ARSITEKTUR DAN ORGANISASI KOMPUTER
A. ARSITEKTUR
Arsitektur komputer adalah konsep perencanaan dan struktur pengoperasian dasar dari
suatu sistem komputer. Arsitektur komputer ini merupakan rencana cetak-biru dan deskripsi
fungsional dari kebutuhan bagian perangkat keras yang didesain (kecepatan proses dan sistem
interkoneksinya). Dalam hal ini, implementasi perencanaan dari masing–masing bagian akan
lebih difokuskan terutama, mengenai bagaimana CPU akan bekerja, dan mengenai cara
pengaksesan data dan alamat dari dan ke memori cache, RAM, ROM, cakram keras, dll).
Beberapa contoh dari arsitektur komputer ini adalah arsitektur von Neumann, CISC, RISC,
blue Gene, dll. Dengan katan lain arsitektur computer adalah ilmu dan sekaligus seni
mengenai cara interkoneksi komponen-komponen perangkat keras untuk dapat menciptakan
sebuah komputer yang memenuhi kebutuhan fungsional, kinerja, dan target biayanya.
Johann Sebastian Bach, yang menggubah musik untuk dimainkan dengan piano,
menghadapi kendala selera instrumen dan cita rasa musik pada jamannya. Dalam keberadaan
kendala tersebut, ia menghasilkan melodi tambahan dalam suatu aransemen yang kompleks
dan dalam irama gembira. Kita masih bisa menikmatinya sekarang, sekitar 250 tabun dari
jamannya. Kejeniusannya menggema sepanjang 10 generasi manusia, yang hidup lebih lama
dari pada gelombang perubahan artistic, politik, dan sosial. Bagaimana kalau Bach
mengetabui bahwa setiap lima tabun ada instrument musik generasi barn yang selalu
merniliki kemampuan menghasilkan nada yang lebih kaya dan dalam harmonisasinya dari
pada setiap generasi yang digantikannya? Bagaimana jika Batch tahu kalau patron darinya
tersebut telah mengangkat serangkaian lagu yang dimainkan untuk dua puluh tabun
berikutnya pada instrument yang terentang jangka waktunya selama empat generasi?
Dapatkah Bach menyusun penciptaan instrumen masa datang yang berkualitas suara yang
lebih baik? Dapatkah ia menghasilkan serangkaian irama dan harmoni yang memberi
kekuatan pada setiap generasi instrumen berikutnya? Sebagai penggubah lagu yang
dimainkan dengan instrumen khusus pada jamannya yaitu alat musik clavichord, harpsichord,
organ, dan biola, masalah yang dihadapai Batch sarna dengan masalah yang dihadapi oleh
memanfaatkan teknologi yang telah ada dengan tepat. Kendala atau masalah yang dihadapi
oleh arsitek computer. persis seperti masalah hipotetis yang tidak dihadapi oleh Batch, yaitu
bagaimana menyusun bagian yang memanfaatkan atau mengeksploitir seperangkat teknologi
barn, khususnya apabila anda belum mengetabui secara pasti mengenai teknologi yang akan
ada.
Arsitektur computer berkembang trus untuk menciptakan computer yang lebih canggih,
lebih mempunyai seni yang tinggi. Contoh dari perkembangan computer akibat adanya
perkembangan ilmu arsitektur computer adalah Mikrokontroler 8-bit dari Motorola
M68HC05 dan M68HC11 memiliki organisasi khusus yan disebut dengan arsitektur Von
Neumann. Dalam arsitektur ini, CPU dan rangkaian memori di-interkoneksi-kan dengan bus
alamat dan bus data. Bus alamat digunakan untuk menentukan lokasi memori yang mana
yang akan diakses, dan bus data digunakan untuk mengirim informasi baik dari CPU ke
lokasi memori dan sebaliknya.
Dalam arsitektur implementasi Motorola ini terdapat beberapa memori spesial yang
disebut dengan register CPU yang terletak di dalam CPU itu sendiri. Register ini mirip
dengan memori yang dapat menyimpan informasi. Tetapi register ini terjalur langsung di
dalam CPU dan bukan bagian dari memori konvensional mikrokontroler.
CPU menganggap semua lokasi memori sebagai satu kesatuan walaupun di dalamnya
terdapat instruksi program, data variabel, maupun kontrol input-output (I/O). Teknik
semacam ini yang disebut dengan memory-mapped I/O. Artinya, semua piranti input-output
dari sistem mikrokontroler memiliki alamat tersendiri yang ikut dipetakan dalam peta
memori, sehingga dianggap sebagai bagian dari memori itu sendiri.
Di dalam CPU juga terdapat komponen ALU atau Arithmatic Logic Unit yang
digunakan untuk melakukan kalkulasi aritmatika dan logika yang didefinisikan oleh instruksi.
Berbagai macam variasi operasi aritmatika biner dikerjakan dalam ALU ini. Hampir semua
operasi aritmatika biner didasarkan pada operasi tambah. Pengurangan dikerjakan sebagai
proses tambah dengan salah satu data dikomplemenkan. Perkalian dikerjakan sebagai urutan
Input/Out
interkoneksi komponen-komponen computer dalam merealisasikan aspek arsitekturalnya.
Contoh aspek organisasional adalah teknologi hardware, perangkat antarmuka, teknologi
memori, sistem memori, dan sinyal–sinyal control.
Sebuah komputer moderen/digital dengan program yang tersimpan di dalamnya
merupakan sebuah system yang memanipulasi dan memproses informasi menurut kumpulan
instruksi yang diberikan. Sistem tersebut dirancang dari modul-modul hardware seperti :
1. Register
2. Elemen aritmatika dan logika
3. Unit pengendali
4. Unit memori
5. Unit masukan/keluaran (I/O)
Komputer dapat dibagi menjadi 3 bagian utama, yaitu :
Keterangan :
CPU mengendalikan urutan dari semua pertukaran informasi dalam komputer dan
dengan dunia luar melalui unit I/O. Sedangkan unit memori terdiri dari sejumlah besar lokasi
yang menyimpan program dan data yang sedang aktif digunakan CPU. Ketiga unit tersebut
dihubungkan dengan berbagai macam bus.
2. Operasi Mikro
Adalah operasi tingkat rendah yang dapat dilakukan oleh komputer atau CPU
sehingga fungsi-fungsi operasi akan dihasilkan untuk memindahkan data antar register.
Salah satu cara dalam melakukan operasi mikro tersebut dengan menggunakan
bahasa transfer register / Register Transfer Language (RTL).
RTL adalah sebuah bahasa yang digunakan untuk menjabarkan atau melaksanakan
operasi mikro.
Untuk mengungkapkan bahasa RTL ini dapat digunakan notasi RTL yang
merupakan aturan penulisan pemberian instruksi RTL. Contoh notasi tersebut antara lain :
• Notasi RTL untuk mentransfer isi register A ke B
B (A)
Isi dari register A
• Notasi RTL untuk mentransfer bagian-bagian dari register (field). Sebuah field pada sebuah register dinotasikan dengan menggunakan tanda kurung.
Field AD di register IR ditransfer ke register PC
PC (IR[AD])
• Notasi RTL untuk mentransfer field AD dari register IR ke register PC
Isi register X ditransfer ke bit 0 sampai 3 pada register R1, yang berari X
mempeunyai panjang bit adalah 4
Selain itu, dapat juga dipakai konstanta pada sisi sebelah kanan tanda panah.
L 5
Artinya simpan nilai 5 pada register L
• Notasi RTL untuk menggambarkan berbagai macam operasi-mikro Aritmatika.
A3 (A1) + (A2)
Artinya isi register A1 dan A2 dijumlahkan dengan menggunakan sirkuit adder
biner dan hasil jumlahnya ditransfer ke register A3.
Namum apabila dilakukan pengulangan penjumlahan akan menyebabkan overflow
dan untuk menampung overflow tersebut digunakan register 1-bit yaitu V sebagai register
overflow serta pelengkap A3.
VA3 (A1) + (A2)
Contoh operasi aritmatika lainnya :
A (A) + 1 ; increment isi A oleh 1
A (A) - 1 ; decrement isi A oleh 1
A (A) ; menurunkan komplemen A
A (A) + B +1 ; lakukan A – B dengan menambahkan komplemen
• Notasi RTL untuk menggambarkan berbagai macam operasi-mikro Logika.
C (A) OR (B)
Artinya bahwa logika OR dari sis register A dan B ditransfer ke register C. Begitu
juga dengan operasi AND
C (A) AND (B)
• Notasi RTL untuk menggambarkan transfer data ke dan dari word memori.
Dalam RTL, unit memori utama pada komputer dianggap sebagai M dan menulis
word ke-i dalam memori menjadi M[i].
Proses pembacaan memori (memory read) adalah :
B (M[A])
Proses penulisan memori (memory write) adalah :
(M[A]) B
artinya word memori yang alamatnya ditunjukkan oleh register A ditransfer ke atau
dari register B dalam CPU.
• Notasi RTL digunakan untuk transfer register hanya pada kondisi tertentu, hal tersebut dilakukan dengan 2 cara :
1. Menggunakan pernyataan kondisi logika (logical condition)
IF (V) > (W) THEN Q 0
Men-set 0 ke registr Q hanya jika nilai register V lebih besar dari nilai
Note :
Pernyataan kondisi logikal hanya didefinisikan untuk IF – THEN dan tidak
untuk ELSE.
2. Menggunakan pernyataan kondisi pengendalian (control condition)
t0 (c1 + c2) : X (Y)
dengan metode ini, kondisinya merupakan fungsi logikal dari variabel biner yang
mengatur input register.
Fungsi-fungsi ini dijabarkan disebelah kiri dari operasi transfer register dan
diikuti oleh tanda titik dua.
Keterangan contoh di atas :
Isi Y dipindahkan ke X hanya jika t0 bernilai 1 dan salah satu c1 atau c2 juga
bernilai 1
Namun jika kondisi tertentu adalah 0, simbol utama (‘) harus digunakan sehingga
pernyataan RTL – nya adalah :
t’0 (c1 + c2) : X (Y)
maka transfer hanya akan terjadi jika t0 bernilai 0 dan salah satu c1 atau c2 juga
bernilai 1.
3. SIC
Komputer yang didasarkan pada SIC ini merupakan komputer yang termasuk dalam
perancangan arsitektur yang sangat sederhana dan komputer ini dipersembahkan oleh
BECK (1985).
Struktur Mesin SIC terdiri dari :
1. CPU
2. Unit memori
SUMBER
1. http://72.14.235.132/search?
q=cache:rVWWAAgD_HoJ:elearning.gunadarma.ac.id/docmodul/arkomp/halaman_depa
n.pdf+arsitektur+komputer&cd=8&hl=id&ct=clnk&gl=id
2. http://id.wikipedia.org/wiki/Arsitektur_komputer
3. http://72.14.235.132/search?
q=cache:cfAD0rdjZHoJ:ymukhlis.staff.gunadarma.ac.id/Downloads/files/6667/Organisas
i%2BKomputer%2BDasar.pdf+ORGANISASI+komputer&cd=9&hl=id&ct=clnk&gl=id
4. http://72.14.235.132/search?
q=cache:vAKBh3XTQmcJ:www.geocities.com/aishah_hakim_daly/download/buku_orko
