Prodi Teknik Elektro UNS
Learning Journal (Catatan Pembelajaran)
Kode dan Mata Kuliah : EE0206-19, Computer Organization and Architecture
Materi : Computer
Pengampu/Dosen : Sutrisno, S.T.M. Sc., Ph. D
Nama Mahasiswa : Raka Reyhan Putra Riandika
NIM : I0723062
Hari dan Tanggal : Kamis, 07 September 2023
Nama Mahasiswa : Reza Adi Darma
NIM : I0723063
Hari dan Tanggal : Kamis, 07 September 2023
Nama Mahasiswa : Rifki Arman Admodjo
NIM : I0723064
Hari dan Tanggal : Kamis, 07 September 2023
A. Ringkasan Materi
1. Introdution
a) Pengertian Arsitektur dan Organisasi Komputer
Arsitektur komputer adalah segala atribut system yang terlihat (kasat mata) oleh pemrogram atau dapat pula disebut segala atribut yang mempunyai dampak langsung pada eksekusi logis suatu program. Contohnya Instruction set, number of bits used for data representation, I/O mechanisms, addressing techniques, dan lainnya.
Organisasi komputer adalah unit operasional dan interkoneksinya mewujudkan spesifikasi arsitektur atau dengan kata lain organisasi komputer menjelaskan tentang pelaksanaan fitur- fitur. Contohnya Control signals, interfaces, memory technology.
Sebagai tambahan, saat ini produsen computer menawarkan “family” dari model computer, itu semua memiliki kesamaan dalam hal arsitektur komputernya tetapi memiliki perbedaan pada organisasinya. Hal ini akan berakibat pada perbedeaan harga dan performa diantara
“family”.
b) Struktur dan Fungsi
Struktur adalah tentang cara agar komponen-komponen dalam computer berhubungan.
Fungsi adalah tentang pengoperasian dari setiap komponen individu sebagai bagian dari struktur.
Fungsi dari computer
1. Untuk memroses data (Data processing) 2. Untuk penyimpanan data (Data storage) 3. Sebagai perpindahan data (Data movement)
4. Sebagai pengontrol dari data processing, data storage, dan data movement.
Berikut alur diagram: (a) pemrosesan data, (b) perpindahan data, (b) Data storage & from data storage, (d) Data storage-I/O
Struktur Komputer-Cpu-Control unit:
(b) (a)
(Ketika menjalankan aplikasi/software)
(c)
(Contoh: Mendownload film di suatu aplikasi atau website)
(d)
(Contoh: Ketika mentransfer file ke perangkat lain, seperti flash disk)
Computer
Main Memory
Input Output Systems Interconnection Peripherals
Communication lines
Central Processing Unit Computer
Arithmetic and Login Unit
Control Unit Internal CPU Interconnection Registers
CPU
Control Memory Control Unit Registers and Decoders Sequencing Login
Control Unit
(Contoh: Menonton youtube)
2. Computer Evolution and Performance
1. ENIAC
EBIAC merupakan singkatan dari electronic numerical integrator and computer merupakan computer pertama kali didunia yang didesain oleh perusahaan Eckert dan Mauchly. ENIAC juga dikembangkan di University of Pennsylvania. Pada saat itu computer ENIAC digunakan untuk peralatan untuk perang sebagai pengatur proyektil. Pada saat itu ENIAC digunakan mulai 1943 dan dan berakhir digunakan pada tahun 1955.
Detail Eniac :Eniac memiliki 20 baterai 10 digit, Diprogram secara manual dengan sakelar, Memiliki memori data 18.000 tabung vakum, berat sebesar 30 ton, Konsumsi daya sebesar 40 kW.
Tabung eniac memiliki besar 15.000 kaki persegi
2. Von Neumann Von Neuman (atau Mesin Von neuman) adalah arsitektur yang diciptakan oleh John von Neumann (1903-1957). Arsitektur ini digunakan oleh hampir semua komputer saat ini.
menggambarkan komputer dengan empat bagian utama. Unit Aritmetika dan Logis (ALU), unit kontrol, memori, dan alat masukan dan hasil Bagian ini dihubungkan oleh berkas kawat, "bus". Von Neumann memiliki detail tentang :
- Penyimpanan utama untuk program dan data -ALU beroperasi pada data biner
- Unit kontrol menafsirkan instruksi dari memori dan mengeksekusi - Peralatan input dan output dioperasikan oleh unit control.
- mesin trerakhir digunakan pada tahun 1952 Struktur mesin Von Neumann :
3. IAS singkatan dari merupakan komputer hasil pengembangan dari ENIAC, yang dirancang oleh John Von Neumann dengan konsep Stored-Progam pada tahun 1946. Komputer IAS ini dijadikan dasar pembuatan / prototype dari komputer-komputer yang ada sampai saat ini.
Komputer ias memiliki detail berupa :
• 1000x40 bit kata
Nomor biner, Instruksi 2x20 bit
• Lalu juga terdapat Kumpulan register (penyimpanan di CPU)
Daftar Penyangga Memori, Daftar Alamat Memori, Daftar Instruksi, Daftar Penyangga Instruksi, Penghitung Program, Aki
STRUKTUR IAS
4. Komputer Komersial
Komputer Komersial adalah komputer yang dipakai untuk disewakan / dipinjamkan kepada orang lain dengan bayaran tertentu. Bisnis tersebut dimuali pada tahun 1947. Bisnis tersebut dikembangkan oleh Perusahaan Komputer Eckert-Mauchly.
UNIVAC I ( Universal Automatic Computer I ) adalah desain komputer digital elektronik tujuan umum pertama untuk aplikasi bisnis yang diproduksi. komputer ini digunakan untuk perhitungan biro sensus Amerika serikat tahun 1950. komputer komersil merupakan bagian dari Sperry-Rand Corporation. Komputer ini berakhir pada tahun 1950 dan rilis versi ke 2 pada saat itu juga.
5. IBM (International Business Machines)
IBM dikenal sebegai produsen perangkat keras komputer terkemuka di dunia, termasuk sistem mainframe, server, dan perangkat penyimpanan data. Produk-produk ini digunakan oleh banyak perusahaan besar untuk menjalankan aplikasi bisnis
Lalu di IDM terdapat Peralatan pemrosesan kartu berlubang adalah peralatan yang digunakan untuk membuat, membaca, dan mengolah kartu berlubang, yang juga dikenal sebagai kartu ponsel.
IBM pertama kali dirilis 1951 sampai tahun 1955. Ibm mengarah ke 700/7000 6. Transistor
Transistor merupakan sebuah alat semikonduktor yang dapat dipakai sebagai penguat, sebagai sirkuit pemutus dan penyambung arus (switching), stabilisasi tegangan, dan modulasi sinyal. Diciptakan tahun 1947 di Bell Labs oleh William Shockley dkk.
Kelebihan : Lebih kecil, Lebih murah, Pembuangan panas lebih sedikit, Perangkat Solid State, Terbuat dari Silikon (Pasir), Diciptakan tahun 1947 di Bell Labs, William Shockley dkk.
7. Komputer Berbasis Transistor
Merupakan Mesin generasi kedua. NCR & RCA memproduksi mesin transistor kecil.
Menggunakan IBM 7000. Rilis bulan Desember - 1957 8. Mikroelektronika
Mikroelektronika dapat diartikan elektronik kecil merupakan Komputer terdiri dari gerbang, sel memori, dan interkoneksi, Mikroelektronika Ini dapat diproduksi pada semikonduktor misalnya wafer silikon
9. Generasi Komputer
• Memiliki Tabung vakum/ memori- 1946-1957
• Transistor - 1958-1964
• Integrasi skala kecil - tahun 1965
Diproduksi Hingga 100 perangkat dalam satu chip
• Integrasi skala menengah - hingga tahun 1971 Diproduksi 100-3.000 perangkat dalam satu chip 10. Hukum More
• Peningkatan kepadatan komponen pada chip
• Gordon Moore – salah satu pendiri Intel
• Jumlah transistor pada sebuah chip akan berlipat ganda setiap tahunnya
• Sejak tahun 1970-an perkembangannya sedikit melambat Jumlah transistor berlipat ganda setiap 18 bulan
• Harga sebuah chip hampir tidak berubah
• Kepadatan pengepakan yang lebih tinggi berarti jalur listrik yang lebih pendek, sehingga memberikan kinerja yang lebih tinggi
11. Pertumbuhan Jumlah Transistor CPU
12. Seri IBM 360
Rilis pada tahun 1964. Diganti di ganti dengan seri 7000 karena tidak kompotibel
• “Keluarga” komputer pertama yang direncanakan
Set instruksi serupa atau identik, O/S serupa atau identik, Meningkatkan kecepatan, Meningkatnya jumlah port I/O (yaitu lebih banyak terminal), Peningkatan ukuran memori, Peningkatan biaya 13. Desember PDP-8
Rilis pada tahun 1964, yang Merupakan Komputer mini pertama
Tidak memerlukan ruangan ber-AC
Harganya $16.000
Aplikasi tertanam OEM 14. Struktur Bus PDP-8
15. Memori Semikonduktor
Rilis pada tahun 1970. Memiliki ukuran satu inti. Memegang 256 bitSpeednya jauh lebih cepat dari inti. Kapasitasnya meningkat sekitar dua kali lipat setiap tahunnya
16. Intel
Processor Intel adalah prosesor paling populer dan banyak digunakan pada laptop atau komputer.
Kelebihan prosesor ini di antaranya adalah lebih tahan panas, ada turbo boost yang dapat mempercepat proses kerja pada komputer.
• Rilis tahun 1971 dengan detail :
— Mikroprosesor pertama
— Semua komponen CPU dalam satu chip
• Diikuti pada tahun 1972
— Keduanya dirancang untuk aplikasi spesifik
• Lalu pada tahun 1974
— Mikroprosesor tujuan umum pertama Intel
—
Keseimbangan Kinerja
• Kecepatan prosesor meningkat
• Kapasitas memori meningkat
• Kecepatan memori tertinggal dari kecepatan prosesor Kesenjangan Performa Login dan Memori
Solusi
• Tingkatkan jumlah bit yang diambil sekaligus
• Ubah antarmuka DRAM
• Kurangi frekuensi akses memori
• Meningkatkan bandwidth interkoneksi 17. Perangkat Input dan Output
-Input adalah ditujukan untuk memasukan data dan informasi ke dalam komputer ataupun handpone untuk diproses. ini bisa berupa teks, gambar, video dan yang lainya.
-Output merupakan hasil pemrosesan data atau informasi yang telah dimasukkan kedalam komputer maupu perangkat elektronik lainya. Ini bisa suara diputar, gambar ditampilkan kedalam komputer.
Biasanya i/o butuh daya throughtput yang besar. Masalah yang biasanya terjadi saat memindahkan data yaitu jaringannya tidak stabil, penyimanan yang terdapat perangkat elektronik.. Untuk solusinya penanganya cache, Penyangga, Bus interkoneksi berkecepatan lebih tinggi. Kuncinya terpenting dalam i/o yaitu komponen prosesor, memori, perangkat I/O
Typical I/O Device Data Rates
18. Peningkatan Organisasi dan Arsitektur Chip
Digunakan untuk meningkatkan kecepatan perangkat keras prosesor contoh ssd
Digunakan meningkatkan ukuran dan kecepatan cache contoh ram dan hardisk
Digunakan untuk mengubah organisasi dan arsitektur prosesor 19. Masalah dengan Kecepatan Jam dan Kepadatan Login
• Kekuatan
Memiliki Kepadatan daya meningkat seiring dengan kepadatan logika dan kecepatan clock, Menghilangkan panas
• penundaan RC
Kecepatan aliran elektron dibatasi oleh hambatan dan kapasitansi kabel logam yang
menghubungkannya, Penundaan meningkat seiring dengan meningkatnya produk RC, Kawat saling berhubungan lebih tipis, meningkatkan resistensi
• Latensi memori
Memiliki Kecepatan memori tertinggal dari kecepatan prosesor
• Larutan: Lebih menekankan pada pendekatan organisasi dan arsitektur 20. Kinerja Mikroprosesor Intel
21. Peningkatan Kapasitas Cache
• Biasanya dua atau tiga tingkat cache antara prosesor dengan memori utama
• Kepadatan chip meningkat
Lebih banyak memori cache pada chip dan Akses cache lebih cepat
• Chip Pentium mencurahkan sekitar 10% area chip untuk cache
• Pentium 4 menghabiskan sekitar 50%
22. Logika Eksekusi yang Lebih Kompleks
• Aktifkan eksekusi instruksi paralel
• Pipeline bekerja seperti jalur perakitan
• Superscalar memungkinkan banyak saluran pipa dalam satu prosesor
• Memiliki Instruksi yang tidak bergantung satu sama lain dapat dijalankan secara paralel 23. Pengembalian yang Menurun
Memiliki Organisasi internal prosesor yang kompleks, memiliki manfaat dari cache sudah mencapai batasnya, Peningkatan clock rate menyebabkan masalah disipasi daya
24. Pendekatan Baru – Banyak Inti
• Memiliki Beberapa prosesor dalam satu chip
• Dalam sebuah prosesor, peningkatan kinerja sebanding dengan akar kuadrat peningkatan kompleksitas
• Jika perangkat lunak dapat menggunakan banyak prosesor, menggandakan jumlah prosesor akan meningkatkan kinerja hampir dua kali lipat
25. x86 Evolusi pertama
• 8080 : memiliki mikroprosesor tujuan umum pertama, jalur data 8 bit, Digunakan di komputer pribadi pertama – Altair
• 8086 – 5MHz – 29.000 transistor : jauh lebih kuat, cache instruksi, ambil beberapa instruksi terlebih dahulu: memiliki 8088 (bus eksternal 8 bit) digunakan pada PC IBM pertama
• 80286 : Memori 16 Mbyte dapat dialamatkan, naik dari 1Mb
• 80386: Memiliki ukungan untuk multitugas
• 80486: memiliki cache dan pipeline instruksi yang canggih dan canggih, dibangun pada co- prosesor matematika
3. Top Level View of Computer Function and Interconnection
1.konsep program
- Sistem yang terprogram tidak fleksibel
- Perangkat keras serba guna dapat melakukan tugas yang berbeda, jika diberi sinyal control yang benar
2.Apa itu program
Program Adalah suatu rancangan struktur, desain, kode skema, maupun bentuk yang lainnya dengan yang disusun sesuai alur Algoritma dengan tujuan mempermudah suatu permasalahan.
3.Fungsi unit kontrol
- Untuk setiap operasi, kode unik disediakan c/ tambahkan, pindahkan - Segmen perangkat keras menerima kode dan mengeluakan sinyal kontrol 4. Komponen
- Unit kontrol dan unit aritmatika dan logika merupakan pemrosesan pusat - Data dan instruksi perlu masuk ke system dan hasilkeluar (input/output) - Penyimpanan sementara kode dan hasil diperlukan (memori utama)
5. Siklus
Program computer (pc) menyimpan alamat instruksi selanjutnya yang akan diambil. Prosesor mengambil instruksi dari lokasi memori yang ditunjuk oleh PC. Kenaikan PC (kecuali diberitahu sebaliknya), Instruksi dimuat ke dalam daftar instruksi (IR). Prosesor menafsirkan instruksi dan melakukan tindakanyang diperlukan.
6. Menjalankan siklus
- Prosesor-memori (transfer data antara CPU dan memori utama) - I/O prosesor (transfer data antara CPU dan modul I/O)
- Pengolahan data (beberapa operasi aritmatika atau logika pada data)
- Kontrol (perubahan urutan operasi c/ melompat)
7.Interupsi
- Mekanisme dimana modul lain (misalnya I/O) dapat mengganggu urutan pemrosesan normal
- Program (c/ meluap, pembagian dengan nol) - Pengatur waktu
-dihasilkan oleh pengatyr waktu prosesor internal - digunakan dalam multi-tasking pre-emptive - input/ output
- dari pengontrolI/O
- kegagalan perangkat ( kesalahan paritas memori)
8.Beberapa interupsi - nonaktifkan interupsi
Prosesor akan mengabaikan interupsi lebih lanjut saat memproses satu interupsi dan interupsi tetap tertunda dan diperiksa setelah interupsi pertama diproses . Interupsi ditangani secara beruntun saat terjadi.
-Tentukan prioritas
Interupsi dengan prioritas rendah dapat diinterupsi dengan yang lebih tinggi. Ketika interupsi dengan prioritas lebih tinggi telah diproses, prosesor kembali ke interupsisebelumnya.
9.CPU Connection
- membaca instruksi dan data - menulis data (setelah diproses) - mengirim sinyal kontrol ke unit lain - Menerima dan menindaklanjuti interupsi 10. Apa itu Bus
Bus adalah jalur komunikasi yang menghubungkan dua perangkat atau lebih, biasanya disiarkan dan sering dikelompokkan. Misalnya, Bus data 32 bit adalah 32 bit tunggal yang terpisah saluran.
11. Data Bus - Membawa data
- Lebar merupakan penentu utama kinerja (8, 16, 32, 64bit) 12. Addres Bus
- Identifikasi sumber atau tujuan data. Misalnya, CPU perlu membaca interuksi (data) dari lokasi tertentu di memori.
- Lebar bus menentukan kapasitas memori. Misalnya, 8080 memiliki Addres Bus 16bit yang memberikan 64k ruang alamat.
13. Jalur Bus PCI (wajib)
- Jalur system( termasuk jam dan riset) - Alamat dan data
- 32 baris mux waktu untuk alamat/data dan garis interupsi dan validasi
- kontrol antarmuka (koneksi langsung ke arbiter bus PCI)
B. Pengayaan
Pembongkaran computer (CPU) di laboratorium komputer, guna mengetahui komponen- komponen di dalamnya.
1) CPU (Central Processing Unit)
2) Motherboard
Pada motherboard, berisi komponen, seperti processor, RAM, I/O port (ps/2, VGA, USB, dll)
3) Processor
4) Hard disk
Selengkapnya, berikut sumber video dan link (Sebagai bukti), untuk komponen- komponen dalam CPU yang lebih lengkap.
(Preview)
Source : https://youtu.be/JkT2FgGkSD8?si=paSKt7uJaFUIqHMW
C. Tugas
Mindmap Komputer (Sejarah komputer diluar bagian komputer sehingga
Hardware Output Hardware
Input H a rd w ar e P e mr o se s an
Mouse Mikrofon Keyboard Webcam Scanner
Monitor Printer Headset Speaker Proyektor
Hardware Penyimpanan Hardware
Pemrosesan H
ar d wa r e P e mr os e s an
Proccesor RAM
Power supply CPUMotherboard
ROMHard disk Drive (HDD) Solid state Drive (SSD) Flash disk
KOMPUTER
Sejarah Komputer
Operator Programmer Administrator
Hardware Software
Brainware
Sistem Operasi Linux Mac OS Windows UNIX
Program Aplikasi Microsoft Office Adobe photoshop Visual studio code
Google chrome Bahasa
Pemrogaraman HTML
C C++PHP Java
Distribusi
Malware Firmware Spyware Opensource
Berdasarka n
Berdasarkan fungsinya
Landasan dasar pembuatan computer (Opsional)
Berdasarkan fungsinya Berdasarkan
jenisnya
