Upload
ptsumaye
View
5.121
Download
2
Embed Size (px)
DESCRIPTION
sumber bacaan dosen stikom-bali
Citation preview
ORGANISASI DAN ARSITEKTUR KOMPUTER
PENDAHULUAN
IBP WIDJA, MT
ORKOM
Mata Kuliah Orkom mempelajari konsep dasar organisasi dan arsitektur Komputer yang telah digunakan secara konsisten dan menyeluruh
Komputer adalah sebuah mesin hitung elektronik yang secara cepat menerima informasi masukan digital dan mengolah informasi tersebut menurut instruksi yang tersimpan dan menghasilkan keluaran informasi hasil olahan.
Organisasi & Arsitektur
Organisasi Komputer adalah bagian yang terkait erat dengan unit–unit operasional dan interkoneksi antar komponen penyusun sistem komputer dalam merealisasikan aspek arsitektur-nya. Contoh aspek organisasional adalah teknologi hardware, perangkat antarmuka, teknologi memori, sistem memori, dan sinyal–sinyal kontrol.
Arsitektur Komputer lebih cenderung pada kajian atribut–atribut (karakteristik) sistem komputer yang terkait dengan seorang programmer. Contohnya, set instruksi, aritmetika yang digunakan, teknik pengalamatan, mekanisme I/O.
ORKOM PENDAHULUAN 4
Organisasi dan Arsitektur...
Semua keluarga x86 memiliki dasar arsitektur yang sama
Keluarga IBM System/370 memiliki dasar arsitektur yang sama
Arsitektur akan memberikan “code compatibility”
Organisasi berbeda antar versi yang berbeda
ORKOM PENDAHULUAN 5
Fungsi
Fungsi adalah operasi dari komponen individu sebagai bagian dari struktur
Fungsi dari semua komputer adalah: Data processing Data storage Data movement Control
ORKOM PENDAHULUAN 6
Fungsi Komputer
DataMovementApparatus
ControlMechanism
DataStorageFacility
DataProcessingFacility
ORKOM PENDAHULUAN 7
Operasi (1)
Data movement Contoh dari keyboard ke display
DataMovementApparatus
ControlMechanism
DataStorageFacility
DataProcessingFacility
ORKOM PENDAHULUAN 8
Operasi (2)
Storage Contoh download internet ke disk
DataMovementApparatus
ControlMechanism
DataStorageFacility
DataProcessingFacility
ORKOM PENDAHULUAN 9
Operasi (3)
Processing from/to storage Contoh saat melakukan updating data
DataMovementApparatus
ControlMechanism
DataStorageFacility
DataProcessingFacility
ORKOM PENDAHULUAN 10
Operasi (4)
Processing from storage to I/O Contoh saat mencetak data yg tersimpan
DataMovementApparatus
ControlMechanism
DataStorageFacility
DataProcessingFacility
ORKOM PENDAHULUAN 11
Struktur Komputer
Struktur Komputer adalah cara tiap komponen berhubungan antar yang satu dng yang lain
Empat Struktur utama Komputer: Central Processing Unit (CPU), berfungsi sebagai
pengontrol operasi komputer dan pusat pengolahan fungsi – fungsi komputer. Kesepakatan, CPU cukup disebut sebagai processor (prosesor) saja.
Memori Utama, berfungsi sebagai penyimpan data. I/O, berfungsi memindahkan data ke lingkungan luar atau
perangkat lainnya. System Interconnection, merupakan sistem yang
menghubungkan CPU, memori utama dan I/O.
ORKOM PENDAHULUAN 12
Struktur – Top Level
Computer
Peripherals
Jalur Komunikasi
Main Memory
InputOutput
SystemsInterconnection
CentralProcessing Unit
Computer
ORKOM PENDAHULUAN 13
Struktur - CPU
Computer
CPU
I/O
Memory
SystemBus
Arithmeticand Login Unit
ControlUnit
Internal CPUInterconnection
Registers
CPU
ORKOM PENDAHULUAN 14
Struktur – Control Unit
CPU
ControlUnit
ALU
Registers
InternalBus
ControlMemory
Control Unit Registers and Decoders
SequencingLogin
Control Unit
ORKOM PENDAHULUAN 15
Sejarah Komputer
Tabung Vakum ENIAC Mesin Von Neumann (EDVAC) Komputer Komersial (1950); UNIVAC I, UNIVAC II
Transistor IBM SERI 7000 DEC PDP-1
Integrated Circuits IBM System/360 DEC PDP-8
Microprocessor INTEL 4004, 8008, 8080, 80386, 80486 dst...
ORKOM PENDAHULUAN 16
ENIAC
Electronic Numerical Integrator And Computer Oleh : Eckert dan Mauchly University of Pennsylvania Untuk membuat tabel lintasan peluru kendali Mulai tahun 1943 Selesai tahun 1946
Terlambat untuk digunakan pada perang dunia II Digunakan sampai tahun 1955
ORKOM PENDAHULUAN 17
ENIAC ...
Decimal (bukan binary) Memory 20 akumulator, @ 10 digit decimal Diprogram manual dengan menggunakan
switches 18.000 tabung vakum Berat 30 ton 15,000 square feet Konsumsi daya 140 kW 5,000 operasi pertambahan per detik
ORKOM PENDAHULUAN 18
Mesin Von Neumann
Dengan konsep program tersimpan Memory utama menyimpan program dan data Operasi ALU dengan data biner Control Unit menerjemahkan instruksi dari
memory dan mengeksekusinya Peralatan Input/Output dioperasikan oleh Control
Unit Princeton Institute for Advanced Studies
Komputer IAS Diselesaikan tahun 1952
ORKOM PENDAHULUAN 19
Struktur mesin Von Neumann
MAIN MEMORY
ALU(Arithmetic and
Logic Unit)
PROGRAM CONTROL UNIT
INPUT OUTPUT
EQUIPMENT
ORKOM PENDAHULUAN 20
Detail – Komputer IAS
1000 x 40 bit words Binary number Instruksi 2 x 20 bit
Set of registers (storage in CPU) Memory Buffer Register (MBR) Memory Address Register (MAR) Instruction Register (IR) Instruction Buffer Register (IBR) Program Counter (PC) Accumulator (AC) Multiplier Quotient (MQ)
ORKOM PENDAHULUAN 21
MAINMEMORY
Arithmetic and Logic Unit
Program Control Unit
INPUT OUTPUT
EQUIPMENT
MBR
Arithmetic & Logic Circuits
MQAccumulator
MAR
ControlCircuits
IBR
IR
PC
Address
Instructions& Data
Central Processing UnitIAS
ORKOM PENDAHULUAN 22
Flow operasi IAS
ORKOM PENDAHULUAN 23
Komputer Komersial
1947 - Eckert-Mauchly Computer Corporation UNIVAC I (Universal Automatic Computer) Kalkulasi Biro Sensus US tahun 1950 Menjadi bagian dari Sperry-Rand Corp. Akhir tahun 1950-an - UNIVAC II
Lebih cepat Memory lebih besar
ORKOM PENDAHULUAN 24
IBM (Transistor)
Peralatan Punched-card processing Tahun 1953 - the 701
Komputer pertama IBM yg menyimpan program Untuk perhitungan sains
Tahun 1955 - the 702 Aplikasi bisnis
Komputer seri 700/7000
ORKOM PENDAHULUAN 25
Transistor
Menggantikan tabung vakum Lebih kecil Lebih murah Lebih sedikit mengeluarkan panas Solid State device Dibuat dari bahan silikon Ditemukan tahun 1947 di Lab. Bell
ORKOM PENDAHULUAN 26
Komputer berbasis Transistor
Merupakan mesin generasi kedua NCR & RCA memproduksi mesin transistor
kecil IBM 7000 DEC – tahun 1957
Memproduksi PDP-1
ORKOM PENDAHULUAN 27
Microelectronics
Secara literatur berarti “small electronics” Komputer yang dibuat dari gerbang (gates),
sel-sel memory dan interkoneksinya Dibuat dari semikonduktor contoh: wafer silikon
ORKOM PENDAHULUAN 28
Hukum Moore
Hukum pertambahan kerapatan dari komponen pada chip Jumlah transistor pada Chip akan bertambah 2x lipat tiap
tahun Sejak 1970 pengembangan sedikit terlambat
Jumlah transistor betambah 2x lipat tiap 18 bulan Ongkos pembuatan chip hampir selalu tidak berubah Semakin padat kerapatan chip semakin pendek hubungan
elektrisnya sehingga membuat performa lebih meningkat Ukuran yang lebih kecil meningkatkan fleksibilitas Konsumsi daya dan pendinginan berkurang Interkoneksi yang lebih sedikit akan meningkatkan reliabilitas
ORKOM PENDAHULUAN 29
Kurva pertumbuhan jumlah Transistor pada Chip
ORKOM PENDAHULUAN 30
IBM seri 360
Tahun 1964 Tidak kompatibel dengan seri 7000 Komputer “Family” yg terencana pertama kali
Set Instruksi yang sama dan identik memiliki O/S yg identik Bertambahnya kecepatan Jumlah port (terminal) Input/Output bertambah Jumlah memory bertambah Biaya bertambah
Memiliki struktur Multiplexed switch
ORKOM PENDAHULUAN 31
DEC PDP-8
Tahun 1964 Minikomputer pertama Tidak memerlukan ruangan ber-AC Cukup kecil untuk ditempatkan di meja
laboratorium Harga $16.000 (+ $100k untuk IBM 360) Aplikasi tertanam (embedded) & OEM Struktur Bus
ORKOM PENDAHULUAN 32
Struktur Bus DEC PDP-8
OMNIBUS
ConsoleController
CPU Main Memory I/OModule
I/OModule
ORKOM PENDAHULUAN 33
Memory Semikonduktor
Tahun 1970 Oleh Fairchild Ukuran dari suatu inti tunggal
Contoh: 1 bit penyimpanan inti magnetic
Memuat 256 bit Sifat pembacaan (Read) Non-destruktif Lebih cepat dari inti magnetic Kapasitas meningkat hampir 2x lipat per th.
ORKOM PENDAHULUAN 34
INTEL
Tahun 1971 – type 4004 Microprosessor pertama Semua komponen CPU dalam satu chip 4 bit
Dilanjutkan pd th 1972 oleh type 8008 8 bit Keduanya didesain untuk aplikasi khusus
Tahun 1974 – type 8080 Microprosessor pertama INTEL untuk tujuan umum
(general purpose)
ORKOM PENDAHULUAN 35
Upaya memacu kecepatan
Pipelining On board cache On board L1 & L2 cache Branch prediction Data flow analysis Speculative execution
ORKOM PENDAHULUAN 36
Performa yg tidak sebanding
Kecepatan prosessor bertambah Kapasitas memory bertambah Tetapi kecepatan memory jauh dibelakang
kecepatan prosessor
ORKOM PENDAHULUAN 37
Karakteristik DRAM & Prosessor
ORKOM PENDAHULUAN 38
Trend penggunaan DRAM
ORKOM PENDAHULUAN 39
Solusi
Meningkatkan jumlah bit “retrieved” pada satu waktu Membuat DRAM “lebih lebar” daripada “lebih dalam”
Mengganti interface DRAM shg menjadi lebih efisien dng melibatkan cache.
Mengurangi frekwensi akses ke memory Cache yang lebih kompleks dan cache pada chip
Meningkatkan bandwidth interkoneksi High speed bus Hierarchy of bus
ORKOM PENDAHULUAN 40
End of Slide