ARSITEKTUR UMUM SISTEM KOMPUTER

(1)

(2)

(3)

Sistem Komputer

• Sistem komputer terdiri atas CPU dan sejumlah perangkat pengendali yang terhubung melalui sebuah bus yang menyediakan akses ke

memori

• Setiap device controller (pengendali)

bertanggung-jawab atas sebuah hardware spesifik.

• Setiap device dan CPU dapat beroperasi secara konkuren (bersamaan) untuk mendapatkan

akses ke memori -> masalah sinkronisasi.

(4)

PROSESOR

• Berfungsi mengendalikan operasi

komputer & melakukan fungsi pemrosesan

data. Langkah-langkah yang dilakukan

pemroses :

– mengambil instruksi yang dikodekan secara biner dari memori utama

– mendekode instruksi menjadi aksi-aksi sederhana

(5)

Prosesor

• Operasi yang ada di komputer : operasi

logika, operasi aritmatika, operasi

pengendalian

• Prosesor terdiri dari :

– Control unit (CU) – mengendalikan operasi – Arithmetic Logic Unit (ALU) – komputasi

(aritmatika dan logika)

(6)

Register Prosesor

• Mengakses memori untuk mengambil

instruksi memerlukan waktu lebih banyak

daripada menjalankannya – diatasi

dengan adanya register di prosesor

• Untuk menyimpan variabel-variabel

(7)

Register Prosesor

• Program counter – berisi alamat memori

dari instruksi selanjutnya yang akan

diambil

• Stack pointer – pointer yang menunjukkan

bagian atas dari suatu stack di memori

(8)

(9)

Jenis Memori

•

Main memory : media storage yang dapat

diakses langsung oleh CPU, kapasitas

kecil,

volatile

– Volatile : isi data hilang jika power dimatikan_{Volatile : isi data hilang jika power dimatikan}

•

Secondary storage : penyimpanan data

dengan kapasitas besar,

non-volatile

– Non-volatile : data masih tersimpan walaupun _{Non-volatile : data masih tersimpan walaupun}

power dimatikan

(10)

Register

• Bersifat volatile

• Berisi data yang akan diolah langsung di

prosesor

• Kecepatan sangat tinggi.

• Kapasitas terbatas

(11)

Cache Memory

• Meningkatkan kecepatan pengambilan dan penyimpanan data di memori oleh prosesor

• Jika program membutuhkan data di memori, cache akan mengecek apakah ada, jika ada dinamakan

cache hit, jika tidak ada maka akan mencari ke RAM,

dengan konsekuensi waktu yg dibutuhkan jd lebih lama • Beberapa mesin mempunyai 2 / 3 level cache,

(12)

Random Access Memory (RAM)

• Permintaan CPU yang tidak dapat

(13)

Memori Sekunder

• Non-volatile

• Kapasitas besar, harga murah

• Kecepatan lebih rendah dari memori

utama

(14)

PERALATAN INPUT OUTPUT

• Terdiri 2 bagian :

• Komponen elektronis : Controller / pengendali perangkat

• Komponen mekanis : Perangkat itu sendiri

• Pengendali perangkat adalah serangkaian chip yang secara fisik mengendalikan perangkat.

• Jenis tiap pengendali berbeda - diperlukan software yang berbeda juga untuk

(15)

Device Driver

• Berjalan di kernel

• Tiga cara memasukkan driver ke kernel :

• Menghubungkan kembali kernel dengan driver yang baru kemudian restart sistem. Banyak digunakan oleh sistem berbasis UNIX

• Masuk ke file sistem operasi dan memberitahu bahwa membutuhkan driver kemudian restart sistem. Saat boot semua driver yang diperlukan di-load. Digunakan oleh Windows

(16)

Metode I/O

• Pada saat operasi I/O dijalankan ada dua kemungkinan, yaitu :

1.Synchronous – menunggu sampai proses I/O selesai

• Sebuah thread memulai operasi I/O kemudian akan masuk ke state wait (tunggu) sampai operasi I/O selesai

• Ketika dalam state wait, CPU idle

2.Asynchronous – proses lain dapat berjalan walaupun operasi I/O belum selesai

(17)

(18)

(19)

Direct Memory Access (DMA)

• Perangkat pengendali memindahkan data

dalam blok-blok dari buffer langsung ke

memory utama atau sebaliknya tanpa

campur tangan prosesor.

• Interupsi hanya terjadi tiap blok bukan tiap

word atau byte data.

• Seluruh proses DMA dikendalikan oleh

(20)

Direct Memory Access (DMA)

• DMA Controller mengirimkan atau

menerima signal dari memori dan I/O

device.

• Prosesor hanya mengirimkan alamat awal

data, tujuan data, panjang data ke

pengendali DMA.

(21)

Proses DMA

(22)

(23)

BUS

• Jalur komunikasi antara beberapa device

yang berbeda

• Terdiri 3 macam :

– Bus alamat – jalur komunikasi alamat – Bus data – jalur komunikasi data

(24)

(25)

(26)

• FSB – bus utama berkecepatan tinggi

yang menghubungkan RAM, Prosesor,

GPU(VGA AGP)

• Bridge - Perangkat lain yang lebih lambat

dihubungkan bus berkecepatan lebih

(27)

INTERUPSI

• Hardware atau software meminta layanan dari CPU dan CPU akan menghentikan sementara proses yang dilakukannya untuk melayani interupsi tersebut

• Interupsi dari hardware biasanya dikirimkan melalui sinyal tertentu

• Interupsi software dengan cara menjalankan system call. System call ini akan menyebabkan trap /

(28)

Interupsi

• Setiap interupsi terjadi, sekumpulan kode yang dikenal sebagai ISR (Interrupt Service Routine) akan

menentukan tindakan yang akan diambil.

• Untuk menentukan tindakan yang harus dilakukan, dapat dilakukan dengan dua cara yaitu :

• polling yang membuat komputer memeriksa satu demi satu perangkat yang ada untuk menyelidiki sumber interupsi

(29)

PROTEKSI PERANGKAT

KERAS

• OS akan memproteksi perangkat keras

disebabkan banyaknya penggunaan

sumber daya di komputer

• Supaya jika ada satu program yang tidak

bekerja maka tidak akan menganggu

(30)

Proteksi Perangkat Keras

• spooling - suatu program dapat dikerjakan walau pun I/O masih mengerjakan proses lainnya dan disk secara bersamaan menggunakan data

untuk banyak proses.

• multi programming adalah kegiatan menjalankan beberapa program pada memori pada satu

waktu.

• Masalah - jika terjadi kesalahan pada satu

(31)

Proteksi Perangkat Keras

• Jika terjadi kesalahan program, perangkat keras akan meneruskan kepada sistem operasi dan sistem operasi akan menginterupsi dan

mengakhirinya.

• Pesan kesalahan disampaikan, dan memori dari program akan dibuang. Tapi memori yang

(32)

Proteksi Perangkat Keras

•

Dual-mode Operation

•

I/O Protection

(33)

Operasi Dual Mode

• Menyediakan dukungan perangkat keras

untuk membedakan minimal dua mode

operasi yaitu :

– Mode Monitor/Kernel/System – eksekusi dikendalikan OS

(34)

Operasi Dual Mode

• _{Ketika interrupt atau kesalahan terjadi hardware}_{Ketika interrupt atau kesalahan terjadi hardware}

di-switch ke monitor mode

(35)

Proteksi I/O

• Tidak bisa mengerjakan instruksi I/O

secara langsung ke memori tapi harus

lewat sistem operasi terlebih dahulu

(36)

(37)

Proteksi Memori

• Pembatasan penggunaan memori.

• Prosedur proteksi memory, tambahkan dua _{Prosedur proteksi memory, tambahkan dua}

register yang menentukan range

register yang menentukan range legal addresslegal address

akses program :

– Base Register - alamat memori fisik awal yang dialokasikan/ boleh digunakan oleh pengguna.

– Limit Register - nilai batas dari alamat memori fisik awal yang dialokasikan/boleh digunakan oleh

pengguna.

• Memory diluar range yang didefinisikan _{Memory diluar range yang didefinisikan}

diproteksi

(38)

Penggunaan Base and Limit

Register

(39)

Penggunaan Base and Limit

Register

• Sebagai contoh pengguna dibatasi :

– base register 1000

– limit register 500

(40)

Proteksi CPU

• _Timer_Timer_{– interrupt komputer setelah periode}_{– interrupt komputer setelah periode}

tertentu untuk memastikan OS memegang

kendali, ketika nilai timer = 0, interrupt terjadi

kendali, ketika nilai timer = 0, interrupt terjadi • Timer biasanya digunakan untuk implementasi _{Timer biasanya digunakan untuk implementasi}

time sharing