Addendum 1.1 Evolusi Komputer dan Kinerjanya. Aditya Wikan Mahastama, S.Kom

(1)

Komputer dan Kinerjanya

Aditya Wikan Mahastama,

S.Kom

(2)

#

ENIAC - background

• Electronic Numerical Integrator And Computer

• Eckert and Mauchly

• University of Pennsylvania

• Digunakan untuk membuat tabel lintasan senjata (weapon trajectory table)

• Mulai dibangun 1943

• Selesai 1946 (sudah telat untuk perang) • Digunakan sampai 1955

(3)

#

ENIAC - details

• Basis bilangan desimal (bukan biner) • 20 accumulator untuk 10 digit

• Diprogram secara manual dg saklar2/tombol2 • 18,000 vacuum tubes (tabung ruang hampa) • Berat 30 ton

• Memakan tempat 15,000 kaki persegi • Memakan daya 140 kW (=140000 Watt) • Kemampuan: 5,000 penjumlahan per detik

(4)

#

von Neumann/Turing

• Memperkenalkan konsep Stored Program • Main memory menyimpan program dan data • ALU beroperasi pada data biner

• Control unit interpreting instructions from memory and executing

• Peralatan input dan output dioperasikan oleh control unit

• Princeton Institute for Advanced Studies (IAS) • Selesai dibangun pada 1952

(5)

#

(6)

#

IAS - details

• 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

– Accumulator

(7)

#

Structure

of IAS –

detail

(8)

#

Commercial Computers

• 1947 - Eckert-Mauchly Computer Corporation • UNIVAC I (Universal Automatic Computer)

• Digunakan untuk kalkulasi US Bureau of Census pada 1950

• Menjadi bagian dari Sperry-Rand Corporation • Akhir 1950-an: UNIVAC II

– Lebih cepat

(9)

#

IBM

• Mempelopori penggunaan

punched-card (kartu plong) sebagai sarana

penyimpan instruksi (program)

• 1953 - the 701

– IBM’s first stored program computer – Scientific calculations

• 1955 - the 702

– Business applications

(10)

#

• Meningkatkan kecepatan dan kestabilan

sistem

• No moving parts

• Non-volatile

• Murah

• Padat, kompak

(11)

#

Transistors

• Menggantikan vacuum tubes

• Lebih kecil

• Lebih murah

• Sedikit memancarkan panas

• Solid State device

• Dibuat dari Silikon (Sand)

• Ditemukan 1947 oleh Bell Labs

• William Shockley et al.

(12)

#

Transistor Based Computers

• Second generation machines

• NCR & RCA produced small transistor

machines

• IBM 7000

• DEC - 1957

(13)

#

Microelectronics

• Arti harfiahnya - “small electronics”

• Secara sederhana, sebuah komputer

tersusun dari gates (gerbang), memory

cells (sel-sel memory) dan

interconnections (jalur penghubung)

• Semuanya dapat dibuat

dalam sebuah

semikonduktor

• e.g. silicon wafer

(14)

#

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 to date

– 100,000 - 100,000,000 devices on a chip

• Ultra large scale integration

(15)

#

Moore’s Law

(Gordon Moore-cofounder of Intel)

• Increased density of components on chip

• Number of transistors on a chip will double every year

• Since 1970’s development has slowed a little

– Number of transistors doubles every 18 months

• Cost of a chip has remained almost unchanged • Higher packing density means shorter electrical

paths, giving higher performance

• Smaller size gives increased flexibility

• Reduced power and cooling requirements • Fewer interconnections increases reliability

(16)

(17)

#

IBM 360 series

• Dibuat pada 1964

• Menggantikan (& tidak kompatibel dg) seri 7000 • “Keluarga berencana” komputer yg pertama

– Set instruksi yang sama mirip atau identik – Sistem operasi yang sama atau identik – Kecepatan yang terus ditingkatkan

– Jumlah I/O ports yang terus ditambah (berati lebih banyak terminal)

– Ukuran memory yang terus ditingkatkan

– Biaya yang terus meningkat

(18)

#

breakthrough

• Dibuat pada 1964

• Minicomputer pertama (after miniskirt!) • Tidak membutuhkan pendinginan AC

• Cukup kecil untuk diletakkan di bangku lab • Harganya $16,000

– IBM 360 berharga $100k+

• Sudah OEM & berisi aplikasi2 embedded • Menggunakan

(19)

#

DEC - PDP-8 Bus Structure

OMNIBUS Console

Controller CPU

Main Memory I/O

(20)

#

Semiconductor Memory

• 1970

• Fairchild

• Ukuran sama dengan sebuah single

core

– i.e. 1 bit of magnetic core storage

• Menampung 256 bits

• Non-destructive read

• Lebih cepat dari core

• Tiap tahun kapasitasnya menjadi

kira-kira 2x lipat

(21)

#

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

(22)

#

Speeding it up

• Pipelining

• On board cache

• On board L1 & L2 cache

• Branch prediction

• Data flow analysis

(23)

#

Performance Mismatch

• Kecepatan prosesor bertambah

• Kapasitas memori bertambah

• Tapi kecepatan memori selalu tertinggal

dari kecepatan prosesor

(24)

#

(25)

#

(26)

#

Solutions

• Menambah jumlah bit yang bisa dibaca

pada waktu yang sama

– Make DRAM “wider” rather than “deeper”

• Mengubah DRAM interface

– Cache

• Mengurangi frekuensi akses memori

– More complex cache and cache on chip

• Memperlebar bandwidth interkoneksi

– High speed buses – Hierarchy of buses

(27)

#

Pentium Evolution (1)

• 8080

– first general purpose microprocessor – 8 bit data path

– Used in first personal computer – Altair

• 8086

– much more powerful – 16 bit

– instruction cache, prefetch few instructions – 8088 (8 bit external bus) used in first IBM PC

• 80286

– 16 Mbyte memory addressable – up from 1Mb

• 80386

– 32 bit

(28)

#

• 80486

– sophisticated powerful cache and instruction pipelining

– built in maths co-processor

• Pentium

– Superscalar

– Multiple instructions executed in parallel

• Pentium Pro

– Increased superscalar organization – Aggressive register renaming

– branch prediction – data flow analysis

(29)

#

Pentium Evolution (3)

• Pentium II

– MMX technology

– graphics, video & audio processing

• Pentium III

– Additional floating point instructions for 3D graphics

• Pentium 4

– Note Arabic rather than Roman numerals – Further floating point and multimedia