BAB I
STRUKTUR ORGANISASI KOMPUTER
1. Organisasi dan Arsitektur Komputer
Dalam sebuah system computer perlu dibedakan antara arsitektur computer dan organisasi computer.
A. Arsitektur computer adalah hal-hal yang berkaitan dengan atribut-atribut yang tampak dari pemrogram atau memiliki dampak langsung pada ksekusi logis sebuah program, misalnya :
a. Set instruksi, yaitu jumlah bit yang digunakan untuk mempresentasikan bermacam-macam jenis data.
b. Mekanisme I/O yaitu teknik pengalamatan memory.
B. Organisasi computer adalah hal-hal yang berkaitan dengan unit-unit operasional dan interkoneksinya yang merealisasikan spesifikasi arsitektural serta rincian hardware yang dapat diketahui oleh pemrogram, misalnya :
a. Signal-signal control
b. Interface computer dan peripheral c. Teknologi memory yang digunakan
Organisasi computer bersifat hirarkis yaitu setiap komponen computer dapat dideskripsikan lebih lanjut ke dalam sub-sub komponen utamanya dan mendeskripsikan struktur serta fungsinya.
A. Fungsi
Fungsi adalah operasi masing-masing komponen sebagai bagian dari struktur. Komputer mempunyai fungsi dasar sebagai berikut:
1. Pengolahan data, computer harus dapat memproses data.
2. Penyimpanan data, computer harus dapat melakukan penyimpanan data. 3. Pemindahan data, computer harus dapat melakukan
perpindahan data dengan dunia luarnya.
4. Control, harus terdapat sebuah pengontrol untuk mengontrol ketiga fungsi di atas.
B. Struktur
Struktur computer menggambarkan bagaimana komponen-komponen computer saling terkait atau berhubungan satu sama lain. Terdapat 4 struktur utama dalam computer, yaitu ;
2. Central Processing Unit (CPU) atau sering disebut processor yang berguna untuk mengontrol operasi computer dan membentuk fungsi-fungsipengolahan datanya.
3. Memory utama, yang berguna untuk menyimpan data.
4. Alat I/O yang berguna untuk memindahkan data antara computer dengan duni luarnya.
Sistem Interconnection
Gambar 1.2 Struktur system computer
Hal yang paling penting dari generasi pertama ini adalah komputer IAS hasil karya Vonn Neumann yang dijadikan prototype atau acuan. Mengapa demikian ? Karena organisasi dan arsitektur yang IAS masih digunakan dan dikembangkan pada komputer masakini.
Struktur umum computer IAS terdiri dari ;
1. Memori utama, untuk menyimpan data dan instruksi.
2. ALU , yang memiliki kemampuan mengoperasikan data biner.
3. Control unit, yang melakukan interpretasi instruksi-instruksi dalam memory dan menyebabkan instruksi di eksekusi.
4. Alat I/O yang dioperasikan oleh control unit.
Central Processing unit (CPU)
Central
Processing Unit
(CPU)
Main
memory
Gambar 1.11 Struktur umum komputer IAS
Control unit mengoperasikan IAS dengan cara mangambil instruksi-instruksi dari memory dan langsung mengeksekusinya. Pada control unit maupun ALU berisi lokasi penyimpan yaitu register, terdiri dari :
1. Memory Buffer Register (MBR), berisi sebuah word yang akan disimpan alam memory atau digunakan untuk menerima word dari memory.
2. Memory Address Register (MAR), menentukan alamat word di memory untuk dituliskan dari MBR atau dibaca ke MBR.
3. Instruction register (IR), berisi instruksi yang akan dieksekusi.
4. Instruction buffer register (IBR), digunakan untuk menyimpan semntara instruksi sebelah kanan word dalam memory.
5. Program Counter (PC), berisi alamat pasangan instruksi berikutnya yang akan diambil darimemory.
6. Akumulator (AC), dan Multiplier Quotient (MQ), digunakan untuk menyimpan sementara operand dan hasil operasi ALU.
Main
Memory
ALU
Program CU
Data dan
Instruksi
Alamat-alamat
Control signal.
Program Control Unit
Gambar 1.12 Struktur komputer IAS yang dikembangkan.
D. KOMPUTER GENERASI KEDUA
Dapat disimpulkan bahwa pada generasi kedua ini computer menggunakan komponen utama yang berupa transistor yang lebih kecil dan lebih murah, sehingga bentuk dari komputerpun semakin kecil. Sebagai generasi yang lebih baru, maka pada generasi kedua ini ditandai dengan :
1. Kecepatan yang lebih tinggi
AC
MQ
Aritmetic Logc Circuit
MBR
Main
Memori
I/O
MAR
PC
Control
Circuit
2. Kapasitas yang lebih besar.
3. Mempunyai ukuran yang lebih kecil
4. Dipakainya ALU yang lebih kompleks
5. Penggunaan bahasa pemrograman yang lebih tinggi
6. Tersedianya software system
IBM 7094 mempunyai konfigurasi seperti gambar berikut:
Gambar 1. 15 Konfigurasi IBM 7094
E. KOMPUTER GENERASI KETIGA
Walaupun transistor dalam banyak hal mengungguli tube vakum, namun transistor menghasilkan panas yang cukup besar, yang dapat berpotensi merusak bagian-bagian internal komputer. Batu kuarsa (quartz rock) menghilangkan
Jack Kilby, seorang insinyur di Texas Instrument, mengembangkan sirkuit terintegrasi (IC : integrated circuit) di tahun 1958. IC mengkombinasikan tiga komponen elektronik dalam sebuah piringan silikon kecil yang terbuat dari pasir kuarsa. Pada ilmuwan kemudian berhasil memasukkan lebih banyak komponen-komponen ke dalam suatu chip tunggal yang disebut semikonduktor. Hasilnya, komputer menjadi semakin kecil karena komponen-komponen dapat dipadatkan dalam chip. Kemajuan komputer generasi ketiga lainnya adalah penggunaan sistem operasi (operating system) yang memungkinkan mesin untuk menjalankan berbagai program yang berbeda secara serentak dengan sebuah program utama yang memonitor dan mengkoordinasi memori komputer.
Indikasi pertama teknologi IC adalah konstruksi pada processor (ALU dan CU) kemudian ditemukannya juga untuk membangun memory padatahun 1970, kamajuan eknologi memory dan processor mampu mengubah sifat computer dengan cepat. Penggunaan IC yang lebih rapat isinya memberikan keuntungan : 1. Harga computer mengalami penurunan.
2. Meningkatkan kecepatan operasi karena elemen logic dan memory ditempatkan berdekatan dengan keeping yang dikemas secara rapat.
3. Computer menjadi semakin kecil.
4. Daya dan pendinginan yang diperlukan semakin kecil. 5. Interkoneksi pada IC lebih reliable disbanding interkoneksi
dengan solder.
F. KOMPUTER GENERASI KEEMPAT
Setelah IC, tujuan pengembangan menjadi lebih jelas: mengecilkan ukuran sirkuit dan komponen-komponen elektrik. Large Scale Integration (LSI) dapat memuat ratusan komponen dalam sebuah chip. Pada tahun 1980-an, Very Large Scale Integration (VLSI) memuat ribuan komponen dalam sebuah chip tunggal.
Ultra-Large Scale Integration (ULSI) meningkatkan jumlah tersebut menjadi jutaan. Kemampuan untuk memasang sedemikian banyak komponen dalam suatu keping yang berukurang setengah keping uang logam mendorong turunnya harga dan ukuran komputer. Hal tersebut juga meningkatkan daya kerja, efisiensi dan keterandalan komputer. Chip Intel 4004 yang dibuat pada tahun 1971 membawa kemajuan pada IC dengan meletakkan seluruh
komponen komputer (central processing unit, memori, dan kendali input/output) dalam sebuah chip yang sangat kecil. Sebelumnya, IC dibuat untuk
Gambar 1. 17 Komponen Chip
Sekarang, sebuah mikroprosesor dapat diproduksi dan kemudian diprogram untuk memenuhi seluruh kebutuhan yang diinginkan. Tidak lama kemudian, setiap perangkat rumah tangga seperti microwave oven, televisi, dn mobil dengan electronic fuel injection dilengkapi dengan
mikroprosesor.Perkembangan yang demikian memungkinkan orang-orang biasa untuk menggunakan komputer biasa. Komputer tidak lagi menjadi dominasi perusahaan-perusahaan besar atau lembaga pemerintah.
Pada pertengahan tahun 1970-an, perakit komputer menawarkan produk komputer mereka ke masyarakat umum. Komputer-komputer ini, yang disebut minikomputer, dijual dengan paket piranti lunak yang mudah digunakan oleh kalangan awam. Piranti lunak yang paling populer pada saat itu adalah program word processing dan spreadsheet. Pada awal 1980-an, video game seperti Atari 2600 menarik perhatian konsumen pada komputer rumahan yang lebih canggih dan dapat diprogram.
Pada tahun 1981, IBM memperkenalkan penggunaan Personal Computer (PC) untuk penggunaan di rumah, kantor, dan sekolah. Jumlah PC yang
digunakan melonjak dari 2 juta unit di tahun 1981 menjadi 5,5 juta unit di tahun 1982. Sepuluh tahun kemudian, 65 juta PC digunakan. Komputer melanjutkan evolusinya menuju ukuran yang lebih kecil, dari komputer yang berada di atas meja (desktop computer) menjadi komputer yang dapat dimasukkan ke dalam tas (laptop), atau bahkan komputer yang dapat digenggam (palmtop).
Gambar1. 18 Laptop komputer
tahap ini masih sangat muda. Contoh imajinatif komputer generasi kelima adalah komputer fiksi HAL9000 dari novel karya Arthur C. Clarke berjudul 2001:Space Odyssey. HAL menampilkan seluruh fungsi yang diinginkan dari sebuah komputer generasi kelima. Dengan kecerdasan buatan (artificial intelligence), HAL dapat cukup memiliki nalar untuk melakukan percapakan dengan manusia, menggunakan masukan visual, dan belajar dari
pengalamannya sendiri. Walaupun mungkin realisasi HAL9000 masih jauh dari kenyataan, banyak fungsi-fungsi yang dimilikinya sudah terwujud. Beberapa komputer dapat menerima instruksi secara lisan dan mampu meniru nalar manusia. Kemampuan untuk menterjemahkan bahasa asing juga menjadi mungkin. Fasilitas ini tampak sederhana.
;
Generasi Tahun
Perkiraan
Teknologi Laju khas (operasi per detik)
1 1946-1957 Tabung hampa 40000
2 1958-1964 Transistor 200000
3 1965-1971 Small dan medium scale integration
1.000.000
4 1972-1977 Large scale integration 10000000
5 1978- 1990 Very large scale integration
100.000.000
6 1990 - Ultra large scale integration
