Abdul Rouf Organisasi dan Arsitektur Komputer Perancangan Kinerja

Abdul Rouf Organisasi dan Arsitektur Komputer : Perancangan Kinerja (William Stallings) Chapter 2 Evolusi dan Kinerja Komputer 1

Abdul Rouf ENIAC z Electronic Numerical Integrator And Computer z Eckert and Mauchly z University of Pennsylvania z Tabel Lintasan peluru z Mulai dibuat 1943 z Selesai 1946 y. Terlambat untuk digunakan dlm PD-II z Dipakai sampai 1955 2

Abdul Rouf ENIAC - details z Menggunakan sistem Decimal (bukan binary) z Memiliki 20 accumulator untuk 10 digits z Diprogram secara manual melalui sakelar z Berisi 18, 000 vacuum tubes z Berat 30 tons z Luas 15, 000 square feet z Daya 140 k. W z Kecepatan: 5, 000 penambahan per detik 3

Abdul Rouf von Neumann/Turing z Konsep: Stored Program Computer z Main memory: menyimpan program dan data z ALU: mengerjakan operasi data biner z Control unit: interpretasi instruksi dari memory dan meng-eksekusi z Peratan Input/output dikendailkan oleh control unit z Princeton Institute for Advanced Studies y. IAS z Selesai dibuat 1952 4

Abdul Rouf Structure Mesin von Nuemann Arithmetic and Logic Unit Input Output Equipment Main Memory Program Control Unit 5

Abdul Rouf IAS - details z Kapasitas memori: 1000 x 40 bit words y Menggunakan sistem bilangan Biner y Panjang instruksi 20 bit ( 1 word = 2 instruksi ) z Register-register dalam CPU y MBR (Memory Buffer Register) y MAR (Memory Address Register) y IR (Instruction Register) y IBR (Instruction Buffer Register) y PC (Program Counter) y AC (Accumulator) y MQ (Multiplier Quotient) 6

Abdul Rouf Structure detail IAS Central Processing Unit Arithmetic and Logic Unit Accumulator MQ Arithmetic & Logic Circuits MBR Input Output Equipment Instructions & Data Program Control Unit IBR Main Memory PC MAR IR Control Circuits Address 7

Abdul Rouf Komputer Komersial z 1947 - Eckert-Mauchly Computer Corporation y. UNIVAC I (Universal Automatic Computer) y. Untuk kalkulasi sensus 1950 oleh US Bureau of Census z Menjadi divisi dari Sperry-Rand Corporation z UNIVAC II dipasarkan akhir th. 1950 -an y. Lebih cepat y. Kapasitas memori lebih besar 8

Abdul Rouf IBM z Pabrik peralatan Punched-card z 1953 – IBM-701 y. Komputer pertama IBM (stored program computer) y. Untuk keperluan aplikasi Scientific z 1955 – IBM- 702 y. Untuk applikasi bisnis z Merupakan awal dari seri 700/7000 yang membuat IBM menjadi pabrik komputer yang dominan 9

Abdul Rouf Transistor z Menggantikan vacuum tubes z Lebih kecil z Lebih murah z Disipasi panas sedikit z Merupakan komponen Solid State z Dibuat dari Silicon (Sand) z Ditemukan pada th 1947 di laboratorium Bell z Oleh William Shockley dkk. 10

Abdul Rouf Komputer berbasis. Transistor z Mesin generasi II z NCR & RCA menghasilkan small transistor machines z IBM 7000 z DEC - 1957 y. Membuat PDP-1 11

Abdul Rouf Microelectronics z Secara harafiah berarti “electronika kecil” z Sebuah computer dibuat dari gerbang logika (gate), sel memori dan interkoneksi z Sejumlah gate dikemas dalam satu keping semikonduktor z silicon wafer 12

Abdul Rouf Generasi Komputer z 1946 -1957 : Vacuum tube z 1958 -1964 : Transistor z 1965 -1971 : SSI - Small scale integration y Up to 100 devices on a chip z 1971 : MSI - Medium scale integration ( y 100 -3, 000 devices on a chip z 1971 -1977 : LSI - Large scale integration y 3, 000 - 100, 000 devices on a chip z 1978 - : VLSI - Very large scale integration y 100, 000 - 100, 000 devices on a chip z Ultra large scale integration y Over 100, 000 devices on a chip 13

Abdul Rouf Moore’s Law z Gordon Moore - cofounder of Intel z Meningkatkan kerapatan komponen dalam chip z Jumlah transistors/chip meningkat 2 x lipat per tahun z Sejak 1970 pengembangan agak lambat y Jumlah transistors 2 x lipat setiap 18 bulan z Harga suatu chip tetap / hampir tidak berubah z Kerapatan tinggi berarti jalur pendek, menghasilkan kinerja yang meningkat z Ukuran semakin kecil, flexibilitas meningkat z Daya listrik lebih hemat, panas menurun z Sambungan sedikit berarti semakin handal / reliable 14

Abdul Rouf Jumlah Transistor dalam CPU 15

Abdul Rouf IBM seri 360 z 1964 z Pengganti seri 7000 (tidak kompatibel) z Rancangan awal suatu “keluarga” komputer y. Memiliki set instruksi yang sama atau identik y. Menggunakan O/S yang sama atau identik y. Kecepatan meningkat y. Jumlah I/O ports bertambah (i. e. terminal tambah banyak) y. Kapasitas memori bertambah y. Harga meningkat 16

Abdul Rouf DEC PDP-8 z 1964 z Minicomputer pertama z Tidak mengharuskan ruangan ber-AC z Ukurannya kecil z Harga $16, 000 y$100 k+ untuk IBM 360 z Embedded applications & OEM z Menggunakan BUS STRUCTURE 17

Abdul Rouf Struktur Bus pada DEC - PDP-8 Console Controller CPU Main Memory I/O Module OMNIBUS 18

Abdul Rouf Memori Semiconductor z 1970 z Fairchild z Ukuran kecil ( sebesar 1 sel core memory) z Dapat menyimpan 256 bits z Non-destructive read z Lebih cepat dari core memory z Kapasitas meningkat 2 x lipat setiap tahun 19

Abdul Rouf Intel z 1971 - 4004 y. Microprocessor pertama, CPU dalam 1 chip, 4 bit z 1972 - 8008 y 8 bit, Digunakan untuk aplikasi khusus z 1974 - 8080 y. Microprocessor general purpose yang pertama dari Intel z 1978 - 8086, 80286 z 1985 - 80386 z 1989 - 80486 20

Abdul Rouf Meningkatkan kecepatan z Pipelining z On board cache z On board L 1 & L 2 cache z Branch prediction z Data flow analysis z Speculative execution 21

Abdul Rouf Performance Mismatch z Kecepatan Processor meningkat z Kapasitas memory meningkat z Kecepatan memory tertinggal dari prosesor 22

DRAM and Processor Characteristics Abdul Rouf 23

Abdul Rouf Trends in DRAM use 24

Abdul Rouf Solusi z Meningkatkan jumlah bit per akses z Mengubah interface DRAM y. Cache z Mengurangi frekuensicy akses memory y. Cache yg lebih kompleks dan cache on chip z Meningkatkan bandwidth interkoneksi y. Bus kecepatan tinggi - High speed buses y. Hierarchy of buses 25

Abdul Rouf Pentium z CISC z Menggunakan teknik-teknik superscalar z Eksekusi instruksi secara parallel z P 6 : menggunakan: y. Brach prediction y. Data flow analisys y. Specultive execution z P 7 : menggunakan teknologi berbasis RISC 26

Abdul Rouf Power. PC z Sistem RISC superscalar z Hasil kerjasama IBM – Motorolla - Apple z Diturunkan dari arsitektur POWER (IBM RS/6000) z Keluarga Power. PC: y 601: y 603: y 604: y 620: 32 -bit low-end desktop dan komputer portabel desktop dan low-end user 64 -bit penuh, high-end user 27

Abdul Rouf Internet Resources z http: //www. intel. com/ y. Search for the Intel Museum z http: //www. ibm. com z http: //www. dec. com z Charles Babbage Institute z Power. PC z Intel Developer Home 28