrated circuit (IC) yang

merupakan penggabungan komponen – komponen

elektronika dalam suatu paket

• Dengan ditemukan IC ini semakin mempercepat proses

komputer, kapasitas memori makin besar dan bentuknya

semakin kecil

20

IBM Seri 360

• 1964 IBM System/360 yang telah menggunakan

teknologi IC

• Pelopor munculnya “family” komputer

• Sistem 360 merupakan kelompok komputer pertama

yang terencana. Banyak model dalam arsitektur 360 ini

dan saling kompatibel.

• Hal ini sangat menguntungkan konsumen, karena

konsumen dapat menyesuaikan dengan kebutuhan

maupun harganya.

• Pengembangan (upgrading) dimungkinkan dalam

komputer ini

21

Karakteristik komputer kelompok ini :

• Sama atau identik Instruksinya sehingga mendukung

kompatibel sistem maupun perangkat kerasnya

• Sama atau identik O/S, feature yang menguntungkan

konsumen sehingga apabila kebutuhan menuntut

penggantian komputer tidak kesulitan dalam sistem

operasinya karena sama

• Bertambahnya kecepatan

• Bertambahnya jumlah port I/O

• Bertambahnya ukuran memori

• Harga meningkat

22

IBM Seri 360

23

IBM Seri 360

• 1964 Digital Equipment Corporation (DEC) juga

mengeluarkan Minikomputer pertama

• Tidak mengharuskan ruangan ber AC

• Ukuran kecil

• OEM (Original Equipment Manufacturer)

24

DEC – PDP 8

DEC – PDP 8 Struktur BUS

25

Arsitektur bus seperti PDP-8 ini nantinya digunakan

oleh komputer – komputer modern selanjutnya

Generasi Keempat

Very Large Scale Integration (VLSI)

• Era keempat perkembangan generasi komputer ditandai

adanya VLSI

• Paket VLSI dapat menampung 10.000 komponen lebih

per kepingnya dengan kecepatan operasi mencapai 100

juta operasi per detiknya

• Komputer generasi ini lebih kuat, kompak, dapat lebih

diandalkan dan cukup terjangkau

• Memunculkan revolusi komputer pribadi (PC)

26

Very Large Scale Integration (VLSI)

27

Intel

• Tahun 1971 4004

Mikroprosesor pertama

Semua komponen CPU dalam satu IC (chip)

4 bit

• Tahun 1972 8008

8 bit

Untuk aplikasi yang spesifik

• Tahun 1974 8080

Generasi pertama dari intel “general purpose

microprocessor”

• Tahun 1978 8086, 80286

28

Generasi Kelima

Ultra Large Scale Integration (ULSI)

• Dalam produksi chip mikroprosesor memiliki sepuluh juta

komponen elektronik.

• Generasi ini didasarkan pada perangkat keras

pemrosesan paralel dan AI (Artificial Intelligence)

perangkat lunak.

• AI merupakan cabang yang muncul dalam ilmu komputer,

yang menafsirkan sarana dan metode pembuatan

komputer berpikir seperti manusia.

29

Ultra Large Scale Integration (ULSI)

Fitur utama dari Generasi Kelima adalah:

• Teknologi ULSI

• Pengembangan kecerdasan buatan

• Pengembangan pengolahan bahasa alami

• Kemajuan dalam Pengolahan Paralel

• Kemajuan dalam teknologi Superkonduktor (yang

memungkinkan aliran listrik mengalir tanpa hambatan

sedikitpun sehingga dapat meningkatkan kecepatan

informasi yang di dapat)

• Lebih user friendly interface dengan fitur multimedia

• Ketersediaan komputer yang sangat kuat dan kompak

dengan harga lebih murah

30

31

32

Ketidak Seimbangan Kinerja

• Kecepatan prosesor meningkat

• Kapasitas memori meningkat

• Perkembangan kecepatan memori lebih lambat

(tertinggal) dibanding kecepatan prosesor

33

Perbandingan Kinerja Logic dan Memori

34

Perbandingan Laju Data Perangkat I/O

35

Solusi

• Meningkatkan jumlah bit per akses

• Mengubah interface DRAM sehingga menjadi lebih

efisien dengan melibatkan 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

36

37