Universitas Mercu Buana Yogyakarta

(1)

SQ - www.dnd-sq.tk - [email protected]

P3

Sejarah, Evolusi dan Kinerja Komputer

Universitas Mercu Buana Yogyakarta

A. Sidiq P.

(2)

The First Generation :

(3)

ENIAC

(Electronic Numerical Integrator And Computer)

 Dirancang dan dikembangkan oleh Eckert dan Mauchly di

University of Pennsylvania

 BRL (Army’s Ballistics Research Laboratoty)

 riset peluru kendali  Penentuan table jarak dan lintasan peluru

kendali untuk sejata baru.

 Started 1943  Finished 1946

 Sangat terlambat untuk digunakan dalam peperangan  Used until 1955

(4)

 Decimal (not binary)

 20 accumulators of 10 digits

 Programmed manually by switches  Mesin sangat besar :

 18,000 vacuum tubes  30 tons

 15,000 square feet (m²)

 140 kW power consumption

(5)

von Neumann/Turing

 Concept : Stored Program concept

 Main memory, storing programs and data  ALU ,operating on binary data

 Control unit, interpreting instructions from memory and

executing

 I/O, equipment operated by control unit  Princeton Institute for Advanced Studies

 IAS (Computer of Institute for Advanced Studies).  Completed 1952

(6)

 Ahli matematika : konsultan pembuatan ENIAC  1945 memperbaiki kelemahan ENIAC : EDVAC  EDVAC (Electronic Discrete Variable Computer)  1946 dipublikasikan

 Dikenal : Komputer IAS (Computer of Institute for

(7)

Structure of von Neumann machine

(8)

IAS

 1000 x 40 bit words  Binary number

 2 x 20 bit instructions

 Set of registers (storage in CPU)  Memory Buffer Register

 Memory Address Register  Instruction Register

 Instruction Buffer Register  Program Counter

(9)

 IAS Memory Format

OP code Address OP code Address

Left instruction Right instruction

0 8 19 20 28 39

(10)

(11)

ALU - IAS

(Computer of Institute for Advanced Studies)

 Memory Buffer Register (MBR), berisi sebuah word yang

akan disimpan di dalam memori atau digunakan untuk menerima word dari memori.

 Memory Address Register (MAR), untuk menentukan alamat

word di memori untuk dituliskan dari MBR atau dibaca oleh MBR.

 Instruction Register (IR), berisi instruksi 8 bit kode operasi

yang akan dieksekusi.

 Instruction Buffer Register (IBR), digunakan untuk

penyimpanan sementara instruksi sebelah kanan word di dalam memori.

 Program Counter (PC), berisi alamat pasangan instruksi

berikutnya yang akan diambil dari memori.

(12)

 Accumulator (AC) & Multiplier Quotient (MQ), digunakan

untuk penyimpanan sementara operand dan hasil ALU. Misalnya, hasil perkalian 2 buah bilangan 40 bit adalah sebuah bilangan 80 bit; 40 bit yang paling berarti (most significant bit) disimpan dalam AC dan 40 bit lainnya (least significant bit) disimpan dalam MQ.

 IAS beroperasi secara berulang membentuk siklus instruksi.

Komputer IAS memiliki 21 instruksi, yang dapat dikelompokkan seperti berikut ini :

 Data tranfer, memindahkan data di antara memori dengan register – register

ALU atau antara dua register ALU sendiri.

(13)

 Conditional branch, perintah – perintah eksekusi percabangan yang

memerlukan syarat tertentu agar dihasilkan suatu nilai dari percabangan tersebut.

 Arithmetic, kumpulan operasi – operasi yang dibentuk oleh ALU.

 Address Modify, instruksi – instruksi yang memungkinkan pengubahan

alamat saat di komputasi sehingga memungkinkan fleksibilitas alamat yang tinggi pada program

(14)

Commercial Computers

 1947 – Eckert-Mauchly mendirikan Eckert-Mauchly

Computer Corporation

 Tahun 1950 merupakan kelahiran industri komputer (Sperry

& IBM) yang mendominasi pasar.

 UNIVAC I (Universal Automatic Computer)

 Pada tahun 1950 kemudian menjadi biro perhitungan sensus di

USA

(15)



Akhir tahun 1950 - UNIVAC II



Faster



More memory

(16)

 IBM

 Punched-card processing equipment  1953  701 series

 IBM’s first stored program computer  Scientific calculations

 1955  702 series  Business applications

(17)

The Second Generation :

Transistors

(18)

Transistors

 Replaced vacuum tubes  Smaller

 Cheaper

 Less heat dissipation  Solid State device

 Made from Silicon (Sand)  Invented 1947 at Bell Labs  William Shockley et al.

(19)

IBM 7094 Configuration

(20)

 Transistor Based Computers  Second generation machines

 NCR & RCA produced small transistor machines  IBM 7000

 DEC - 1957

(21)

The Third Generation :

Integrated Circuit (Rangkaian terpadu)

(22)

Microelectronics

 Literally - “small electronics”

 Komputer terbentuk dari kumpulan gate, kumpulan memori

dan interkoneksinya

 Dapat dibuat dengan semikonduktor  Contoh :

(23)

Generations of Computer

 Vacuum tube - 1946-1957  Transistor - 1958-1964

 Small scale integration - 1965 on  Up to 100 devices on a chip

 Medium scale integration - to 1971  100-3,000 devices on a chip

 Large scale integration - 1971-1977  3,000 - 100,000 devices on a chip

 Very large scale integration - 1978 -1991  100,000 - 100,000,000 devices on a chip

 Ultra large scale integration – 1991 -  Over 100,000,000 devices on a chip

(24)

Moore’s Law

 Kepadatan komponen dalam sebuah chip meningkat  Ditemukan :

 Gordon Moore - cofounder of Intel

 Jumlah transistor dalam chip menjadi dua kali lipat tiap

tahun

 Sejak 1970 perkembangan agak lambat

 Jumlah transitor menjadi 2 kali dalam sebuah chip berkembang

(25)

 Konsekuensi hukum moore :

 Harga dari chip rata-rata tetap/tidak berubah

 Higher packing density berarti jalur elektronik lebih pendek,

meningkatkan kecepatan operasi

 Ukuran yang lebih kecil meningkatkan flexebilitas  Mengurangi daya dan pendinginan

 Beberapa Interkoneksi meningkatkan reliabilitas

(26)

(27)

Growth in CPU Transistor Count

(28)

IBM 360 series

 1964

 Replaced (& not compatible with) 7000 series  First planned “family” of computers

 Set Instruksi Sama/Identik, dalam kelompok komputer ini berbagai

model yang dikeluarkan menggunakan set instruksi yang sama sehingga mendukung kompabilitas sistem maupun perangkat kerasnya.

 Sistem Operasi Sama/Identik, ini merupakan fitur yang

(29)

 Kecepatan meningkat, model–model yang ditawarkan mulai dari

kecepatan rendah sampai kecepatan tinggi untuk penggunaan yang dapat disesuaikan konsumen sendiri.

 Kapasitas memori lebih besar, semakin tinggi modelnya maka

semakin besar memori yang dipakai.

 Jumlah port I/O meningkat, semakin tinggi modelnya maka jumlah

port I/O semakin banyak.

 Harga yang meningkat, semakin tinggi modelnya maka harganya

semakin mahal.

(30)

DEC PDP-8

 1964

 Minicomputer pertama kali

 Tidak memerlukan air conditioned room  Embedded applications & OEM

 Arsitektur PDP-8 sangat berbeda dengan IBM terutama

bagian sistem bus. Pada komputer ini menggunakan omnibus system

 Sistem ini terdiri atas 96 buah lintasan sinyal yang terpisah,

(31)

DEC - PDP-8 Bus Structure

(32)

(33)

Semiconductor Memory

 1970

 Fairchild

 Size of a single core

 i.e. 1 bit of magnetic core storage  Holds 256 bits

 Non-destructive read  Much faster than core

 Capacity approximately doubles each year

(34)

(35)

Intel

 1971 - 4004

 First microprocessor

 All CPU components on a single chip  4 bit

 Followed in 1972 by 8008  8 bit

 Both designed for specific applications  1974 - 8080

 Intel’s first general purpose microprocessor

(36)

Speeding it up

 Pipelining

 On board cache

 On board L1 & L2 cache  Branch prediction

 Data flow analysis

(37)

Performance Balance

 Processor speed increased  Memory capacity increased

 Memory speed lags behind processor speed

(38)

(39)

Solutions

 Meningkatkan jumlah bits yang diterima tiap proses  Make DRAM “wider” rather than “deeper”

 Mengubah DRAM interface  Cache

 Mengurangi frekuensi dari akses memori  More complex cache and cache on chip

 Meningkatkan interconnection bandwidth  High speed buses

 Hierarchy of buses

(40)

I/O Devices

 Peripherals with intensive I/O demands  Large data throughput demands

 Processors can handle this  Problem moving data

 Solutions:  Caching  Buffering

 Higher-speed interconnection buses

(41)

Typical I/O Device Data Rates

(42)

Key is Balance

 Processor components  Main memory

 I/O devices

(43)

Pentium Evolution

 8080 :

 Tahun 1972

 Mikroprosesor pertama keluaran Intel dengan mesin 8 bit dan bus data ke

memori juga 8 bit

 Jumlah instruksinya 66 instruksi dengan kemampuan pengalamatan 16KB  Used in first personal computer –Altair

 8086 :

 Tahun 1974

 Much more powerful

 Mikroprosesor 16 bit dengan teknologi cache instruksi

 Jumlah instruksi mencapai 111 dan kemampuan pengalamatan ke memori

64KB

 8088 (8 bit external bus) used in first IBM PC

 80286 :  Tahun 1982  16 Mb memory addressable  Up from 1 Mb SQ - www.dnd-sq.tk - [email protected] 43 _{SQ – http://sidiq.mercubuana-yogya.ac.id - [email protected]}

(44)

 80386 :

 Tahun 1985  32 bit

 Support for multitasking

 80486 :

 Tahun 1989

 Kemajuannya pada teknologi cache memori dan pipelining instruksi  Sudah dilengkapi dengan math co-processor

 Pentium :

(45)

 Pentium Pro :

 Tahun 1995

 Peningkatan organisasi superscalar untuk proses paralel  Penggunaan sistem prediksi register renaming cabang  Data flow analysis

 Speculative execution

 Pentium 2

 Tahun 1997

 MMX technology

 Graphics, video & audio processing

 Mulai Pentium 2 telah menggunakan teknologi RISC

 Pentium 3

 Additional floating point instructions for 3D graphics

(46)

 Pentium 4 :

 Note Arabic rather than Roman numerals

 Kemampuan Floating point dan multimedia semakin canggih

 Itanium :

 64 bit

 Kemampuan 2 unit floating point, 4 unit integer, 3 unit pencabangan, internet

streaming, 128 interger register

 Itanium 2 :

 Hardware enhancements to increase speed

(47)

POWER PC

(48)

PowerPC

 Proyek sistem RISC diawali tahun 1975 oleh IBM pada

komputer muni seri 801.

 Seri pertama ini hanyalah prototipe, seri komersialnya

adalah PC RT yang dikenalkan tahun 1986.

 Tahun 1990 IBM mengeluarkan generasi berikutnya yaitu

IBM RISC System/6000 yang merupakan mesin RISC superskalar workstation.

 Setelah ini arsitektur IBM lebih dikenal sebagai arsitektur

(49)

 IBM menjalin kerja sama dengan Motorola menghasilkan

mikroprosesor seri 6800

 Apple menggunakan keping Motorola dalam Macintoshnya.

Saat ini terdapat 4 kelompok PowerPC

(50)

PowerPC Family

 601 :

 Mesin dengan arsitektur 32 bit

 Merupakan produksi masal arsitektur PowerPC

 603 :

 32 bit

 Merupakan komputer desktop dan komputer portabel  Sama dengan seri 601

 Lebih murah untuk keperluan efisien

 604 :

(51)

 620 :

 64 bit

 Ditujukan untuk penggunaan high-end server

 740/750 :

 Also known as G3  L2 cache

 G4 :

 Seperti seri 750

 Increases parallelism and internal speed

 G5 :

 64 bit organization

 Improvements in parallelism and internal speed

(52)

(53)

Conclusion

 Sejarah singkat komputer dimulai dari :  The first generation : Vacuum tubes

 ENIAC,

 Von Neumann,  IAS,

 Commercial computer (UNIVAC I, UNIVAC II, IBM 701, IBM 702, IBM

700/7000)

 The second generation : Transistor  IBM 7094

 PDP 1

 The third generation : Integrated circuit  IBM 360

 PDP 8

 Later generation : semi conductor

(54)

 Kinerja sebuah sistem komputer merupakan hasil proses

dari seluruh komponen komputer, yang melibatkan CPU, main memory, secondary memory, bus, peripheral.

 Pentium Intel mampu mendominasi pasaran dan secara

teknologi menggunakan rancangan CISC (complex instruction set computers) dalam arsitekturnya.

 PowerPC merupakan kelompok komputer yang

menerapkan teknologi RISC (reduced instruction set computers).

(55)

Internet Resources

 http://www.intel.com/

 Search for the Intel Museum  http://www.ibm.com

 http://www.dec.com

 Charles Babbage Institute  PowerPC

 Intel Developer Home