Konsep Dasar Arsitektur dan Organisasi K

(1)

Sumber Belajar :

Syahrul. 2010.Organisasi dan Arsitektur Komputer. Yogyakarta: ANDI OFFSET

Stallings, William. 1998.Organisasi dan Arsitektur Komputer-Perancangan Kerja. Jakarta: Pernhallindo Wikipedia.com

Konsep Organisasi dan Arsitektur Komputer

A. Mengenal Komputer

Di Bumi ini hampir semua bidang dibantu oleh alat elektronik yang dapat mempermudah kegiatan manusia, alat tersebut dikenal dengan sebutan komputer. Komputer adalah alat elektronika yang dapat di program yang berfungsi untuk menyelesaikan berbagai macam masalah komputasi dan manipulasi data. Kemampuan dasar komputer adalah melakukan kalkulasi atau komputasi aritmatika, atau lebih dikenal dengan logika dan perhitungan. Hubungan manusia dengan komputer seperti halnya sebuah dapur restoran chef/koki akan memasak bila ada pesanan menu dari pelanggan restoran. Jadi komputer melakukan pemrosesan berdasarkan program yang diberikan oleh pemrogram.

Gambar 1.1 Peranan analogi komputer

Di dalam sebuah restoran biasanya terdapat beberapa alat dasar (oven, microwave, wastafel, kulkas) dan ruang penyimpanan (lemari). Bahkan ada beberapa ruang dinamis untuk menyimpan makanan sebagai yang sedang dipersiapkan (countertops). Mungkin di dapur restoran, terdapat kepala koki dan banyak koki. Setiap koki memiliki tugas sendiri dan mungkin beberapa peralatan memasak khusus, selain itu terdapat juga peralatan yang digunakan secara bersama. Koki mengikuti resep, tetapi pada akhirnya, mereka berada di bawah kendali kepala koki.

Dengan cara yang sama, komputer Anda dilengkapi dengan beberapa alat dasar (prosesor, drive, motherboard) dan ruang penyimpanan (file sistem pada hard disk). Hal tersebut juga membagi memori untuk menjalankan proses. Satu proses master (sistem operasi) mengawasi banyak proses kecil, yang berfungsi sebagai penjaga dalam interaksi mereka dengan prosesor. Banyak dari proses ini mengikuti instruksi yang ditulis dalam kode program, tetapi juga dapat mengikuti intruksi dari beberapa alat yang terhubung ke komputer / OS.

Chef/koki

Pelanggan restoran

(2)

Sumber Belajar :

Kemampuan komputer dalam memecahkan masalah sudah tidak diragukan, lalu bagaimana pemrosesan masalah di lingkungan luar dapat dipecahkan sebuah komputer? Pemrosesan masalah dengan menggunakan komputer dimulai dengan menganalisis suatu masalah, mencari metode yang tepat untuk menyelesaikan masalah dengan menerapkan algoritma didalamnya. Kemudian program dikembangkan untuk setiap algoritma. Program tersebut dijalankan pada komputer dengan sampel data dan komputer memberikan hasilnya. Dengan melakukan pemeriksaan yang hati-hati dalam hasilnya seperti mencari kesalahan pada program dan bila ditemukan, maka koreksi dilakukan pada program dan kesalahannya dibetulkan. Jadi program yang telah diuji digunakan untuk menjalankan hasil pada komputer secara regular menggunakan data yang tepat. Sehingga komputer tersebut siap untuk menyelesaikan masalah.

Gambar 1.1 Proses penyelesaian masalah

Karena komputer bekerja untuk menyelesaikan masalah maupun meringankan tugas manusia, maka komputer memiliki karakteristik utama meliputi : 1. Komputasi yang sangat cepat; 2. Bersifat konsisten yang tidak berpengaruh terhadap kelelahan, bosan, suka dan tidak suka, dan sebagainya; 3. Kapasitas penyimpanan yang sangat besar (untuk data dan program); 4. Komputasi dengan akurasi tinggi; 5. Mesin serbaguna yang dapat diprogram.

Komputer memiliki software dan hardware dimana semuanya memiliki tugas dengan sistem yang kompleks. Komputer yang banyak ditemui pada masa kini adalah komputer modern. Komputer modern adalah komputer digital yang mampu melakukan operasi-operasi aritmatika dan logika pada data dan memberikan suatu hasil. Komputer digital memiliki bilangan biner yang hanya memiliki dua keadaan yaitu digit 0 dan 1 yang disebut bit (binary). Komputer digital memiliki transistor yang merupakan komponen dasar pembangun komputer yang digunakan untuk membuat gerbang logika. Dan akhirnya gerbang logika membentuk komponen-komponen

Koreksi Program

Hasil

Masalah Metoda Program

(3)

Sumber Belajar :

pembangun komputer seperti ALU, flip-flop, register, multiplezer, decoder, encoder, memori dan sebagainya. Komputer bekerja dengan operasi komputer ditentukan oleh intruksi sebagai informasi biner. Data diberikan dalam bentuk bilangan biner, program demikian disebut dengan bahasa mesin. Jadi komputer yang terdiri dari banyak transistor yang akan membangun gerbang logika hanya dapat bekerja dengan intruksi menggunakan bahasa mesin yaitu biner. Semua program adalah software, dimana dikembangkan untuk menyelesaikan suatu masalah dan mengontrol hardware ketika program dieksekusi. Komputer digital adalah sebuah mesin elektronika yang dibangun dengan kecerdasan internal untuk mengeksekusi instruksi. Mesin elektronika atau yang dikenal dengan hardware umumnya merujuk pada lintasan/jalur elektronika yang terdapat dalam mesin komputer. Istilah hardware digunakan untuk semua komponen fisik di dalam sebuah komputer termasuk mekanika, rakitan komponen-komponen listrik dan elektronika. Dengan kata lain, hardware dapat dilihat secara visual dan mengikuti perintah software, sedangkan software merupakan rancangan aksi logika yang tidak nampak secara visual.

Gambar 1.3 Antarmuka hardware-software

B. Arsitektur dan Organisasi Komputer

Dalam penjelasan sistem komputer, diperlukan perbedaan antara arsitektur komputer dan organisasi komputer. Arsitektur komputer berkaitan dengan atribut-atribut sebuah sistem yang tampak bagi seorang pemrogram. Atau arsitektur komputer berkaitan dengan atribut-atribut yang memiliki dampak langsung pada eksekusi logis sebuah program. Cotoh atribut arsitektur komputer adalah set intruksi, jumlah bit untuk merepresentasikan bermacam-macam jenis data, mekanisme I/O, dan teknik-teknik pengalamatan memori. Tujuan seorang arsitek komputer adalah merancang sebuah sistem dengan kinerja tinggi dengan biaya yang layak, serta dapat memenuhi persyaratan karakteristik komputer lainya.

Software Hardware

Instruksi

Hasil

(4)

Sumber Belajar :

Organisasi komputer berkaitan dengan unit-unit operasional dan interkoneksinya yang merealisasikan spesifikasi arsitektural. Organisasi komputer memberikan gambaran yang lebih dalam mengenai struktur fungsional dan interkoneksi logika-logika antar unit-unit. Organisasi komputer meliputi rincian hardware yang dapat diketahui pemrogram, seperti sinyal-sinyal kontrol, interface komputer dan peripheral, dan teknologi memori yang digunakan.

Dua komputer dengan arsitektur yang sama dapat saja mempunyai organisasi yang berbeda, demikian pula sebaliknya. Sebagai analogi dimana seorang arsitek menggambar denah untuk dua rumah namun material bangunan yang digunakan dapat saja berbeda untuk membangun kedua rumah tersebut. Jadi, di dalam perancangan sebuah komputer, yang pertama diterapkan adalah arsitekturnya, baru memutuskan organisasinya.

C. Struktur dan Fungsi Komputer

Komputer merupakan sistem yang sangat kompleks, berisi jutaan komponen. Bagaimana seseorang dapat menjelaskan komponen tersebut ? Kuncinya adalah dengan mengetahui sifat hirarki sistem-sistem yang paling kompleks. Sebuah sistem hirarki adalah sekumpulan subsistem yang saling berkaitan , hirarki yang satu dengan yang sebelumnya sehingga kita mencapai tingkatan paling rendah. Pada setiap tingkatan, sistem terdiri dari sejumlah komponen dan saling berkaitan. Sifat komponen dari masing-masing tingkatan hanya bergantung pada karakterisasi sistem pada tingkat berikutnya yang disederhanakan atau lebih sederhana. Pada setiap tingkatan, perancangan perlu memperhatikan struktur dan fungsi komputer. Struktur merupakan cara komponen-komponen saling terkait sedangkan fungsi merupakan operasi masing-masing komponen sebagai bagian dari struktur.

Hardware BIOS

(5)

Sumber Belajar :

Gambar 1.4 Lapisan-lapisan sistem komputer

Struktur komputer menunjukan struktur internal komputer tersebut. Dua aspek struktur komputer adalah : fungsional dan fisik. Struktur fungsional menentukan blok-blok dan hubungan antar blok tersebut. Struktur fungsional merupakan faktor penting komputer seperti yang tercermin dari kinerjanya.

Gambar 1.5 Struktur top-level pada komputer

Gambar 1.6 Struktur fungsional sebuah PC

Pada gambar 1.6 ditunjukan struktur fungsi parsial PC. Papan sistem (papan CPU) berfungsi sebagai papan-utama (Motherboard) dengan slot I/O yang terinterkoneksi ke berbagai sub papan PCB lainya. Umumnya sub papan PCB merupakan pengontrol dan memori, misalnya dalam gambar tersebut CRT merupakan sub papan. Papan utama mempunyai empat blok fungsional yaitu CPU, RAM, ROM dan pengontrol keyboard. Pengontrol CRT mempunyai memori penyangga video yang on-board yaitu memori layar.

(6)

Sumber Belajar :

 CPU (Central Processsing Unit) : Mengontrol operasi komputer dan membentuk fungsi-fungsi pengolahan data. Seringkali CPU disebut sebagai processor saja.

 Memori Utama : Menyimpan data

 I/O : Memindahkan data Antara komputer dengan lingkungan luar

 Sistem interkoneksi : Beberapa mekanisme komunikasi antar CPU, memori utama, dan I/O

Gambar 1.7 Hirarki Struktur Fungsional sebuah sistem PC

Komponen yang paling menarik dan kompleks adalah CPU, komponen-komponen struktur utamanya adalah

 Control Unit : Mengontrol operasi CPU dan pada giliranya mengontrol komputer

 ALU (Arithmetic and Logic Unit) : Membentuk fungsi-fungsi pengolahan data komputer  Register : Sebagai penyimpanan internal bagi CPU

 CPU Interconnections : Sejumlah mekanisme komunikasi Antara control unit, ALU dan register-register

Struktur fisik menetapkan modul fisik dan hubungan diantaranya. Struktur fisik tidak mempengaruhi kinerja hanya saja berpengaruh terhadap biaya.

Sistem Komputer

Hardware Software

CPU

Power supply

Pengontrol DMA

Memori

Subsistem Floppy

Kontrol

Kabel

Device

ALU Register Unit Kontrol

RAM

(7)

Sumber Belajar :

Gambar 1.8 Struktur fisik sebuah PC

Gambar 1.9 Hirarki struktur fisik sebuah sistem PC

Fungsi komputer menunjukan perilakunya, seperti output komputer merupakan fungsi dari input. Pada level pada sebuah sistem, fungsi adalah eksekusi program yang melibatkan pengolahan data dimana komputer, penyimpanan data, transfer data dan kontrol.

Motherboard Pengontrol CRT

CRT

Keyboard

Kabel keyboard Konektor keyboard bus

Slot-slot I/O KonektorCRT

KabelCRT

Sistem Komputer

Kotak sistem Keyboard Monitor Kabel

Power Supply Mainboard PCB

pengontrol floppy

Disk drive floppy

(8)

Sumber Belajar :

Gambar 1.10 Fungsi Komputer

Komputer dapat berfungsi sebagai perangkat pemindahan data dari satu peripheral ke peripheral lain, contoh dari keyboard ke layar monitor. Berfungsi sebagai penyimpanan data dari data yang di pindahkan dari dunia luar (external environment) ke penyimpanan komputer (baca) dan sebaliknya (tulis). Komputer pun dapat melakukan operasi-operasi yang melibatkan pengolahan data, terhadap data yang berada di penyimpanan atau pun data perpindahan antara penyimpanan dan dunia luar.

Sumber dan Tujuan Data

Peralatan Pemindahan

Data

Mekanisme Pengontrolan

Fasilitas Penyimpanan

Data

Fasilitas Pengolahan