Tugas ke 3, Organisasi & Arsitektur Komputer

I. Input/Output Unit

• Sistem bus

System bus atau bus sistem, dalam arsitektur komputer merujuk pada bus yang digunakan oleh sistem komputer untuk menghubungkan semua komponennya dalam menjalankan tugasnya. Sebuah bus adalah sebutan untuk jalur di mana data dapat mengalir dalam komputer. Jalur-jalur ini digunakan untuk komunikasi dan dapat dibuat antara dua elemen atau lebih. Data atau program yang tersimpan dalam memori dapat diakses dan dieksekusi oleh CPU melalui perantara sistem bus.

• Standar input/output interface

Interface atau antarmuka adalah Penghubung antara dua sistem atau alat media penghubung antara satu subsistem dengan subsistem lainnya. Melalui penghubung ini memungkinkan sumber daya mengalir dari satu subsistem ke subsistem yang lainnya. Keluaran (output) dari suatu subsistem akan menjadi masukan (input) untuk subsistem lainnya dengan melalui penghubung.

Interface Aplikasi I/O

Ketika suatu aplikasi ingin membuka data yang ada dalam suatu disk, sebenarnya aplikasi tersebut harus dapat membedakan jenis disk apa yang akan diaksesnya. Untuk mempermudah pengaksesan, sistem operasi melakukan standarisasi cara pengaksesan pada peralatan I/O. Pendekatan inilah yang dinamakan interface aplikasi I/O.

• pengaksesan peralatan input/output

Input / Output Interface diperlukan setiap kali Input / Output device didorong oleh prosesor. Antarmuka harus memiliki logika yang diperlukan untuk menafsirkan perangkat alamat yang dihasilkan oleh prosesor. Handshaking harus dilaksanakan oleh antarmuka menggunakan perintah yang sesuai seperti (Sibuk, SIAP, WAIT), dan prosesor dapat berkomunikasi dengan Input / Output device melalui antarmuka. Khusus Input / Output monad, yang memungkinkan program untuk hanya menguraikan Input / Output, dan tindakan yang dilakukan diluar program. Hal ini penting karena Input / Output fungsi akan memperkenalkan efek samping untuk setiap bahasa pemrograman, tapi sekarang pemrograman fungsional murni praktis. Berikut alamat yang dapat disimpan dalam register. Instruksi akan memiliki register yang memiliki alamat tersebut. Jadi untuk mengambil data, instruksi harus mendaftar didekode sesuai dipilih. Isi register akan diperlakukan sebagai alamat menggunakan alamat lokasi memori yang sesuai dipilih dan data dibaca / ditulis. Port-mapping Input / Output biasanya memerlukan penggunaan instruksi yang secara khusus dirancang untuk melakukan Input / Output operasi.

Pengelolaan I/O :

    1. Tugas utama komputer adalah: Pemrosesan CPU, pemrosesan Input / Output

   2. Peran OS dalam pengelolaan Input / Output: Mengelola dan mengontrol operasi Input / Output serta   perangkat Input / Output • Fungsi pengelolaan Input / Output: Hardware : port, bus, device controller, software  Input / Output adalah modul device driver.

II. Arsitektur Famili Komputer (IBM)

• Famili IBM PC dan turunannya

Komputer personal pertama kali muncul setelah diperkenalkan mikroprosesor, yaitu chip tunggal yang terdiri dari set register , ALU dan unit control computer.

IBM PC merupakan arsitektur bus tunggal yang disebut PC I/O Channel BUS atau PC BUS. PC BUS melengkapi PC dengan8 jalurdata, 20 jalur alamat, sejumlah jalur control dan ruang alamat fisik PC adalah 1 MB. Sejak diluncurkan oleh IBM, IBM PC memiliki beberapa keluarga, yakni :

• IBM 4860 PCjr
• IBM 5140 Convertible Personal Computer (laptop)
• IBM 5150 Personal Computer (PC yang asli)
• IBM 5155 Portable PC (sebenarnya merupakan PC XT yang portabel)
• IBM 5160 Personal Computer/eXtended Technology
• IBM 5162 Personal Computer/eXtended Technology Model 286 (sebenarnya merupakan PC AT)
• IBM 5170 Personal Computer/Advanced Technology

• Konfigurasi microkomputer dassar

Chipset adalah set dari chip yang mendukung kompatibel yang mengimplementasikan berbagai fungsi tertentu seperti pengontrol interupt, pengontrol bus dan timer.

Chip khusus yang di sebut koprosesor yang beroperasi bersama dengan CPU guna meningkatkan fungsionalitasnya.

• Komponenn IBM PC

 1.   Sistem Kontrol BUS : Pengontrol BUS, Buffer Data, dan Latches Alamat

     2.   Sistem Kontrol Interrupt : Pengontrol Interrupt

     3.   Sistem Kontrol RAM dan ROM : Chip RAM dan ROM, Decoder Alamat, dan Buffer

     4.   Sistem Kontrol DMA : Pengontrol DMA

     5.   Timer : Timer Interval Programmable

     6.   Sistem Kontrol I/O : Interface Paralel Programmable

• Sistem software

1. Penetapan Alamat Port I/O 

2. Penetapan Vector Interrupt

3. ROM BIOS

4. Penetapan Alamat Memori

• Manfaat arsitektural arsitek komputer

1. Kemudahaanpenggunaan

2. DayaTempa

3. DayaKembang

4. Expandibilitas

Sumber : 

http://iyancahkuningan.blogspot.com/2012/11/tugas-ke-3-organisasi-arsitektur.html

http://ocw.gunadarma.ac.id/course/industrial-technology/program-of-electronics-engineering-study-2013-s1/arsitektur-komputer/keluarga-arsitektur-komputer-ibm-pc 

http://id.wikipedia.org/wiki/Bus_sistem 

Tugas Ke 2, Organisasi & Arsitektur Komputer

I. Arsitektur Set Instruksi

JENISINSTRUKSI

-     Data processing / pengolahan data : instruksi aritmetika dan logika. 

-   Data storage / penyimpanan data : instruksi-instruksi memori

-  Data movement  / perpindahan data : instruksiI/O. Control/control : instruksi pemeriksaan dan percabangan. 

TEKNIK PENGALAMATAN

Ada 3 teknik dasa runtuk pengalamatan ,yaitu:

1. Pemetaan langsung (direct mapping),

terdiri dari dua cara yakni Pengalamatan Mutlak (absolute addressing) dan Pengalamatan relatif (relative addressing).

- Pengalamatan Mutlak 

Untuk teknik pengalamatan ‘alamat mutlak’ ini, tidak terlalu mempermasalahkan kunci atribut karena diminta langsung menuliskan di mana alamat record yang akan di masukkan. Jika kita menggunakan hard disk atau magnetic drum, ada dua cara dalam menentukan alamat memorinya, yaitu (1) cylinder addressing dan (2) sector addressing. Jika kita menggunakan cylinder addressing, maka kita harus menetapkan nomor-nomor dari silinder (cylinder), permukaan (surface), dan record, sedangkan bila kita menggunakan sector addressing, maka kita harus menetapkan nomor-nomor dari sector (sector), lintasan (track), dan permukaan (surface).

-Pengalamatan relatif

Teknik ini menjadikan atribut kunci sebagai alamat memorinya, jadi, data dari NIM dijadikan bertipe numeric(integer) dan dijadikan alamat dari record yang bersangkutan. Cara ini memang sangat efektif untuk menemukan kembali record yang sudah disimpan, tetapi sangat boros penggunaan memorinya. Tentu alamat memori mulai dari 1 hingga alamat ke sekian juta tidak digunakan karena nilai dari NIM tidak ada yang kecil. Pelajari keuntungan dan kerugian lainnya.Teknik ini termasuk dalam katagori address space dependent.

2. Pencarian Tabel (directory look-up)

Teknik ini dilakukan dengan cara mengambil seluruh kunci atribut dan alamat memori yang ada dan dimasukkan ke dalam tabel tersendiri. Jadi tabel itu (misal disebut dengan tabel INDEX) hanya berisi kunci atribut (misalkan NIM) yang telah disorting (diurut) dan alamat memorinya. Jadi, sewaktu dilakukan pencarian data, tabel yang pertama dibaca adalah tabel INDEX itu, setelah ditemukan atribut kuncinya, maka data alamat yang ada di sana digunakan untuk meraih alamat record dari data (berkas/ file/ tabel) yang sebenarnya.

3. Kalkulasi (calculating).

Kalau pada teknik pencarian tabel kita harus menyediakan ruang memori untuk menyimpan tabel INDEX-nya, maka pada teknik ini tidak diperlukan hal itu. Yang dilakukan di sini adalah membuat hitungan sedemikian rupa sehingga dengan memasukkan kunci atribut record-nya, alamatnya sudah dapat diketahui. Tinggal masalahnya, bagaimana membuat hitungan dari kunci atribut itu sehingga hasilnya bisa efisien (dalam penggunaan memori) dan tidak berbenturan nilainya (menggunakan alamat yang sama)

DESAIN SET INSTRUKSI

Desain set instruksi merupakan masalah yang sangat komplek yang melibatkan banyak aspek,diantaranyaadalah:

1. kelengkapan set instruksi

2. ortogonalitas (sifat indepedensi instruksi)

3. kompatibilitas:

- Source code compatibility

-Objectcodecompatibility

Selain ketiga aspek tersebut juga melibatkan hal-hal sebagai berikut:

a.       Operation Repertoire : Berapa banyak dan operasi apa saja yang disediakan, dan berapa sulit operasinya

b.      Data Types : tipe /jenis data yang dapat diolah.

c.       Instruction Format : panjangnya,banyaknya alamat,dsb.

d.      Register : Banyaknya register yang dapat digunakan

e.       Addressing : Mode pengalamatan untuk operand.

II. Central processing unit (CPU)

Central processing unit (CPU) adalah bagian dari sebuah komputer sistem yang melaksanakan instruksi dari program komputer , untuk melakukan aritmatika, logis, dan dasar input / output dari sistem operasi.

SISTEM BUS

Bus adalah Jalur komunikasi yang dibagi pemakai Suatu set kabel tunggal yang digunakan untuk menghubungkanberbagai subsistem. Karakteristik penting sebuah bus adalah bahwa bus merupakan media transmisi yang dapatdigunakan bersama.

ALU (Aritmetik Logic Unit)

      ALU adalah sebuah blok bangunan fundamental dari central processing unit komputer, dan bahkan yang paling sederhana mikroprosesor mengandung satu untuk tujuan seperti timer mempertahankan.

SET REGISTER

     Prosesor memiliki 16 register 16-bit, meskipun hanya 12 dari mereka adalah tujuan yang benar-benar umum. Empat pertama telah mendedikasikan menggunakan:

• r0 (alias PC) adalah program counter. Anda bisa melompat dengan menentukan r0, dan konstanta yang diambil langsung dari aliran instruksi menggunakan pasca-kenaikan mode pengalamatan r0. PC selalu bahkan.

• r1 (alias SP) adalah stack pointer. Ini digunakan oleh panggilan dan instruksi dorong, dan dengan penanganan interupsi. Hanya ada satu stack pointer; MSP430 tidak memiliki apa pun yang menyerupai mode supervisor. Pointer stack selalu bahkan; Tidak jelas apakah LSB bahkan diimplementasikan.

• r2 (aliasSR) adalah register status.

• r3 ini didesain untuk 0. Jika ditetapkan sebagai sumber, nilainya adalah 0. Jika ditetapkan sebagai tujuan, nilai tersebut akan dibuang. 

Central Logic Unit

Bagian dari prosessor yang mampu mengatur jalannya program. Tugasnya, yaitu :

- Mengatur dan mengendalikan alat-alat input dan output.

- Mengambil instruksi-instruksi memori utama.

- Mengambil data dari emmori utama (jika diperlukan) untuk diproses.

- Mengirim instruksi ALU bila ada perhitungan aritmatika / perbandingan logika.

- Mengawasi kinerja dari ALU.

- Menyimpan hasil proses ke memori utama.

Cache Memory

Adalah memori yang sangat cepat yang dibangun dalam sebuah central processing unit komputer(CPU), atau ditempatkan dalam chip yang terpisah. Fungsimemori cache untuk menyimpan instruksi yang berulang kali diperlukan dan dapat diakses sangat cepat untuk menjalankan program, memperbaiki sistem secarakeseluruhan. Keuntungan dari memori cache adalah bahwa CPU tidak harus menggunakan sistem bus motherboard untuk mentransfer data

Virtual Memory

Dalam ilmu komputer, memori virtual adalah teknik manajemen memori yang dikembangkan untuk kernel multitugas. Teknik ini divirtualisasikan dalam berbagai bentuk arsitektur komputer dari komputer penyimpanan data (seperti memori akses acak dan cakram penyimpanan), yang memungkinkan sebuah program harus dirancang seolah-olah hanya ada satu jenis memori, memori "virtual", yang bertindak secara langsung beralamat memori baca/tulis (RAM).

Sumber :

http://id.scribd.com/doc/87218391/Arsitektur-Set-Instruksi

http://id.wikipedia.org/wiki/Memori_virtual

http://hackwary.blogspot.com/2012/01/arsitektur-set-instruksi.html

http://id.scribd.com/doc/89670063/Pengertian-Sistem-Bus-Cache-Memory-Memory-Internal-Dan-Memory-Eksternal

organisasi dan arsitektur komputer

 *Perspektif Historis  

perkembangan teknologi komunikasi diawali oleh penemuan sebuah alat cetak pada tahun 1041. Meskipun Johann Gutenberg, seorang yang berkebangsaan Jerman, dikenal sebagai orang yang membuat cetak-mencetak menjadi poses yang jauh lebih cepat dan ekonomis di tahun 1436, namun pemikiran Gutenberg ini bercikal dari sebuah penemuan awal alat cetak di Cina pada tahun 1041 tadi.

Seorang bernama Bi Zheng di Cina diakui secara umum sebagai pencipta keterampilan cetak-mencetak. Tahun 1041, ia mencetak dokumen-dokumennya yang pertama dengan menggunakan cetakan huruf yang sudah ia bakar dalam tanah liat dan kemudian dibentuk menjadi kalimat. Proses Bi Zheng diperbaiki oleh Wang Zhen pada tahun 1298, yang membuat huruf-hurufnya dari kayu keras dan selanjutnya mencetak buku-buku dan bahkan surat kabar.

Dengan demikian di Asia, cetak-mencetak sudah berlangsung sejak sekitar 100 tahun yang lalu, terutama di Cina dan Korea. Teks dan gambar diukirkan pada kepingan papan, logam atau tanah liat, kemudian acuan stempel itu diberi tinta, ditumpangi selembar kertas lalu di tekan rata.

Di Eropa cara mencetak semacam itu pertama kali disempurnakan oleh Johann Gutenberg, yang hasil penyempurnaannya itu merupakan salah-satu hasil karya terbesar dalam sejarah sampai saat inI Sejak saat itu industri percetakan pun mulai dan terus berkembang.

SUMBER : http://zamrishabib.wordpress.com/2008/11/13/sejarah-perkembangan-teknologi-komunikasi-bag-dua/ 

*Klasifikasi Arsitektur Komputer

·         Dari klasifikasi sistem komputer di atas, yang paling banyak dibicarakan pada program paralel adalah SIMD dan MISD.

·         Komputer yang masuk kelas SISD adalah komputer-komputer yang hanya berisi CPU seperti pada arsitektur komputer von Neumann.

·         Komputer yang masuk kelas MISD adalah sistem komputer pipeline.

·         Pada paralelisme sinkron (Synchronous parallelism) hanya ada satu pengontrol (prosesor khusus yang mengeksekusi program), sedangkan prosesor yang lainnya strukturnya lebih sederhana, dan hanya mengeksekusi command-command dari master prosesor-nya.

·         Pada paralelism asinkron (Asynchronous Parallelism) terdapat banyak jalur kontrol, dan setiap prosesor mengeksekusi program sendiri. Diperlukan sinkronisasi pada waktu pertukaran data antara prosesor-prosesor yang bekerja secara asinkron, seperti menggunakan semaphore, monitor, dll.

*MENGUKUR KUALITAS ARSITEKTUR

Sebagaimana arsitektur bangunan, kualitas atau mutu arsitektur komputer tidak mudah diukur. Banyak arsitek komputer menggunakan atribut yang dijelaskan pada bagian berikut ini untuk mengevaluasi mutu arsitektur. Seperti halnya atribut yang menjadikan arsitektur bangunan bermum, sebagian besar atribut berikut sulit dihitung. Pada hakekatnya, suatu arsitektur yang baik untuk satu aplikasi mungkin saja jelek untuk aplikasi yang lain, dan sebaliknya. Pada bagian ini, kita akan membahas enam atribut mutu arsitektur: generalitas (keumuman), daya terap, efisiensi, kemudahan penggunaan, daya tempa, dan daya kembang (ekpandabilitas).

Generalitas adalah ukuran besamyajangkauan aplikasi yang bisa cocok dengan arsitektur. Sebagai contoh, komputer yang terutama digunakan unmk aplikasi'ilmiah dan teknik menggunakan aritmetik floating-point (dengan nomor disimpan dengan penoojuk besrnya dan eksponennya) dan komputer yang terutama digunakan untuk aplikasi bisnis menggunakan aritmetik desimal (dengan nomor ditampilkan sesuai dengan digit desimalnya). Sistem umum memberikan dua jenis aritmetik.

*KEBERHASILAN ARSIKTEKTUR KOMPUTER

Faktor keberhasilan merupakan sesuatu yang membuat dapat terlaksananya suatu hal yang dilakukan. Dalam komputer faktor keberhasilan merupakan sesuatu yang ada pada komputer dimana hal itu membuat komputer dapat melaksanakan tugasnya atau yang diperintahkan pengguna dengan baik.

Ada empat ukuran pokok yang menentukan keberhasilan arsitektur, yaitu manfaat arsitekturalnya yaitu :

1. Aplicability

Arsitektur ditujukan untuk aplikasi yang telah ditentukan.

2. Maleability

Bila arsitekturlebih mudah membangunsistem yang kecil, maka akan lebih baik.

3. Expandibility

Lebih besar daya kembang arsitektur dalam daya komputasi, ukuran memori, kapasitasI/O, dan jumlah prosesor,maka akan lebih baik.

SUMBER: http://ozygazebo.blogspot.com/2011/10/arsitektur-komputer.html

2. Organisasi Komputer Dasar

*STRUKTUR KOMPUTER

Suatu sistem komputer terdiri dari lima unit struktur dasar, yaitu:

• Unit masukan (Input Unit)
• Unit kontrol (Control Unit)
• Unit logika dan aritmatika (Arithmetic & Logical Unit / ALU)
• Unit memori/penyimpanan (Memory / Storage Unit)
• Unit keluaran (Output Unit)

SUMBER : http://l-doel.blogspot.com/2010/10/struktur-dasar-komputer.html

*Organisasi Komputer

Organisasi komputer adalah bagian yang terkait erat dengan unit – unit operasional dan interkoneksi antar komponen penyusun sistem komputer dalam merealisasikan aspek arsitekturalnya. Contoh aspek organisasional adalah teknologi hardware, perangkat antarmuka, teknologi memori, dan sinyal – sinyal kontrol