Kegunaan Contoh Saintifik kajicuaca simulasi spaceprogram Salah satu

Kegunaan: Contoh ° Saintifik: kajicuaca, simulasi, space-program. § Salah satu kegunaan awal. § Perhitungan yg byk tetapi datanya sikit. ° Komersial: perakuanan, pembankan, inventori, jualan. § Perubahan cara perniagaan – maklumat adalah duit. § Truput data tinggi, pengiraan mudah. ° Pembuatan: kawalan numerik, CAD/CAM, integrasi. § Grafik, antaramuka, pemacu-peranti, rangkaian. ° Masa Nyata & Sistem Kawalan: kawalan trafik-udara, aircraft, stesyen janakuasa nuklear. § Masa nyata, sangat laju, keselamatan-kritikal. ° Pendidikan & Riadah: § Grafik, antaramuka, pemacu-peranti, rangkaian. Part 1 Page. 1 zaily

Jenis 2 Komputer ° Superkomputer ° Kerangka Utama (Mainframes) ° Mini-Computers ° Stesyen Kerja (Workstations) Speed Cost Complexity ° Micro/Personal/Home computers Part 1 Page. 2 zaily

Jenis Komputer ° Komputer Kegunaan Khusus • cth. Pengawal lampu isyarat ° Komputer Kegunaan Am • Komputer utk individu • Komputer utk organisasi Part 1 Page. 3 zaily

Jenis Komputer ° Computers for individuals: ä Professional workstations ä Desktop computers ä Network computers (NCs) ä Notebook computers ä Subnotebooks ä Personal digital assistants (PDA) or handheld computer Part 1 Page. 4 zaily

Komputer Peribadi Components of a typical microcomputer system Part 1 Page. 5 zaily

Komputer Buku Memproses secara berjujukan Mudah dibawa tetapi sangat mahal! Sangat popular di kalangan yang membuat banyak perjalanan Set arahan komputer kompleks (Complex Instruction Set Computers) (CISC) Pemproses di mana setiap arahan boleh melaksanakan beberapa operasi paras rendah Part 1 Page. 6 Set arahan komputer terturun (Reduced Instruction Set Computers) (RISC) Meningkatkan kelajuan 4 - 10 kali ganda berbanding CISC Sifat umum - keseragaman pengkodan arahan (mempercepatkan penyahkodan) Pemproses yang direka bentuk berasaskan pelaksanakan jujukan arahan mudah dengan cepat zaily

Jenis Komputer ° Computers for Organizations: ä supercomputer ä mainframe ä minicomputer ä server Server Part 1 Page. 7 zaily

Super Computer (Komputer Super) Memproses bilion arahan 1 saat d i g u n a k a n Berkuasa P a l i n g da n Mahal Part 1 Page. 8 P a l i n g Komputer Super Cray d a l a m Penyelidikan Senjata Penjelajahan Angkasa Lepas d a h u l u Pasaran Saham Industri Otomobil Penfileman Kerja-kerja Seni zaily k i n i

Mainframe Computer (Komputer Kerangka Utama) Memproses berjuta arahan sesaat Harga dari beberapa ribu ke beberapa juta Part 1 Page. 9 Kian pupus, masih digunakan dalam perniagaan utama Boleh capai bilion data aksara sesaat Bank, syarikat insuran dan pekilang zaily

Mini and personal Computer (Komputer Mini dan Komputer Peribadi) Mini Super Harga memenuhi keupayaan syarikat perniagaan kecil Super Mikro Digunakan di majlis daerah, perniagaan runcit, dan sebagainya Komputer mini yang paling atas dalam kelasnya dari segi harga dan saiz Mempunyai keupayaan hampir menyamai kuasa kerangka utama Digunakan oleh jurutera, ahli sains dan pereka grafik Mikro Komputer (Komputer di rumah) Part 1 Page. 10 zaily

Konfigurasi Komputer (I) ° Sistem Komputer ‘Stand-alone’: ° Modem connection: Part 1 Page. 11 zaily

Konfigurasi Komputer (II) ° Terminals-host connections Part 1 Page. 12 zaily

Konfigurasi Komputer (III) ° Rangkaian Komputer Part 1 Page. 13 zaily

Komputer sbg Pemproses Maklumat (I) ° Pada hari ini, komputer adalah istimewa kerana ia adalah generalpurpose. § Boleh digunakan utk melakukan pelbagai tugas. ° Komputer = Perkakasan (Hardware) + Perisian (Software). § Perkakasan: komponen fizikal (seperti bhgn mekanikal/litar elektronik) utk pemprosesan/perhitungan; sepatutnya mudah, cepat, boleh dipercayai dan ia boleh disentuh. § Perisian: terdiri drpd set 2 arahan/algoritma utk melaksanakan tugas tertentu; sepatutnya mudah alih, mesra-pengguna, sofisikated dan ia tidak boleh disentuh. Part 1 Page. 14 zaily

Komputer sbg Pemproses Maklumat (I) ° Komputer adalah pemproses maklumat Raw data Computer system Processed information ° Unit Data ° 1 bit (digit binari): salah satu dr dua nilai (0 atau 1) ° 1 bait: 8 -bit ° 1 word: 1, 2, or 4 bait, atau lbh (bergtg kpd ALU) Part 1 Page. 15 zaily

Senibina Asas Mesin Perkakasan ° Komponen 2 utama: § CPU (Central Processing Unit: peranti kawalan dan pemproses data). § Memori: simpan aturcara dan data perantaraan. § Peranti Input: terima data drpd dunia luar. § Peranti Output: memaparkan data ke dunia luar. § Kesamaan dgn Pemproses Maklumat Manusia: § § Part 1 Page. 16 CPU – Otak (kuasa memberi alasan) Memory – Memori otak Input Devices – mata, telinga, sistem rasa Output Devices – mulut, tangan, bahasa badan zaily

Perkakasan: Central Processing Unit (CPU) (I) ° CPU = control unit + ALU + registers ° Unit Kawalan (Control Unit) : mengawal dan menyusun turutan arahan ° Kitaran Perlaksanaan (berulang): § ambil (arahan berikut) § nyahkod § laksana Part 1 Page. 17 zaily

Perkakasan: Central Processing Unit (CPU) (II) ° Unit Aritmetik & Logik: melaksanakan operasi aritmetik & logikal yg mudah. § Cth: Tambah, tolak, and, or, invert, increment dsbgnya. A B R = A op B select ALU n-bits operations R Part 1 Page. 18 zaily

Perkakasan: Central Processing Unit (CPU) (III) ° Daftar (Registers): keputusan sementara + status maklumat § ACC (accumulator) – data semasa § PC (program counter) – alamat arahan berikutnya § IR (instruction register) – arahan semasa § MA (memory address) – alamat utk baca/tulis § MB (memory buffer) – data utk baca/tulis Part 1 Page. 19 zaily

Perkakasan: Memori/Storan (I) ° Tujuan: menyimpan aturcara dan data. ° Krateria: capaian laju, kapasiti besar, jimat, tidak meruap. ° W/b, kebanyakkan peranti tidak ada semua krateria di atas sekaligus. Part 1 Page. 20 zaily

Perkakasan: Memori/Storan (II) ° Penyelesaian: gabungan hierarki Fast, expensive (small numbers), volatile registers main memory disk storage magnetic tapes Part 1 Page. 21 Slow, cheap (large numbers), nonvolatile zaily

Perkakasan: Memori Utama (I) ° Struktur Logikal – penjadualan sel 2/unit 2 memori. Alamat 8 bits or more (addresses) M A R M B R Part 1 Page. 22 address 0 1 2 3 Sel 2 memory data 2 m-3 2 m-2 2 m-1 zaily

Perkakasan: Memori Utama (II) ° Sel 2 Memori boleh digabungkan menjadi pages (katakan 512 words per page). ° Unit § 1 KBait = 1024 (atau 210) bait § 1 MBait = 1024 Kbait (atau 220 bait) § 1 GBait = 1024 Mbait (atau 230 bait) Part 1 Page. 23 zaily

Perkakasan: Peranti Input/Output ° Peranti Input : baca/terima data (kedlm komputer) § dahulu: card reader, paper tape reader § sekarang: keyboard, mouse, light-pen, optical char reader § Masa hadapan: voice and vision recognition. ° Peranti Output: tulis/paparkan data (kpd pengguna) § dahulu: card & paper punch, teletype § sekarang: VDU (visual display unit), printers, plotters, graphics display, sound § Masa hadapan: voice synthesis. Part 1 Page. 24 zaily

Asas Perisian Mesin ° Perisian adalah menjadi komputer general purpose. ° Perisian selalunya dibina secara hierarki, dgn bbrp aras perisian yg menunjukkan higher-level of abstractions. ° Struktur ini ditunjukkan oleh rajah dibawah yg dinamakan aras bawang. Hardware Operating system System utilities Applications/User programs Part 1 Page. 25 zaily

Perisian: Carta Aliran (I) ° Turutan arahan bagu aturcara boleh ditunjukkan secara grafik menggunakan carta-aliran (flowcharts). ° Teknik carta-aliran mungkin telah ketinggalan zaman tetapi masih digunakan utk aturcara yg mudah/ringkas. ° Sbg cth, aturan utk mendapatkan punca-kuasa-dua persamaan kuadratik, ax 2 + bx + c = 0, boleh ditulis seperti berikut: Part 1 Page. 26 zaily

Perisian: Carta Aliran (II) ° Aturan ini boleh dikodkan spt carta aliran berikut: Read a, b, c a=0? yes Write not quadratic no d: =b 2 - 4 ac = d>0 d=0 d<0 < > Write real root Part 1 Page. 27 Write real roots Write complex roots zaily

Perisian: Bahasa (I) ° Semua aturcara mesti dikodkan dalam bahasa pengaturcaraan – selalunya text-based. ° Bahasa yg ketahui mesin dimana bahasa mesin. ° Ia mengadungi set arahan 2 primitif yg dikodkan dalam nombor. ° Cth "0110 0111 0010". Adakah anda faham? Part 1 Page. 28 zaily

Perisian: Bahasa (II) ° Sukar diguna oleh manusia, terciptanya arahan mnemonic yg boleh dibaca. ° Ini dikenali sbg arahan bahasa penghimpunan (assembly language). ° Kebiasaannya, bahasa penghimpunan bersandaran 1 -ke 1 dgn bahasa mesin. Part 1 Page. 29 zaily

Perisian: Bahasa (III) ° Bahasa penghimpunan masih lagi primitif. ° Bahasa peringkat-tinggi (Higher-level Languages), spt Pascal, C, Fortran, yg hampir sama dgn bahasa English telah dibangunkan. ° Pengkompilasi mengambil aturcara high level language dan terjemahkan ke kod bahasa penghimpunan/mesin. Part 1 Page. 30 zaily

Apakah “Senibina Komputer” Senibina Komputer = Senibina Set Arahan + Organisasi Mesin Part 1 Page. 31 zaily

Set Arahan: a Critical Interface Perisian instruction set Perkakasn Part 1 Page. 32 zaily

Senibina Set Arahan (subset kpd Senibina Komputer). . . the attributes of a [computing] system as seen by the programmer, i. e. the conceptual structure and functional behavior, as distinct from the organization of the data flows and controls the logic design, and the physical implementation. – Amdahl, Blaaw, and Brooks, 1964 -- Organisasi Storan Teraturcara PERISIAN -- Jenis Data & Struktur Data: Pengekodan & Pewakilan -- Set Arahan -- Format Arahan -- Mod Pengalamat dan Capaian Data dan Arahan -- Keadaan Bersyarat Part 1 Page. 33 zaily

Tinjauan ISA drpd Perisian dan Pengaturcaraan: Sbg Cth Registers ° Kategori Arahan • • • Muat/Simpan (Load/Store) Hitung (Computational) Lompat dan Cabang (Jump and Branch) R 0 - R 31 Titik Apungan (Floating Point) - Kopemproses (coprocessor) Pengurusan memori (Memory Management) Khas (Special) PC HI LO 3 Instruction Formats: all 32 bits wide OP rs rt OP Part 1 Page. 34 rd sa funct immediate jump target zaily

Cth ISAs (Instruction Set Architectures) ° Digital Alpha (v 1, v 3) ° HP PA-RISC (v 1. 1, v 2. 0) 1986 -96 ° Sun Sparc (v 8, v 9) 1992 -97 1987 -95 ° SGI MIPS (MIPS I, III, IV, V) 1986 -96 ° Intel (8086, 80286, 80386, 1978 -96 80486, Pentium, . . . ) ° Perhatian: Pemproses Intel Pentium 400 Mhz dan 500 MHz mempunyai ISA yg sama. Part 1 Page. 35 zaily

Organisasi Mesin ° Krateristik Kapabiliti & Prestasi utk Unit Fungsian Utama Logic Designer's View • (cth, Registers, ALU, Shifters, Logic Units, . . . ) ° Cara bgmn komponen 2 ini salingsambungan ISA Level FUs & Interconnect ° Aliran Informasi antara komponen ° Kawalan aliran informasi melalui logik dan makna. ° Koreografi FUs merealisasikan ISA ° Perihalan Register Transfer Level (RTL) Part 1 Page. 36 zaily

Cth Organisasi ° TI Super. SPARCtm TMS 390 Z 50 in Sun SPARCstation 20 MBus Module Super. SPARC Floating-point Unit L 2 $ Integer Unit Inst Cache Ref MMU Data Cache Store Buffer Bus Interface Part 1 Page. 37 CC DRAM Controller MBus L 64852 MBus control M-S Adapter STDIO SBus DMA serial kbd mouse audio RTC Boot PROM Floppy SCSI Ethernet SBus Cards zaily

Apakah “Senibina Komputer”? === Ringkasan Application Operating System Compiler Instr. Set Proc. Firmware I/O system Instruction Set Architecture Datapath & Control Digital Design Circuit Design Layout ° Koordinasi kebanyakan levels of abstraction ° Under a rapidly changing set of forces ° Rekebentuk, Ukuran, and Nilaian Part 1 Page. 38 zaily

Pengaruh terhadap Senibina Komputer Technology Programming Languages Applications Computer Architecture Operating Systems History (A = F / M) Part 1 Page. 39 zaily

Teknologi DRAM chip capacity Microprocessor Logic Density DRAM Year Size 1980 1983 1986 1989 1992 1996 1999 2002 64 Kb 256 Kb 1 Mb 4 Mb 16 Mb 64 Mb 256 Mb 1 Gb ° Dlm ~1985 cip pemproses tunggal (32 -bit) dan papan komputer tunggal digabungkan • => workstations, personal computers, multiprocessors have been riding this wave since ° In the 2002+ timeframe, these may well look like mainframes compared single-chip computer (maybe 2 chips) Part 1 Page. 40 zaily

Teknologi perubahan sgt ketara ° Pemproses • logic capacity: about 30% per year • clock rate: about 20% per year ° Memori • DRAM capacity: about 60% per year (4 x every 3 years) • Memory speed: about 10% per year • Cost per bit: improves about 25% per year ° Cakera • capacity: about 60% per year Part 1 Page. 41 zaily

Performance Trends Log of Performance Supercomputers Mainframes Minicomputers Microprocessors Year 1970 Part 1 Page. 42 1975 1980 1985 1990 1995 zaily

Ukuran dan Nilaian Design Senibina ialah proses berulang -- searching the space of possible designs -- at all levels of computer systems Analysis Creativity Cost / Performance Analysis Good Ideas Bad Ideas Part 1 Page. 43 Mediocre Ideas zaily

Ringkasan ° Pengenalan kpd sejarah komputer dan organisasi asas komputer. ° Perbezaan diantara perkara-perkara berikut: • Senibina Komputer • Senibina Set Arahan (Instruction set architecture) • Organisasi Mesin ° TIDAK PERLU MENGHAFAL DGN DETAIL! Part 1 Page. 44 zaily