PERKEMBANGAN PERANGKAT KOMPUTER DAN INTE

(1)

PERKEMBANGAN PERANGKAT KOMPUTER

DAN INTERCONNECTION NETWORK

OLEH:

Adryanzcy Hilkia Philippe 10112626

Program Studi Teknik Informatika

Fakultas Teknik Dan Ilmu Komputer

Universitas Komputer Indonesia

(2)

ABSTRAK

Sejarah perkembangan komputer bermula dengan berkembangnya ilmu matematika. Dimulai dengan penggunaan jari-jemari manusia, kemudian tercipta alat Abakus yang dapat melakukan operasi hitung sederhana.

Perkembangan inovasi komputer sejak 1960 menambah satu daftar penemuan yang sangat menarik dan paling penting , yaitu Arsitektur Reduced Instruction Set computers ( RISC). Elemen penting yang digunakan sebagian rancangan umum RISC adalah set instruksi yang terbatas dan sederhana, register general purpose berjumlah banyak atau penggunaaan teknologi kompiler untuk mengoptimalkan penggunaan register, dan penekanan pada pengoptimalan pipeline instruksi.

Pada dasarnya, program komputer didesain dengan menggunakan sebuah cara dimana tidak memungkinkan parallel computing, yaitu dengan menyelesaikan setiap langkah dalan satu waktu. Untuk program yang melakukan proses dengan cara ini (parallel computing), maka program tersebut didesain untuk dapat membagi task ke dalam task-task yang lebih kecil yang dapat dikerjakan secara individual. Parallel Computing muncul ketika komputer membawa lebih dari satu task secara simultan (bersamaan).

(3)

PENGANTAR ORGANISASI

KOMPUTER

1. Komputer

Komputer adalah sebuah mesin hitung elektronik yang secara cepat menerima informasi masukan digital dan mengolah informasi tersebut menurut seperangkat instruksi yang tersimpan dalam komputer tersebut dan menghasilkan keluaran informasi yang dihasilkan setelah diolah. Daftar perintah tersebut dinamakan program komputer dan unit penyimpanannya adalah

memori komputer.

Unit-unit fungsional Komputer adalah : masukan, memori, aritmetika dan logika, keluaran dan control.

2. Organisasi Komputer

Organisasi Komputer adalah bagian yang terkait erat dengan unit–unit operasional dan interkoneksi antar komponen penyusun sistem komputer dalam merealisasikan

aspek arsitekturalnya. Contoh aspek organisasional adalah teknologi hardware, perangkat antarmuka, teknologi memori, sistem memori, dan sinyal–sinyal kontrol.

Perbedaan antara Organisasi & Arsitektur Komputer :

Organisasi Komputer

 Bagian yang terkait erat dengan unit–unit operasional

 Contoh: teknologi hardware, perangkat antarmuka, teknologi memori, sistem memori, dan sinyal– sinyal control

Arsitektur Komputer

 Atribut–atribut sistem komputer yang terkait dengan seorang programmer

 Contoh: set instruksi, aritmetika yang digunakan, teknik

pengalamatan, mekanisme I/O

3. Struktur dan Fungsi Utama Komputer

Struktur Komputer

Komputer adalah sebuah sistem yang berinteraksi dengan cara tertentu dengan dunia luar. Interaksi dengan dunia luar dilakukan melalui perangkat peripheral dan saluran komunikasi.

(4)

utama :

1. Central Processing Unit (CPU), berfungsi sebagai pengontrol operasi komputer dan pusat pengolahan fungsi – fungsi komputer. Kesepakatan, CPU cukup disebut sebagai processor

(prosesor) saja.

2. Memori Utama, berfungsi sebagai penyimpan data.

3. I/O, berfungsi memindahkan data ke lingkungan luar atau perangkat lainnya. 4. System Interconnection, merupakan

sistem yang menghubungkan CPU, memori utama dan I/O.

Gambar 1.2 Struktur Dasar Komputer

Struktur CPU dibagi menjadi 4 struktur utama :

 Control Unit, berfungsi untuk mengontrol operasi CPU dan mengontrol komputer secara keseluruhan.

 Arithmetic And Logic Unit (ALU), berfungsi untuk membentuk fungsi – fungsi pengolahan data komputer.

 Register, berfungsi sebagai penyimpan internal bagi CPU.

 CPU Interconnection, berfungsi menghubungkan seluruh bagian dari CPU.

Fungsi Komputer

Pada prinsipnya terdapat empat buah fungsi operasi, yaitu :

 Fungsi Operasi Pengolahan Data

 Fungsi Operasi Penyimpanan Data

 Fungsi Operasi Pemindahan Data

 Fungsi Operasi Kontrol

(5)

Gambar Operasi pemindahan data

Gambar Operasi penyimpanan data

Gambar Operasi pengolahan data

(6)

EVOLUSI DAN KINERJA

KOMPUTER

Sejarah Perkembangan Komputer

Sejarah perkembangan komputer di bagi menjadi dua yaitu :

1. Sebelum tahun 1940 2. Sesudah tahun 1940

Komputer Sebelum Tahun 1940

Sejarah perkembangan komputer bermula dengan berkembangnya ilmu matematika. Dimulai dengan penggunaan jari-jemari manusia, kemudian tercipta alat Abakus yang dapat melakukan operasi hitung sederhana.

Pada tahun 1617, John Napier telah mengemukakan logaritma dan alat ini dipanggil tulang Napier yang dapat melakukan berbagai macam perhitungan angka-angka.

(7)

Pada tahun 1816 Charles Babbage telah membina the difference engine yang telah dapat menyelesaikan masalah perhitungan matematik seperti logaritma secara mekanikal dengan tepat sampai dengan dua puluh digit.

Mesin ini juga telah menggunakan semacam "card" sebagai input, untuk menyimpan "file-file" data melakukan perhitungan secara otomatis dan seterusnya mengeluarkan output dalam bentuk cetakan pada kertas. "card" tersebut pertama kali telah digunakan sebagai alat input dalam industri tekstil pada mesin tenun otomatis ciptaan Joseph Jecquard pada tahun 1801. Pada tahun 1887 Herman Hoolerith telah mempopularkan penggunaan "card" sebagai alat input data yang telah banyak digunakan penduduk Amerika.

Howard Aiken memperkenalkan penggunaan mesin elektromekanika yang disebut "Mark 1" pada tahun 1937, elektronik dan mekanikal. Mesin ini dapat menyelesaikan masalah fungsi-fungsi trigonometri di samping perhitungan-perhitungan yang telah dilakukan mesin-mesin sebelum ini.

Komputer Sesudah Tahun 1940

(8)

Tabung Vacum 1940 – 1959

ENIAC (Electronic Numerical Integrator and Calculator)

Komputer ENIAC ini diciptakan oleh Dr John Mauchly dan Presper Eckert pada tahun 1946

EDVAC (Electronic Discrete Variable Automatic Computer)

Penggunaan tiub tiub vakum juga telah dikurangi di dalam EDVAC, di mana proses perhitungan telah menjadi lebih cepat dibandingkan ENIAC

EDSAC (Electronic Delay Storage Automatic Calculator)

EDSAC telah memperkenalkan penggunaan raksa (merkuri) dalam tube untuk menyimpan memori.

UNIVAC I (Universal Automatic Calculator)

(9)

yang digunakan untuk memproses data perniagaan.

II. Komputer Generasi Kedua : Transistor ( 1959 - 1964 )

Komputer-komputer generasi kedua telah menggunakan transistor dan diode untuk menggantikan saluran-saluran vakum dan menjadikan ukuran komputer lebih kecil dan lebih murah. Cara baru menyimpan memori juga diperkenalkan melalui teknologi magnetik. Keupayaan pemprosesan dan ukuran memori utama komputer juga bertambah dan manjadikan ia lebih efisien. Kemunculan FORTRAN dan COBOL menandakan permulaan bahasa tingkat tinggi untuk menggantikan bahasa pengantar dalam mesin yang lebih sukar.

Minikomputer juga telah diperkenalkan yaitu yang kedua terbesar di dalam generasi komputer. Versinya yang pertama ialah DEC PDP 8 yang diciptakan pada tahun 1964 yang berguna untuk memproses data-data.

(10)

Chip mulai menggantikan transistor sebagai bahan logis komputer dengan terhasilnya litar terkamir atau lebih dikenal dengan sebutan chip.

Jenis komputer terkecil mikrokomputer telah muncul dan paling cepat menjadi popular seperti Apple II, IBM PC dan Sinclair.

Banyak bahasa pemrograman telah muncul seperti BASIC, Pascal dan PL/1. Kebanyakan mikrokomputer didasari dengan tafsiran bahasa secara mendalam, chip ROM untuk menggunakan bahasa BASIC.

IV. Komputer Generasi Keempat : Very Large Scale Integration ( 1980 – 2000 )

Chip masih digunakan untuk memproses dan menyimpan memori. Ia lebih canggih, dilengkapi hingga ratusan ribu komponen transistor yang disebut pengamiran skala amat besar (very large scale intergartion, VLSI). Pemprosesan dapat dilakukan dengan lebih tepat, sampai jutaan bit per detik. Memori utama komputer menjadi lebih besar sehingga menyebabkan memori sekunder kurang penting. Teknologi chip yang maju ini telah mewujudkan satu lagi kelas komputer yang disebut Supercomputer.

V. Komputer Generasi Kelima ( 2000 - Sekarang )

(11)

memungkinkan pembuatan komputer generasi kelima. Model non Neumann akan digantikan dengan sistem yang mampu mengkoordinasikan banyak CPU untuk bekerja secara serempak. Kemajuan lain adalah teknologi superkonduktor yang memungkinkan aliran elektrik tanpa ada hambatan apapun, yang nantinya dapat mempercepat kecepatan informasi.

Perancangan Kinerja Komputer

Kinerja sebuah sistem komputer merupakan hasil proses dari seluruh komponen komputer, yang melibatkan CPU, memori utama, memori sekunder, bus, peripheral.

Aplikasi dekstop yang hampir dimiliki semua sistem komputer saat ini meliputi :

 Pengolahan citra

 Pengenalan voice atau pembicaraan

 Video conference

 Mulitimedia

 Transfer data

Peningkatan kinerja mikroprosesor ini terus berlanjut tidak kenal henti dengan berbagai teknik yang telah dikembangkan, diantaranya :

 Branch Prediction, teknik dimana prosesor memungkinkan mengamati terlebih dahulu di dalam software dan melakukan prediksi percabangan atau kelompok instruksi yang akan dieksekusi berikutnya.

 Data Flow Analysis, prosesor akan menganalisa instruksi – instruksi yang tidak tergantung pada hasil atau data lainnya untuk membuat penjadwalan yang optimum dalam eksekusi.

 Speculative Execution, dengan modal prediksi cabang dan analisis data, maka prosesor dapat melakukan eksekusi spekulatif terlebih dahulu sebelum waktunya.

(12)

mikroprosesor dengan komponen lainnya, diantaranya :

 Meningkatkan jumlah bit yang dicari pada suatu saat tertentu dengan melebarkan DRAM dan melebarkan lintasa sistem busnya.

 Mengubah antarmuka DRAM sehingga lebih efisien dengan menggunakan teknik cache atau pola buffer lainnya pada keping DRAM.

 Meningkatkan bandwidth interkoneksi prosesor dan memori dengan penggunakan hierarki bus – bus yang lebih cepat untuk buffering dan membuat struktur aliran data.

STRUKTUR CPU

Komponen Utama CPU

1. Arithmetic and Logic Unit (ALU), bertugas membentuk fungsi – fungsi pengolahan data komputer. ALU sering disebut mesin bahasa (machine language) karena bagian ini mengerjakan instruksi – instruksi bahasa mesin yang diberikan padanya. Seperti istilahnya, ALU terdiri dari dua bagian,

yaitu unit arithmetika dan unit logika boolean.

2. Control Unit, bertugas mengontrol operasi CPU dan secara keseluruhan mengontrol komputer sehingga terjadi sinkronisasi kerja antar komponen dalam menjalankan fungsi – fungsi operasinya. Termasuk dalam tanggung jawab unit kontrol adalah mengambil instruksi – instruksi dari memori utama dan menentukan jenis instruksi tersebut.

3. Registers, adalah media penyimpan internal CPU yang digunakan saat proses pengolahan data. Memori ini bersifat sementara, biasanya digunakan untuk menyimpan data saat diolah ataupun data untuk pengolahan selanjutnya.

(13)

Gambar 3.1 Komponen internal CPU

Gambar 3.2 Struktur detail internal CPU

Fungsi CPU

Fungsi CPU adalah menjalankan program – program yang disimpan dalam memori utama dengan cara mengambil instruksi – instruksi, menguji instruksi tersebut dan mengeksekusinya satu persatu sesuai alur perintah.

Pandangan paling sederhana proses eksekusi program adalah dengan mengambil pengolahan instruksi yang terdiri dari dua langkah, yaitu : operasi pembacaan instruksi (fetch) dan operasi pelaksanaan instruksi (execute).

Gambar 3.3 Siklus instruksi dasar

Siklus Fetch - Eksekusi

Siklus Fetch - Eksekusi dikelompokkan menjadi empat katagori, yaitu :

1. CPU – Memori, perpindahan data dari CPU ke memori dan sebaliknya.

(14)

3. Pengolahan Data, CPU membentuk sejumlah operasi aritmatika dan logika terhadap data.

4. Kontrol, merupakan instruksi untuk pengontrolan fungsi atau kerja. Misalnya instruksi pengubahan urusan eksekusi.

Detail siklus operasi, yaitu :

1. Instruction Addess Calculation (IAC), yaitu mengkalkulasi atau menentukan alamat instruksi berikutnya yang akan dieksekusi.

2. Instruction Fetch (IF), yaitu membaca atau pengambil instruksi dari lokasi memorinya ke CPU.

3. Instruction Operation Decoding (IOD),

yaitu menganalisa instruksi untuk menentukan jenis operasi yang akan

5. Operand Fetch (OF), adalah mengambil operand dari memori atau dari modul I/O.

6. Data Operation (DO), yaitu membentuk operasi yang diperintahkan dalam instruksi.

7. Operand store (OS), yaitu menyimpan hasil eksekusi ke dalam memori.

Gambar 3.4 Diagram siklus instruksi

Fungsi Interrupt

Fungsi interupsi adalah mekanisme penghentian atau pengalihan pengolahan instruksi dalam CPU kepada routine modul – modul I/O maupun memori.

Macam – macam kelas sinyal interupsi : 1. Program, yaitu interupsi yang

dibangkitkan dengan beberapa kondisi yang terjadi pada hasil eksekusi program. Contohnya: arimatika overflow, pembagian nol, oparasi ilegal. 2. Timer, adalah interupsi yang

(15)

Sinyal ini memungkinkan sistem operasi menjalankan fungsi tertentu secara reguler.

3. I/O, sinyal interupsi yang dibangkitkan oleh modul I/O sehubungan pemberitahuan kondisi error dan penyelesaian suatu operasi.

4. Hardware failure, adalah interupsi yang dibangkitkan oleh kegagalan daya atau kesalahan paritas memori.

Dengan adanya mekanisme interupsi, prosesor dapat digunakan untuk mengeksekusi instruksi – instruksi lain. Saat suatu modul telah selesai menjalankan tugasnya dan siap menerima tugas berikutnya maka modul ini akan mengirimkan permintaan interupsi ke prosesor. Kemudian prosesor akan menghentikan eksekusi yang dijalankannya untuk menghandel routine interupsi.

Setelah program interupsi selesai maka prosesor akan melanjutkan eksekusi programnya kembali.

Saat sinyal interupsi diterima prosesor ada dua kemungkinan tindakan, yaitu interupsi diterima/ditangguhkan dan interupsi ditolak.

Apabila interupsi ditangguhkan, prosesor akan melakukan hal – hal dibawah ini :

1. Prosesor menangguhkan eksekusi program yang dijalankan dan menyimpan konteksnya.

Tindakan ini adalah menyimpan alamat instruksi berikutnya yang akan dieksekusi dan data lain yang relevan.

2. Prosesor menyetel program counter (PC) ke alamat awal routine

interrupt handler.

Gambar 3.5 Siklus eksekusi instruksi dengan interrupt

MEMORI

Pengertian Memori

(16)

informasi yang harus diatur dan dijaga sebaik-baiknya.

Komputer memiliki hirarki memori yang terdiri atas tiga level, yaitu :

 Physical Register di CPU, berada di level teratas.

Informasi yang berada di register dapat diakses dalam satu clock cycle CPU.

 Primary Memory (executable memory), berada di level tengah.

Contohnya, RAM. Primary Memory diukur dengan satu byte dalam satu waktu, secara relatif dapat diakses dengan cepat, dan bersifat volatile (informasi bisa hilang ketika komputer dimatikan). CPU mengakses memori ini dengan instruksi single load dan store dalam beberapa clock cycle.

 Secondary Memory, berada di level bawah.

Contohnya, disk atau tape. Secondary Memory diukur sebagai kumpulan dari bytes (block of bytes), waktu aksesnya lambat, dan bersifat non-volatile (informasi tetap

tersimpan ketika komputer dimatikan). Memori ini diterapkan di storage device, jadi akses meliputi aksi oleh driver dan device.

Jenis Memori

1. Memori Internal

 ROM ( Read Only Memory )

Adalah jenis memori yang isinya tidak hilang ketika tidak mendapat aliran listrik dan pada awalnya isinya hanya bisa dibaca. ROM pada

 CMOS ( Compmentary Meta-Oxyde Semiconductor )

(17)

 RAM ( Random-Access Memory ) mengambil data dengan sangat cepat.

 DRAM ( Dynamic RAM )

Adalah jenis RAM yang secara berkala harus disegarkan oleh CPU agar data yang terkandung di

Adalah jenis RAM yang merupakan kelanjutan dari DRAM namun telah disnkronisasi oleh clock sistem dan memiliki kecepatan lebih tinggi berbeda daripada SIMM yang hanya berfungsi pada sebelah modul saja. Mensuport 64 bit penghantaran data. SDRAM (synchronous DRAM) menggunakan DIMM. Merupakan penganti dari DRAM, FPM (fast page memory) dan EDO. SDRAM pengatur (synchronizes) memori supaya sama dengan CPU clock untuk pemindahan data yang lebih cepat. Terdapat dalam dua kecepatan yaitu 100MHz (PC100) dan 133MHz (PC133). DIMM 168 PIN. DIMM adalah jenis RAM yang terdapat di pasaran.

 Cache Memory

(18)

kinerja sistem. Cache memory adalah tipe RAM tercepat yang ada, dan digunakan oleh CPU, hard drive, dan beberapa komponen lainnya.

Memori Eksternal

Merupakan memori tambahan yang berfungsi untuk menyimpan data atau program.Contoh: Hardisk, Floppy Disk dll. Hubungan antara Chace Memori, Memori Utama dan Konsep dasar memori eksternal adalah : Menyimpan data bersifat tetap (non volatile), baik pada saat komputer aktif atau tidak. Memori eksternal biasa disebut juga memori eksternal yaitu perangkat keras untuk melakukan operasi penulisan, pembacaan dan penyimpanan data, di luar memori utama.

Memori eksternal mempunyai dua tujuan utama yaitu sebagai penyimpan data secara permanen untuk membantu fungsi RAM dan yang untuk mendapatkan memori murah yang berkapasitas tinggi bagi penggunaan jangka panjang.

Jenis-Jenis Memori Eksternal

 Berdasarkan Jenis Akses Data

 DASD (Direct Access Storage Device) di mana ia mempunyai akses langsung terhadap data.

Contoh :

 Magnetik (floppy disk, hard disk)

 Removeable hard disk (Zip disk, Flash disk)

 Optical Disk

 SASD (Sequential Access Storage Device)

Akses data secara tidak langsung (berurutan), seperti pita magnetik.

 Berdasarkan Karakteristik Bahan

 Punched Card atau kartu berlubang Merupakan kartu kecil berisi lubang-lubang yang menggambarkan berbagai instruksi atau data.

Kartu ini dibaca melalui puch card reader yang sudah tidak digunakan lagi sejak tahun 1979.

(19)

Magnetic Disk merupakan disk yang

Disk adalah piringan bundar yang terbuat dari bahan tertentu (logam atau plastik) dengan permukaan dilapisi bahan yang dapat di magnetisasi.

Mekanisme baca/tulis menggunakan kepala baca atau tulis yang disebut head, merupakan komparan pengkonduksi (conducting coil). cincin konsentris yang disebut track

Tiap track pada disk dipisahkan oleh gap (gap: mencegah atau mengurangi kesalahan pembacaan maupun penulisan yang disebabkan melesetnya head atau karena interferensi medan magnet)

Sejumlah bit yang sama akan menempati track – track yang tersedia.

Semakin ke dalam disk maka kerapatan (density) disk akan bertambah besar.

Data dikirim ke memori ini dalam bentuk blok, umumnya blok lebih kecil kapasitasnya daripada track.

Blok – blok data disimpan dalam disk yang berukuran blok, yang disebut sector.

Track biasanya terisi beberapa sector, umumnya 10 hingga 100 sector tiap tracknya.

Layout dan Pembacaan

(20)

Head harus bisa mengidentifikasi titik awal atau posisi – posisi sector maupun track

Data yang disimpan akan diberi header data tambahan yang menginformasikan letak sector dan track suatu data

Tambahan header data ini hanya digunakan oleh sistem disk drive saja tanpa bisa diakses oleh penggunaFormat data pada track disk Field ID merupakan header data yang digunakan disk drive menemukan letak sector dan tracknya.

 Aerodynamic gap (Winchester) Mekanisme head :

 Fixed head (satu per track)

 Movable head (satu per surface)

Gerakan head

Karakteristik Macam Gerakan Head

Pada head tetap setiap track memiliki kepala head sendiri, sedangkan pada head bergerak, satu kepala head digunakan untuk beberapa track dalam satu muka disk.

Pada head bergerak adalah lengan head bergerak menuju track yang diinginkan berdasarkan perintah dari disk drive-nya.

Portabilitas disk

 Disk yang tetap (non-removable disk)

 Disk yang dapat dipindah (removable disk).

Sides/Sisi dan Platters/Piringan

Sides :

 satu sisi disk (single sides)

 Dua muka disk (double sides) Platters :

 Satu piringan (single platter)

(21)

Head yang menyentuh disk (contact) seperti pada floppy disk, head yang mempunyai celah utara tetap maupun yang tidak tetap tergantung medan magnetnya.

Celah atau jarak head dengan disk tergantung kepadatan datanya, semakin padat datanya dibutuhkan jarak head yang semakin dekat, namun semakin dekat head maka faktor resikonya semakin besar, yaitu terjadinya kesalahan baca. model disk 3340-nya. Model ini merupakan removable disk pack dengan head yang dibungkus di dalam pack. Sekarang istilah Winchester digunakan oleh sembarang disk drive yang dibungkus pack dan memakai rancangan head aerodinamisDisk piringan banyak (multiple platters disk) Floppy Disk

Karakteristik disket adalah head menyentuh permukaan disk saat membaca ataupun menulis.

UNIT MASUKAN DAN

KELUARAN

Unit Masukan dan Keluaran ( I/O Devices ) merupakan peralatan antarmuka (interface) bagi sistem bus atau switch sentral dan mengontrol satu atau lebih perangkat peripheral.

Modul I/O memiliki dua buah fungsi utama, yaitu :

 Sebagai piranti antarmuka ke CPU dan memori melalui bus sistem.

 Sebagai piranti antarmuka dengan peralatan peripheral lainnya dengan menggunakan link data tertentu.

Fungsi Modul I/O

Fungsi dalam menjalankan tugas bagi modul I/O dapat dibagi menjadi beberapa katagori, yaitu:

1. Kontrol dan pewaktuan

Berfungi untuk mensinkronkan kerja masing-masing komponen penyusun computer

2. Komunikasi CPU

(22)

 Command Decoding, yaitu modul I/O menerima perintah – perintah dari CPU yang dikirimkan sebagai sinyal bagi bus kontrol. Misalnya, sebuah modul I/O untuk disk dapat menerima perintah: Read sector, Scan record ID, Format disk.

 Data, pertukaran data antara CPU dan modul I/O melalui bus data.

 Status Reporting, yaitu pelaporan kondisi status modul I/O maupun perangkat peripheral, umumnya berupa status kondisi Busy atau

Ready. Juga status bermacam – macam kondisi kesalahan (error).

 Address Recognition, bahwa peralatan atau komponen penyusun komputer dapat dihubungi atau dipanggil maka harus memiliki alamat yang unik, begitu pula pada perangkat peripheral, sehingga setiap modul I/O harus mengetahui alamat peripheral yang dikontrolnya.

3. Komunikasi perangkat eksternal

Pada sisi modul I/O ke perangkat peripheral juga terdapat komunikasi

yang meliputi komunikasi data, kontrol maupun status

4. Buffer data

Berfungsi untuk mendapatkan

penyesuaian data sehubungan perbedaan laju transfer data dari perangkat

peripheral dengan kecepatan pengolahan pada CPU

5. Deteksi kesalahan

Apabila pada perangkat peripheral terdapat masalah sehingga proses tidak dapat dijalankan, maka modul I/O akan melaporkan kesalahan tersebut

Struktur Modul I/O

Antarmuka modul I/O ke CPU melalui bus sistem komputer terdapat tiga saluran, yaitu saluran data, saluran alamat dan saluran kontrol. Bagian terpenting adalah blok logika I/O yang berhubungan dengan semua peralatan antarmuka peripheral, terdapat fungsi pengaturan dan switching pada blok ini.

Teknik Masukan/Keluaran

(23)

Perangkat Eksternal

Secara umum perangkat eksternal diklasifikasikan menjadi 3 katagori:

1. Human Readable, yaitu perangkat yang berhubungan dengan manusia sebagai pengguna komputer. Contohnya: monitor, keyboard, mouse, printer, joystick, disk drive.

2. Machine readable, yaitu perangkat yang berhubungan dengan peralatan. Biasanya berupa modul sensor dan tranduser untuk monitoring dan kontrol suatu peralatan atau sistem.

3. Communication, yatu perangkat yang berhubungan dengan komunikasi jarak jauh. Misalnya: NIC dan modem.

SISTEM BUS

Pengertian Sistem Bus

Bus adalah Jalur komunikasi yang dibagi pemakai Suatu set kabel tunggal yang digunakan untuk menghubungkan berbagai subsistem.

Sistem bus adalah penghubung bagi keseluruhan komponen computer dalam menjalankan tugasnya.

Bus Slots

Cara Kerja Sistem Bus

1. Pada sistem komputer yang lebih maju, arsitektur komputernya akan lebih

kompleks, sehingga untuk

(24)

Sementara perangkat lain yang lebih

Berdasar jenis busnya, bus dapat dibedakan menjadi :

 Dedicated Bus : bus yang khusus menyalurkan data tertentu, contohnya paket data saja, atau alamat saja.

 Multiplexed Bus : bus yang dilalui informasi yang berbeda baik data, alamat, dan sinyal kontrol dengan metode multipleks data.

Kekurangan multiplexed bus adalah hanya memerlukan saluran sedikit sehingga menghemat tempat tapi kecepatan transfer data menurun dan diperlukan mekanisme yang komplek untuk mengurai data yang telah dimultipleks. Sedangkan untuk dedicated bus merupakan kebalikan dari multipexed bus.

Struktur Bus

(25)

menentukan kinerja sistem secara keseluruhan. Misalnya, bila bus data lebarnya 8 bit, dan setiap instruksi panjangnya 16 bit, maka CPU harus dua kali mengakses modul memori dalam setiap siklus instruksinya.

2. Saluran Alamat

Saluran alamat digunakan untuk menandakan sumber atau tujuan data pada bus data. Misalnya, bila CPU akan membaca sebuah word data dari memori, maka CPU akan menaruh alamat word yang dimaksud pada saluran alamat. Lebar bus alamat akan menentukan kapasitas memori maksimum sistem. Selain itu, umumnya saluran alamat juga dipakai untuk mengalamati port-port input/outoput. Biasanya, bit-bit berorde lebih tinggi dipakai untuk memilih lokasi memori atau port I/O pada modul.

3. Saluran Kontrol

Saluran kontrol digunakan untuk mengntrol akses ke saluran alamat dan penggunaan data dan saluran alamat. Karena data dan saluran alamat dipakai bersama oleh seluruh komponen, maka harus ada alat untuk mengontrol penggunaannya. Sinyal-sinyal kontrol melakukan transmisi baik perintah maupun informasi pewaktuan diantara

modul-modul sistem. Sinyal-sinyal pewaktuan menunjukkan validitas data dan informasi alamat. Sinyal-sinyal perintah mespesifikasikan operasi-operasi yang akan dibentuk. Umumnya saluran kontrol meliputi : memory write, memory read, I/O write, I/O read, transfer ACK, bus request, bus grant, interrupt request, interrupt ACK, clock, reset.

Contoh - Contoh Bus

 Bus ISA : Industri computer personal lainnya merespon perkembangan ini dengan mengadopsi standarnya sendiri, bus ISA (Industry Standar Architecture), yang pada dasarnya adalah bus PC/AT yang beroperasi pada 8,33 MHz. Keuntungannya adalah bahwa pendekatan ini tetap mempertahankan kompatibilitas dengan mesin-mesin dan kartu-kartu yang ada.

(26)

 Bus USB : Semua perangkat peripheral tidak efektif apabila dipasang pada bus kecepatan tinggi PCI, sedangkan banyak peralatan yang memiliki kecepatan rendah seperti keyboard, mouse, dan printer. Sebagai solusinya tujuh vendor computer (Compaq, DEC, IBM, Intel, Microsoft, NEC, dan Northen Telecom) bersama-sama meranccang bus untuk peralatan I/O berkecepatan rendah. Standar yang dihasilakan dinamakan Universal Standard Bus (USB).

 Bus SCSI : Small Computer System Interface (SCSI) adalah perangkat peripheral eksternal yang dipo[ulerkan oleh macintosh pada tahun 1984. SCSI merupakan interface standar untuk drive CD-ROM, peralatan audio, hard disk, dan perangkat penyimpanan eksternal berukuan besar. SCSI menggunakan interface paralel dengan 8,16, atau 32 saluran data.

 Bus P1394 / Fire Wire : Semakin pesatnya kebutuhan bus I/O berkecepatan tinggi dan semakin cepatnya prosesor saat ini yang mencapai 1 GHz, maka perlu diimbangi dengan bus berkecepatan tinggi juga. Bus SCSI dan PCI tidak dapat mencukupi kebutuhan saat ini. Sehingga dikembangkan bus performance tinggi yang dikenal dengan FireWire (P1393

standard IEEE). P1394 memiliki kelebihan dibandingkan dengan interface I/O lainnya, yaitu sangat cepat, murah, dan mudah untuk diimplementasikan. Pada kenyataan P1394 tidak hanya popular pada system computer, namun juga pada peralatan elektronik seperti pada kamera digital, VCR, dan televisi.

(27)

REDUCED INSTRUCTION SET

COMPUTER ( RISC )

Perkembangan inovasi komputer sejak 1960 menambah satu daftar penemuan yang sangat menarik dan paling penting , yaitu Arsitektur Reduced Instruction Set computers ( RISC). Walaupun sistem RISC telah ditentukan dan dirancang dengan berbagai cara berdasarkan komunitasnya, elemen penting yang digunakan sebagian rancangan umumnya adalah :

1. Set instruksi yang terbatas dan sederhana 2. Register general purpose berjumlah banyak atau penggunaaan teknologi kompiler untuk mengoptimalkan penggunaan register.

3. Penekanan pada pengoptimalan pipeline instruksi.

Karakteristik Eksekusi Instruksi

Untuk memahami RISC perlu memperhatikan karakteristik eksekusi instruksi.

Adapun aspek-aspek komputasinya adalah :

 Operasi-operasi yang dilakukan

 Operand-operand yang digunakan

 Pengurutan eksekusi,.

1. Operasi

Beberapa penelitian telah menganalisis tingkah laku program HLL ( High Level Language). Assignment Statement sangat menonjol yang menyatakan bahwa perpindahan sederhana merupakan satu hal yang penting. Hasil penelitian ini merupakan hal yang penting bagi perancang set instruksi mesin yang mengindikasikan jenis instruksi mana yang sering terjadi karena harus didukung optimal.

2. Operand

Penelitian Paterson telah memperhatikan [PATT82a] frekuensi dinamik terjadinya kelas-kelas variabel. Hasil yang konsisten diantara program pascal dan C menunjukkan mayoritas referensi menunjuk ke variable scalar. Penelitian ini telah menguji tingkah laku dinamik program HLL yang tidak tergantung pada arsitektur tertentu.

Penelitian [LUND77] menguji instruksi DEC-10 dan secara dinamik menemukan setiap instruksi rata-rata mereferensi 0,5 operand dalam memori dan rata-rata mereferensi 1,4 register. Tentu saja angka ini tergantung pada arsitektur dan kompiler namun sudah cukup menjelaskan frekuensi pengaksesan operand sehingga menyatakan pentingnya sebuah arsitektur.

(28)

Dalam HLL procedure call dan return merupakan aspek penting karena merupakan operasi yang membutuhkan banyak waktu dalam program yang dikompalasi sehingga banyak berguna untuk memperhatikan cara implementasi opperasi ini secara efisien.

Secara umum penelitian menyatakan terdapat tiga buah elemen yang menentukan karakter arsitektur RISC : perancangan pipelaine instruksi karena tingginya proporsi instruksi pencabangan bersyarat dan procedure call, pipeline instruksi yang bersifat langsung dan ringkas menjadi tidak efisien.

 Terdapat set instruksi yang disederhanakan

Karakteristik Arsitektur Reduced Instruction Set Computers ( RISC )

Arsitektur RISC memiliki beberapa karakteristik diantaranya :

1. Siklus mesin ditentukan oleh waktu yang digunakan untuk mengambil dua buah operand dari register, melakukan operasi ALU, dan menyimpan hasil operasinya kedalam register, dengan demikian instruksi mesin RISC tidak boleh lebih kompleks dan harus dapat mengeksekusi secepat mikroinstruksi pada mesin-mesin CISC. Dengan menggunakan instruksi sederhana atau instruksi satu siklus hanya dibutuhkan satu mikrokode atau tidak sama sekali, instruksi mesin dapat dihardwired. Instruksi seperti itu akan dieksekusi lebih cepat mengakses memori . Fitur rancangan ini menyederhanakan set instruksi sehingga menyederhanakan pula unit control.

(29)

diakses akan tetap ada di penyimpan berkecepatantinggi. Penekanan pada operasi register ke register merupakan hal yang unik bagi perancangan RISC.

3. Penggunaan mode pengalamatan sederhana, hampir sama dengan

instruksi menggunakan

pengalamatan register. Beberapa mode tambahan seperti pergeseran dan pe-relatif dapat dimasukkan selain itu banyak mode kompleks dapat disintesis pada perangkat lunak dibanding yang sederhana, selain dapat menyederhanakan sel instruksi dan unit kontrol.

4. Penggunaan format-format instruksi sederhana, panjang instruksinya tetap

pengaksesan operand register dapat dilakukan secara bersama-sama

Ciri-Ciri RISC

 Instruksi berukuran tunggal

 Ukuran yang umum adalah 4 byte

 Jumlah pengalamatan data sedikit, biasanya kurang dari 5 buah.

 Tidak terdapat pengalamatan tak langsung yang mengharuskan melakukan sebuah akses memori agar memperoleh alamat operand lainnya dalam memori

 Tidak terdapat operasi yang menggabungkan operasi load/store dengan operasi aritmatika, seperti penambahan ke memori dan alamat data adalah sebuah instruksi .

 Jumlah bit bagi integer register spesifier sama dengan 5 atau lebih, artinya sedikitnya 32 buah register integer dapat direferensikan sekaligus secara eksplisit.

(30)

Kelebihan dan Kekurangan Teknologi RISC

Kelebihan RISC

 Berkaitan dengan penyederhanaan kompiler, dimana tugas pembuat kompiler untuk menghasilkan rangkaian instruksi mesin bagi semua pernyataan HLL. Instruksi mesin yang kompleks seringkali sulit digunakan karena kompiler harus menemukan kasus-kasus yang sesuai dengan konsepnya. Pekerjaan mengoptimalkan kode yang dihasilkan untuk meminimalkan ukuran kode, mengurangi hitungan eksekusi instruksi, dan meningkatkan pipelining jauh lebih mudah apabila menggunakan RISC dibanding menggunakan CISC.

 Arsitektur RISC yang mendasari PowerPC memiliki kecenderungan lebih menekankan pada referensi register dibanding referensi memori, dan referensi register memerlukan bit yang lebih sedikit sehingga memiliki akses eksekusi instruksi lebih cepat.

 Kecenderungan operasi register ke register akan lebih menyederhanakan set instruksi dan menyederhanakan unit kontrol serta pengoptimasian register akan menyebabkan operand-operand

yang sering diakses akan tetap berada dipenyimpan berkecepatan tinggi.

 Penggunaan mode pengalamatan dan format instruksi yang lebih sederhana.

Kekurangan RISC

 Program yang dihasilkan dalam bahasa simbolik akan lebih panjang (instruksinya lebih banyak).2. Program berukuran lebih besar sehingga membutuhkan memori yang lebih banyak, ini tentunya kurang menghemat sumber daya.

 Program yang berukuran lebih besar akan menyebabkan b. Menurunnya kinerja, yaitu instruksi yang lebih banyak artinya akan lebih banyak byte-byte instruksi yang harus diambil.

 Pada lingkungan paging akan menyebabkan kemungkinan terjadinya page fault lebih besar.

PARALLEL COMPUTERS

(31)

halnya seseorang dengan dua tangan dapat menyelesaikan lebih banyak pekerjaan daripada orang yang menggunakan satu tangan saja.

Pada dasarnya, program komputer didesain dengan menggunakan sebuah cara dimana tidak memungkinkan parallel computing, yaitu dengan menyelesaikan setiap langkah dalan satu waktu. Untuk program yang melakukan proses dengan cara ini (parallel computing), maka program tersebut didesain untuk dapat membagi task ke dalam task-task yang lebih kecil yang dapat dikerjakan secara individual.

Keuntungan utama parallel computing adalah program dapat melakukan eksekusi secara lebih cepat. Jika hardware computer yang mengeksekusi sebuah program yang menggnakan parallel computing memiliki arsitekturnya, seperti pada Processor ( CPU / Central Pecessing Unit ), parallel computing dapat menjadi sebuah teknik yang efisien.

Sebagai sebuah analogi, jika satu orang membawa satu boks dan orang tersebut adalah Processor, program yang mengeksekusi secara berurutan hanya dapat membawa satu boks dalam satu waktu. Ketika mengeksekusi dalam parallel, program yang sama dapat terbagi ke dalam dua task berbeda, dan jika terdapat dua processor yang tersedia, maka dapat membawa dua boks dalam waktu yang sama. Dengan melakukan hal ini, orang tersebut dapat membawa boks dan menyelesaikan tugasnya secara lebih cepat.

CONTROL UNIT

Pengertian Control Unit

(32)

Kebutuhan Fungsional :

 Mendefinisikan elemen dasar prosesor

 Mendiskripsikan operasi mikro yang harus dilakukan prosesor

 Menentukan fungsi Control Unit yang harus dilakukan prosesor

Elemen Dasar Prosesor :

 ALU

 Register

 Internal Data Path

 External Data Path

 Control Unit Tipe Operasi Mikro :

 Mendefinisikan elemen dasar prosesor

 Mendiskripsikan operasi mikro yang harus dilakukan prosesor

 Menentukan fungsi Control Unit yang harus dilakukan prosesor

Fungsi Control Unit

 Sequencing (mengurutkan operasi)

 Mengeksekusi

Jenis Control Unit

1. Control Unit Microprogrammed

 Control Vertikal

 Control Horizontal

2. Control Unit Konvensional / Hard-Wired

Komponen-komponen pokok Control Unit Microprogrammed :

1. Instruction Register 2. Control Store berisi

microprogrammed

3. Address Computing Circuiting 4. Microprogrammed Counter 5. Microinstruction Buffer 6. Microinstruction Decoder

INTERCONNECTION

NETWORK

Pengertian Internet

(33)

Informasi dalam Internet umumnya lingkungan militer, dibawah naungan Departemen Pertahanan Amerika dengan proyek yang bernama Advanced Research Project Agency (ARPA). Jaringan komputer terbentuk pertama kali pada tahun 1969. Pada saat itu jaringan komputer tersebut hanya terdiri dari beberapa komputer yang dihubungkan dengan kabel dan selanjutnya disebut dengan ARPAnet. ARPAnet sendiri dibangun dengan tujuan membuat jaringan komputer yang tersebar sehingga informasi tidak terfokus di satu titik yang diperkirakan akan mudah dihancurkan bila terjadi peperangan. Apabila satu bagian dari jaringan terputus, jalur yang melalui jaringan itu secara otomatis dipindahkan ke jalur lainnya.

Pada tahun 1977, lebih dari 100 komputer mini dan mainframe yang sebagian besar berada di universitas terkoneksi ke ARPAnet. Hubungan komputer ini dimanfaatkan oleh dosen-dosen dan mahasiswa untuk berbagi informasi. Pada

awal 1980-an, ARPAnet dibagi menjadi dua jaringan, yaitu ARPAnet dan milnet. Milnet merupakan jaringan militer, namun layanan Usenet dan BITNET, Internet dapat diakses oleh Personal Computer (PC). Kini dengan semakin berkembangnya teknologi perangkatmobile seperti “hape”, PDA, Tablet PC dan Smartphone, bahkan televisi dan berbagai macam alat telekomunikasi lainnya, kita dapat terhubung dengan sangat mudah ke Internet dengan suatu sistem yang disebut WAP (Wireless Aplication Protocol).

Layanan atau Fasilitas dalam Internet

Layanan yang ada di Internet diantaranya:

1. E-mail (Elektronik Mail) merupakan fasilitas Internet untuk mengirim dan menerima surat yang ditansmisikan secara elektronik

(34)

3. News Group atau Network News atau BBS (Bulletin Board Service), yakni aplikasi Internet berupa Electronic Bulletin Board atau fasilitas yang memungkinkan kita tergabung bersama grup dan saling berdiskusi sesuai topik-topik tertentu.

4. File Transfer Protocol (FTP), layanan ini memungkinkan pengguna Internet untuk melakukan upload ( menyimpan / unggah ) atau kegiatan mentransfer file dari satu komputer server web dan download (mengambil / unduh) atau kegiatan mengambil file dari server web dan atau mentransfer file dari komputer ke komputer lain.

5. Remote login yaitu Telnet, adalah fasilitas untuk mengakses komputer lain dari jarak jauh. Dengan fasilitas ini, misalnya kita yang berada di kota Jakarta dapat mengendalikan komputer yang berada di kota Bandung.

6. Information Browsing yaitu Gopher, adalah fasilitas untuk menemukan informasi di Internet dalam bentuk menu-menu berupa teks. Kelemahan gopher hanya dapat menampilkan menu-menu sebatas dalam bentuk tulisan. 7. Advanced Browsing yaitu WWW

(World Wide Web), yaitu kumpulan dokumen yang tersimpan di server web dalam bentuk HTML. Pengguna dengan

mudah dapat menemukan informasi di Internet tidak hanya dalam bentuk tulisan, melainkan grafis, suara dan video yang saling terkait menggunakan link sehingga disebut hypermedia. 8. Automatic Title Search, yaitu Archie

dan Veronica, adalah fasilitas pencarian informasi di Internet dengan mengetikan tittle (judul) topik.

9. Automatic Content Search, yaitu WAIS (Wide Area Information System), adalah fasilitas pencarian informasi otomatis dengan meneliti isi dokumen yang ditemukan.

10. Layanan Komunikasi dua arah, yaitu chat: dapat mengirim dan menerima dan teleconference: komunikasi dua arah secara multimedia sehingga memungkinkan kita seolah-olah melakukan suatu pertemuan atau rapat langsung dalam sebuah ruangan tanpa dibatasi jarak.

(35)

Cara kerja Internet diatur dalam serangkaian peraturan dan standar yang disebut dengan protokol.

Sebuah server akan mengatur akses dan mengirimkan data-data dari dan kedalam Internet yang diminta oleh beberapa client, sehingga komputer client dapat mengakses berbagai fasilitas yang terdapat di Internet seperti web, chat, email, dan lain sebagainya.

Gambar 1: Bagan Cara Kerja Internet Pada Saat Transmisi Data Antara Dua Buah Node

Badan-Badan atau Lembaga Pengatur Internet

 Internet Society International (ISOC)

Merupakan badan profesional dengan keanggotaan terbuka kepada siapa saja baik pribadi, perusahaan, universitas, maupun pemerintah. ISOC merupakan badan yang memfasilitasi Internet, mendukung, serta mempromosikan penggunaan dan akses Internet.

 Internet Architecture Board (IAB)

Merupakan badan koordinasi dan penasehat teknis bagi ISOC. Badan ini bertindak sebagai review teknis dan editorial akhir semua standar Internet. IAB memiliki otoritas untuk menerbitkan dokumen standar Internet yang dikenal sebagai RFC (Request For Comment) yang dibuat oleh IETF, IEEE dan lembaga lain yang berhak membuat usulan. Tugas lain dari IAB ialah mengatur angka-angka dan konstanta yang digunakan dalam protokol Internet (nomor port TCP, kode protokol IP, dan lain-lain).

 Internet Engineering Task Force

(IETF)

(36)

 Institute of Electrical and Electronic Enginering (IEEE)

Kepanjangan IEEE awalnya adalah Institute of Electrical and Electronic Enginering (dalam bahasa Indonesia berarti Institut Insinyur Listrik dan Elektronik) kepanjangan tersebut sebenarnya kini tak lagi digunakan, nama resmi badan tersebut saat ini hanya IEEE saja. Tujuan dari IEEE adalah mengembangkan teknologi untuk meningkatkan harkat kemanusiaan.

 Internet Research Task Force (IRTF)

IRTF ialah badan yang memiliki orientasi pada riset-riset jangka pendek maupun jangka panjang mengenai protokol Internet, aplikasi, arsitektur dan teknologi Internet. IRTF masih berada dibawah unit kerja IAB. Websitenya adalah www.irtf.org

 Internet Assigned Numbers Authority (IANA)

IANA bertugas mengurusi masalah penetapan parameter protokol Internet, seperti ruang alamat IP dan Domain Name System (DNS). IANA juga bertindak sebagai otoritas tertinggi untuk mengatur root DNS yang mengatur basis data pusat informasi DNS, juga menentukan alamat IP dari sistem-sistem otonom didalam jaringan Internet. IANA

beroperasi dibawah ISOC dan juga merupakan bagian dari IAB yang didanai oleh pemerintah Amerika Serikat. Karena meningkatnya penggunaan Internet IANA akan digantikan oleh Internet Corporation for Assigned Names and Number (ICANN) yang merupakan badan nonprofit internasional.

Selain badan-badan diatas ada pula W3C (World Wide Web Consortium), yaitu badan yang bertugas mengatur dan

(37)

(38)