Pengertian, Definisi, dan Arsitektur Sistem Komputer

(1)

Bagian 1

Pengantar Sistem dan

Arsitektur Komputer

(2)

Pembahasan

Pengertian sistem komputer Sistem kompilasi

Organisasi perangkat keras

▪ Bus, Devais I/O, Memori Utama, Prosesor

Arsitektur dan Organisasi Komputer

(3)

Definisi Komputer

Istilah komputer mempunyai arti yang luas dan berbeda untuk orang yang berbeda.

Istilah komputer diambil dari bahasa Latin

Computare yang berarti menghitung ( to compute ).

Terdapat beberapa definisi, menurut beberapa

buku sebagai berikut :

(4)

Computer Annual

Robert H. Blissmer

Komputer adalah suatu alat elektronik yang mampu melakukan tugas-tugas :

▪ menerima input,

▪ mengolah input tadi sesuai dengan programnya,

▪ menyimpan perintah dan hasil pengolahan,

▪ menyediakan output dalam bentuk informasi.

(5)

Computer Today

Donald H. Sanders

Komputer adalah sistem elektronik untuk :

▪ memanipulasi data yang cepat dan tepat,

▪ dirancang dan diorganisasikan supaya secara otomatis menerima dan menyimpan data input,

▪ mengolah data tersebut untuk menghasilkan output,

▪ bekerja berdasarkan langkah-langkah instruksi

program yang tersimpan di memori (stored program).

(6)

Computer Organization

V.C. Hamacher, Z.G. Vranesic, S.G. Zaky

Komputer adalah :

▪ mesin penghitung elektronik yang cepat dapat menerima informasi input digital,

▪ mengolah sesuai dengan suatu program yang tersimpan di memorinya (stored program),

▪ menghasilkan output informasi.

(7)

Introduction to The Computer

William M. Fuori

Komputer adalah :

▪ suatu pengolah data (data processor) yang dapat melakukan perhitungan yang besar dan cepat, termasuk perhitungan aritmatika yang besar atau operasi logika, tanpa campur tangan manusia yang melakukan operasi selama pengolahan.

(8)

Introduction to Computer

Gordon B. Davis

Komputer adalah :

▪ tipe khusus alat penghitung yang mempunyai sifat tertentu yang pasti.

(9)

Definisi Komputer

Kesimpulan

Komputer adalah :

▪ Alat elektronik

▪ Dapat menerima input data

▪ Dapat memberikan informasi

▪ Menggunakan suatu program yang tersimpan di memori komputer (stored program)

▪ Dapat menyimpan program dan hasil pengolahan.

▪ Bekerja secara otomatis

(10)

Sistem Pengolahan Informasi

Pengolahan data (data processing) adalah manipulasi data menjadi suatu bentuk yang lebih berguna dan

berarti, berupa suatu informasi.

Informasi (information) adalah hasil dari kegiatan pengolahan data yang memberikan bentuk yang lebih berarti dari suatu kejadian.

Sistem pengolahan informasi - SPI (information processing system) adalah manipulasi data menjadi

suatu bentuk yang lebih berarti, berupa suatu informasi, dengan menggunakan komputer.

(11)

Siklus Pengolahan Informasi

Prosesor Storage

Input Output

Data Program

Program

Informasi Data dan Informasi

(12)

Sistem Komputer

Agar komputer dapat digunakan untuk mengolah informasi, harus berbentuk sistem komputer (computer system).

Sistem komputer adalah kumpulan dari komponen- komponen yang tersusun untuk melaksanakan suatu tujuan tertentu.

Komponen tersebut adalah :

▪ hardware

▪ software

▪ firmware

(13)

Komponen Sistem Komputer

Hardware Software Data

User

Prosedur Komunikasi

(14)

Pentingnya Memahami Komputer

Menjadi pemrogram yang andal, dengan memahami sistem komputer dan pengaruhnya pada program

aplikasi

Mempelajari keahlian praktis tentang bagaimana

menghindari error numerik yang terjadi akibat cara komputer merepresentasikan bilangan

Belajar untuk mengoptimalkan kode C menggunakan trik yang cerdas dengan mengeksploitasi prosesor dan system memori modern

Belajar untuk mengerti apa yang terjadi dan

mengapa, ketika sistem komputer menjalankan suatu program

(15)

Program hello

Program hello merupakan program klasik yang dibuat ketika pemrogram pertama kali membuat kode

Program hello dimulai dari source program yang

dibuat menggunakan editor dan disimpan sebagai file teks (umumnya diberi nama hello.c)

▪ Source program ini merupakan urutan bit, masing-masing

bernilai 0 dan 1, dikelompokkan dalam potongan 8-bit disebut byte

▪ Setiap byte merepresentasikan karakter teks program

▪ Program hello.c disimpan dalam file sebagai urutan byte.

(16)

Program hello

Program hello dibuat menggunakan program C bahasa tingkat tinggi agar dapat dibaca dan dimengerti oleh

manusia

Kode program :

1 #include <stdio.h>

2

3 int main() 4 {

5 printf(“hello, world\n”);

6 }

(17)

Program hello

Agar kode program hello.c dapat berjalan pada sistem, setiap pernyataan C harus diterjemahkan

menjadi urutan instruksi bahasa mesin tingkat rendah Instruksi tersebut kemudian dipaketkan menjadi suatu bentuk disebut executable object program dan disimpan sebagai file biner

Penerjemahan ini dilakukan dalam empat tahap secara berurutan, yaitu preprocessor, compiler, assembler, linker, disebut sistem kompilasi

(18)

Sistem Kompilasi

Tahap preprocessing

▪ preprocessor (cpp) memodifikasi program C berdasarkan directive yang diawali dengan karakter #

▪ mis. #include <stdio.h> meminta preprocessor untuk membaca isi file header stdio.h dan menyelipkannya secara langsung pada teks program

Tahap kompilasi

▪ compiler (ccl) menerjemahkan file teks hello.i menjadi file teks hello.s yang mengandung bahasa pemrograman assembly. Bahasa assembly merupakan bahasa yang umum digunakan oleh berbagai

(19)

Sistem Kompilasi

Tahap assembly

▪ assembler (as) menerjemahkan hello.s menjadi instruksi bahasa mesin. File hello.o merupakan file biner yang merupakan kode bahasa mesin

Tahap linking

▪ linker (ld) menggabungkan program hello.o dengan fungsi printf yang berada dalam standar C library. Hasilnya berupa file eksekusi

(20)

Manfaat Sistem Kompilasi

Sistem kompilasi membantu pemrogram untuk menghasilkan kode mesin yang baik dan efisien

Mengerti bagaimana sistem kompilasi bekerja dapat lebih mengoptimalkan kinerja program

▪ Pemrogram harus mengerti dasar bahasa assembly dan bagaimana compiler menerjemahkan kode-kode program bahasa C menjadi bahasa assembly

Contoh :

▪ Apakah pernyataan switch selalu lebih efisien dari urutan if-then- else ?

▪ Apakah loop while lebih efisien dari loop do ?

▪ Apakah referensi pointer lebih efisien dari array berindeks

▪ Mengapa dua loop yang sama fungsinya memiliki waktu eksekusi berbeda ?

(21)

Organisasi Perangkat Keras

Untuk mengerti apa yang terjadi pada program hello ketika dijalankan, kita harus mengerti organisasi

perangkat keras sistem yang digunakan

Secara umum, perangkat keras sistem komputer tersusun dari :

▪ Bus

▪ Devais I/O

▪ Memory utama

▪ Prosesor

(22)

Organisasi Perangkat Keras

Personal Computer

Processor (active) Computer

Control (“brain”) Datapath (“brawn”)

Memory (passive) (where programs,

data live when

running)

Devices Input

Output

Keyboard, Mouse

Display, Disk

(where programs,

data live when not running)

(23)

Organisasi Perangkat Keras

main memory I/O

bridge bus interface

ALU

register file CPU chip

system bus memory bus

I/O bus Expansion slots untuk devais lain

(24)

Organisasi Perangkat Keras

Bus

▪ Kumpulan jalur yang membawa byte-byte data dan informasi antar komponen

▪ Data dan informasi di-transfer dalam potongan byte berukuran tetap yang disebut word (word size)

▪ Sistem Intel Pentium, word size = 4 byte

▪ Sistem server Intel Itanium, word size = 8 byte

▪ Sistem embedded, word size = 1 atau 2 byte

Devais I/O

▪ Koneksi sistem dengan dunia luar

▪ Contoh devais I/O : keyboard dan mouse sebagai user input, display sebagai user output, disk drive (disk) sebagai penyimpan data dan program jangka panjang.

▪ Setiap devais I/O terhubung dengan bus I/O melalui controller atau adapter

▪ Controller : chip set dalam devais tersebut atau pada motherboard

(25)

Organisasi Perangkat Keras

Memori utama

▪ Tempat penyimpanan sementara program dan data yang

sedang digunakan ketika prosesor mengeksekusi program tsb

▪ Secara fisik, memori utama terdiri dari kumpulan chip Dynamic Random Access Memory (DRAM)

▪ Secara logika, memori disusun sebagai urutan byte, yang masing- masing memiliki alamat unik

Prosesor (Central Processing Unit – CPU)

▪ Mesin yang menginterpretasikan (atau mengeksekusi) instruksi yang tersimpan dalam memori

▪ Sejak komputer dinyalakan hingga dimatikan kembali, prosesor

(26)

Organisasi Perangkat Keras

Prosesor

▪ Operasi prosesor terjadi di antara memori utama, register dan arithmetic/logic unit (ALU)

▪ Register : devais penyimpan berukuran kecil dalam chip CPU

▪ ALU : menghitung data dan alamat

▪ Operasi CPU sederhana :

▪ Load : menyalin byte atau word dari memori utama ke register

▪ Store : menyalin byte atau word dari register ke memori utama

▪ Update : menyalin word dari dua register ke ALU, menjumlahkan kedua word tersebut dan menyimpan hasilnya ke register

▪ I/O Read : menyalin byte atau word dari devais I/O ke register

▪ I/O Write : Menyalin byte atau word dari register ke devais I/O

(27)

Menjalankan Program hello (1)

ALU

Membaca perintah hello dari keyboard

“hello”

(28)

Menjalankan Program hello (2)

ALU

Hard disk controller graphics

adapter USB

controller

I/O bus Expansion slots untuk devais lain seperti LAN, dll

Memindahkan file eksekusi dari disk ke memori utama

“hello, world\n”

kode hello

(29)

Menjalankan Program hello (3)

ALU

Menulis string dari memori ke display

“hello, world\n”

kode hello

(30)

Arsitektur dan Organisasi

Komputer

(31)

Dalam menjelaskan sistem komputer, suatu

perbedaan seringkali dibuat antara Arsitektur

Komputer dan Organisasi Komputer

(32)

Arsitektur Komputer

Arsitektur adalah atribut-atribut komputer yang terlihat oleh pemrogram, atau

atribut-atribut yang memiliki pengaruh langsung pada eksekusi logika suatu program.

Contoh atribut arsitektural :

▪ instruction set,

▪ jumlah bit yang digunakan untuk merepresentasikan suatu jenis data (mis. bilangan atau karakter),

▪ mekanisme I/O, dan

▪ teknik pengalamatan memori.

(33)

Organisasi Komputer

Organisasi komputer adalah unit operasional dan interkoneksinya yang merealisasikan spesifikasi arsitektural, atau

bagaimana unit arsitektural ini diimplementasikan.

Atribut organisasi merupakan detail perangkat keras yang tidak terlihat oleh pemrogram, mis :

▪ sinyal kontrol,

▪ interface antara komputer dan periferal,

(34)

Contoh :

Sisi arsitektural :

▪ apakah ada instruksi untuk melakukan proses perkalian

Sisi organisasi :

▪ apakah terdapat perangkat keras khusus untuk melakukan proses perkalian, atau menggunakan instruksi penjumlahan (add instruction) secara berulang.

▪ Perangkat keras khusus perlu dibuat dengan pertimbangan : frekuensi penggunaan instruksi perkalian, kecepatan masing- masing metoda perkalian, biaya dan ukuran fisik unit perkalian.

(35)

Arsitektur dan Organisasi

Banyak manufaktur komputer menawarkan berbagai model komputer, yang semuanya memiliki arsitektur yang sama dengan

organisasi yang berbeda

▪ Seluruh keluarga Intel x86 memiliki arsitektur dasar yang sama

▪ Keluarga IBM System/370 memiliki arsitektur dasar yang sama

Hal ini memberikan adanya kompatibilitas

kode pada setiap model.

(36)

Referensi

Randal E. Bryant and David O’Hallaron, Computer Systems; A

Programmers Perspective 2^nd Edition, Prentice Hall, 2011

John L. Hennessy and David A.

Patterson, Computer Organization and Design, Morgan Kaufman, 2011 William Stalling, Computer

Organization and Architecture, Prentice Hall