Organisasi dan Arsitektur Komputer

Organisasi dan Arsitektur Organisasi dan Arsitektur KomputerKomputer

Bab 3Bab 3

TOP LEVEL COMPUTER dan TOP LEVEL COMPUTER dan SISTEM SISTEM INTERKONEKSIINTERKONEKSI

TopikTopik

Komponen ComputerKomponen Computer Siklus IntruksiSiklus Intruksi Interupt Interupt InterkoneksiInterkoneksi Sistem BUSSistem BUS

Komponen ComputerKomponen Computer

Central Processing UnitCentral Processing Unit (CPU) (CPU) Control UnitControl Unit (CU) (CU) Interface Unit (IU)Interface Unit (IU) Arithmetic and Logic UnitArithmetic and Logic Unit (ALU) (ALU)

Data Data dandan instru instruksiksi harus diberikan ke sistem harus diberikan ke sistem dan dikeluarkan dari sistemdan dikeluarkan dari sistem Input/outputInput/output

Diperlukan tempat untuk menyimpan Diperlukan tempat untuk menyimpan sementara kode instruksi dan hasil operasi.sementara kode instruksi dan hasil operasi. Main memoryMain memory

Komputer Komponen :Komputer Komponen :Top Level ViewTop Level View

Siklus IntruksiSiklus Intruksi

Two steps:Two steps: Fetch (ambil)Fetch (ambil) Execute (eksekusi)Execute (eksekusi)

Fetch CycleFetch Cycle

Program Counter (PC) berisi address Program Counter (PC) berisi address instruksi berikutnya yang akan diambilinstruksi berikutnya yang akan diambil

Processor mengambil instruksi dari Processor mengambil instruksi dari memory pada lokasi yang ditunjuk oleh PCmemory pada lokasi yang ditunjuk oleh PC

Naikkan PCNaikkan PC Instruksi dimasukkan ke Instruction Instruksi dimasukkan ke Instruction

Register (IR)Register (IR) Processor meng-interpret dan melakukan Processor meng-interpret dan melakukan

tindakan yang diperlukantindakan yang diperlukan

Execute CycleExecute Cycle

Processor-memoryProcessor-memory Transfer data antara CPU dengan main memoryTransfer data antara CPU dengan main memory

Processor I/OProcessor I/O Transfer data antara CPU dengan I/O moduleTransfer data antara CPU dengan I/O module

Data processingData processing Operasi arithmetic dan logical pada data Operasi arithmetic dan logical pada data

tertentutertentu ControlControl

Mengubah urutan operasiMengubah urutan operasi Contoh: jumpContoh: jump

Kombinasi diatasKombinasi diatas

Format InstruksiFormat Instruksi

0001 = Isilah AC atau MBR (accumulator) dgn data dari memory0010 = Simpanlah isi AC atau MBR ke memory0101 = Jumlahkan data dari memory dengan data dari AC/MBR dan simpan hasilnya ke AC/MBR

Contoh eksekusi programContoh eksekusi program

InterrupsiInterrupsi

Interupsi terjadi bila suatu perangkat (printer, camera, handphone) ingin memberitahu prosesor bahwa ia siap menerima perintah, meminta layanan, output sudah dihasilkan, atau terjadi error.

Sinyal interupsi dari perangkat dikirim oleh driver perangkat.

Tahapan Response InterupsiTahapan Response Interupsi

1.1. Perangkat melalui driver mengirim sinyal interupsiPerangkat melalui driver mengirim sinyal interupsi

2.2. Sinyal dideteksi oleh processorSinyal dideteksi oleh processor

3. Prosesor akan terlebih dahulu menyimpan informasi tentang keadaan state-nya (informasi tentang proses yang sedang dikerjakan)

4. Prosesor mengidentifikasi penyebab interupsi

5. Setelah interupsi berhasil diatasi, prosesor akan kembali ke keadaan seperti sebelum terjadinya interupsi dan melanjutkan pekerjaan yang tadi sempat tertunda.

07/29/0907/29/09

Multiple Interupt - Multiple Interupt - SequentialSequential

Multiple Interupt - NestedMultiple Interupt - Nested

Time Sequence of Multiple InterruptsTime Sequence of Multiple Interrupts

KoneksiKoneksi

Semua unit harus tersambungSemua unit harus tersambung UUnitnit yang beda memiliki sambungan yang beda memiliki sambungan

yang bedayang beda MemoryMemory Input/OutputInput/Output CPUCPU

Modul KomputerModul Komputer

Koneksi MemoriKoneksi Memori

Menerima dan mengirim dataMenerima dan mengirim data Menerima Menerima addresses addresses Menerima sinyal kendaliMenerima sinyal kendali

ReadRead WriteWrite TimingTiming

Koneksi Input Output (1)Koneksi Input Output (1)

SSerupa dengan sambunganerupa dengan sambungan memor memorii OutputOutput

Menerima Menerima data data dari dari CPUCPU Mengirimkan Mengirimkan data data keke peripheral peripheral

InputInput Menerima Menerima data data dari dari peripheralperipheral Mengirimkan Mengirimkan data data keke CPUCPU

Menerima sinyal kendali dariMenerima sinyal kendali dari CPUCPU Mengirimkan sinyal kendali keMengirimkan sinyal kendali ke

peripheralsperipherals Menerima Menerima address address daridari CPUCPU Mengirimkan sinyal Mengirimkan sinyal interrupt interrupt

Koneksi Input Output (2)Koneksi Input Output (2)

CPU koneksiCPU koneksi

Membaca Membaca instru instruksi danksi dan data data Menuliskan dMenuliskan data (ata (setelah setelah didiproprosses)es) Mengirimkan sinyal kendali keMengirimkan sinyal kendali ke unit unit--

unit lainunit lain MenerimaMenerima (& (& menanggapimenanggapi) interrupt) interrupt

What is BUS ?What is BUS ?

Jalur komunikasi yang Jalur komunikasi yang menghubungkan beberapamenghubungkan beberapa device device

Biasanya menggunakan cara Biasanya menggunakan cara broadcast broadcast

Seringkali Seringkali dikelompokkandikelompokkan Satu bus berisi sejumlah kanal (jalur)Satu bus berisi sejumlah kanal (jalur) Contoh Contoh bu bus data 32-bit berisi s data 32-bit berisi 32 32 jalur jalur

Jalur sumber tegangan biasanya tidak Jalur sumber tegangan biasanya tidak diperlihatkandiperlihatkan

Bus InterkoneksiBus Interkoneksi

Jenis2 Jalur BusJenis2 Jalur Bus

Jalur dataJalur data

menyediakan jalur utk pertukaran data menyediakan jalur utk pertukaran data antar modulantar modul

Jalur AlamatJalur Alamat

Jalur alamat asal dan tujuan data Jalur alamat asal dan tujuan data

Jalur KendaliJalur Kendali

Jalur untuk mengendalikan akses dan Jalur untuk mengendalikan akses dan penggunaan data dan jalur datapenggunaan data dan jalur data

10/04/201110/04/2011

Data BusData Bus

MembawaMembawa data data Tidak dibedakan antaraTidak dibedakan antara “data” “data” dandan

“instru“instruksiksi”” Lebar jalur menentukan Lebar jalur menentukan performanceperformance

8, 16, 32, 64 bit8, 16, 32, 64 bit

Address BusAddress Bus

Menentukan asal atau tujuan dariMenentukan asal atau tujuan dari datadata

Misalkan Misalkan CPU CPU perlu membacaperlu membaca instruinstruksiksi (data) (data) dari memori pada dari memori pada lokasi tertentulokasi tertentu

Lebar jalur menentukan kapasitas Lebar jalur menentukan kapasitas memori maksimum dari sistemmemori maksimum dari sistem

Control BusControl Bus Control bus mengatur penggunaan data bus dan adress bus Control bus mengatur penggunaan data bus dan adress bus

krn pengguna bus tersebut banyakkrn pengguna bus tersebut banyak Control bus mengirimkan informasi kendali danControl bus mengirimkan informasi kendali dan timing. timing. Informasi timing mengindikasikan validitas data dan Informasi timing mengindikasikan validitas data dan

informasi alamat.informasi alamat. Informasi kendali menentukan jenis operasi.Informasi kendali menentukan jenis operasi. Jenis2 kendali antara lain: Jenis2 kendali antara lain:

Memori write: data di bus dituliskan ke lokasi memori beralamatMemori write: data di bus dituliskan ke lokasi memori beralamat Memori read: data dari lokasi memori beralamat ditempatkan di Memori read: data dari lokasi memori beralamat ditempatkan di

busbus I/O write: data di bus dioutputkan ke port I/O beralamatI/O write: data di bus dioutputkan ke port I/O beralamat I/O read: data dari port I/O beralamat dituliskan ke busI/O read: data dari port I/O beralamat dituliskan ke bus Transfer ACK: tanda bahwa data sudah ditempatkan atau Transfer ACK: tanda bahwa data sudah ditempatkan atau

diterima di busditerima di bus Bus request: Bus request:

07/29/0907/29/09

07/29/0907/29/09

BUSBUS

Keterangan gambarKeterangan gambar

Back side busBack side bus menghubungkan CPU with L2 menghubungkan CPU with L2 cachecache, ,

Memori busMemori bus menghubungkan northbridge ke menghubungkan northbridge ke memori. memori.

IDEIDE atau atau ATAATA bus menghubungkan southbridge ke bus menghubungkan southbridge ke disk drivesdisk drives. .

AGPAGP bus hubungkan bus hubungkan video cardvideo card ke memori dan ke memori dan CPUCPU. Speed dari AGP bus sekitar 66 MHz. . Speed dari AGP bus sekitar 66 MHz.

PCIPCI bus hubungkan PCI slots ke southbridge. Speed bus hubungkan PCI slots ke southbridge. Speed PCI bus sekitar 33 MHz. PCI bus sekitar 33 MHz.

PCI ExpressPCI Express, lebih cepat dari PCI. PCI Express , lebih cepat dari PCI. PCI Express ditujukan untuk mengganti PCI dan AGP bus ditujukan untuk mengganti PCI dan AGP bus

Sistem BusSistem Bus

PC terdiri dari 2 jenis BUS: PC terdiri dari 2 jenis BUS: 1. Sistem bus atau local bus, konek 1. Sistem bus atau local bus, konek

microprocessor (central processing microprocessor (central processing unit) dan memori. Bus tercepat. unit) dan memori. Bus tercepat.

2. Bus yg lebih lambat, untuk 2. Bus yg lebih lambat, untuk komunikasi spt hard disks atau komunikasi spt hard disks atau sound cards. Tipe yg umum: PCI bus. sound cards. Tipe yg umum: PCI bus. Bus yg lain: USB.Bus yg lain: USB.

Bentuk Fisik BusBentuk Fisik Bus

Bagaimana bentuk fisik busBagaimana bentuk fisik bus?? Jalur-jalur pJalur-jalur parallel arallel PCB PCB Ribbon cablesRibbon cables Strip connectors Strip connectors pada pada mother boardsmother boards

contohcontoh PCI PCI Kumpulan kabelKumpulan kabel

PORT PCIPORT PCI

Keunggulan Sistem BusKeunggulan Sistem Bus

Komponen mudah dipertukarkan. Komponen mudah dipertukarkan.

contoh : contoh :

- ganti VGA yg lebih baru ? - ganti VGA yg lebih baru ?

Ambil dan tukarAmbil dan tukar - satu komputer dua monitor? - satu komputer dua monitor?

Tambah satu graphic card lagiTambah satu graphic card lagi

Bus SpeedBus Speed

Bus speed usually refers to the speed of Bus speed usually refers to the speed of the the front side busfront side bus (FSB), which (FSB), which connects the CPU to the northbridge. connects the CPU to the northbridge. FSB speeds can range from 66 MHz to FSB speeds can range from 66 MHz to over 800 MHz. Since the CPU reaches over 800 MHz. Since the CPU reaches the memory controller though the the memory controller though the northbridge, FSB speed can northbridge, FSB speed can dramatically affect a computer's dramatically affect a computer's performance. performance. (www.howstuffworks.com)(www.howstuffworks.com)

PCI CardPCI Card

ISA CardISA Card

Pewaktuan (Timing)Pewaktuan (Timing)

Koordinasi Koordinasi event event padapada bus bus SynchronousSynchronous

Event Event ditentukan oleh sinyal ditentukan oleh sinyal clockclock Control Bus Control Bus termasuk jalurtermasuk jalur clock clock Siklus bus (Siklus bus ( bus cycle bus cycle) transmisi 1 ke 0) transmisi 1 ke 0 Semua Semua devices devices dpt membaca jalur dpt membaca jalur clockclock Biasanya sinkronisasi terjadi padaBiasanya sinkronisasi terjadi pada tepi naik tepi naik

((leading edgeleading edge)) Suatu event biasanya dimulai pada awal siklusSuatu event biasanya dimulai pada awal siklus

Synchronous Timing DiagramSynchronous Timing Diagram

Asynchronous Timing Diagram- ReadAsynchronous Timing Diagram- Read

Asynchronous Timing Diagram- Asynchronous Timing Diagram- WriteWrite