Organisasi Komputer Modern Syahrul 1 APLIKASI KOMPUTER Komputer

  • Slides: 45
Download presentation
Organisasi Komputer Modern Syahrul 1

Organisasi Komputer Modern Syahrul 1

APLIKASI KOMPUTER Komputer digunakan pada hampir semua bidang kehidupan: perbankan, rumah sakit, sekolah, penerbitan,

APLIKASI KOMPUTER Komputer digunakan pada hampir semua bidang kehidupan: perbankan, rumah sakit, sekolah, penerbitan, manufaktur, hiburan, shop, perpustakaan, industri/pabrik, biro perjalanan, hotel, penelitian, produksi film, game, peralatan rumah tangga, pelayanan keamanan, pertemuan dan konferensi, perekaman absensi, akuntan, transportasi, pemerintahan, pemilihan umum, pengadilan, universitas, penjara, robot, mesin perang, space shuttle dll. Syahrul 2

MANUSIA DAN KOMPUTER Saat ini manusia melakukan penghitungan dalam tiga cara: 1. Penghitungan manual

MANUSIA DAN KOMPUTER Saat ini manusia melakukan penghitungan dalam tiga cara: 1. Penghitungan manual secara penuh (fully manual computing) yaitu penghitungan tanpa adanya peralatan selain otak dan jari-jari 2. Penghitungan semimanual (semimanual computing) menggunakan peralatan sederhana seperti mistar geser, abacus dan sebagainya. Syahrul 3. Penghitungan otomatik (automatic computing) menggunakan mesin komputer. 3

Adanya perbedaan Metoda Penghitungan didasarkan pada parameter-parameter: q Kecepatan penghitungan q Keandalan hasil (reliability

Adanya perbedaan Metoda Penghitungan didasarkan pada parameter-parameter: q Kecepatan penghitungan q Keandalan hasil (reliability of results) q Kompleksitas masalah yang ditangani q Peningkatan keterlibatan upaya manusia q Konsistensi Syahrul 4

KARAKTERISTIK KOMPUTER Karakteristik utama komputer meliputi: q Komputasi yang sangat cepat q Bersifat konsisten,

KARAKTERISTIK KOMPUTER Karakteristik utama komputer meliputi: q Komputasi yang sangat cepat q Bersifat konsisten, tidak terpengaruh pada kelelahan (fatique), bosan, suka dan tidak suka dan sebagainya. q Kapasitas penyimpanan yang besar (untuk data dan program) q Komputasi akurasi tinggi q Mesin serbaguna yang dapat diprogram Syahrul 5

KOMPUTER ANALOG atau DIGITAL ? Komputer Analog memantau (merasakan) sinyal masukan yg mempunyai perubahan

KOMPUTER ANALOG atau DIGITAL ? Komputer Analog memantau (merasakan) sinyal masukan yg mempunyai perubahan nilai yg kontinyu. Hampir semuanya berupa variabel sinyal seperti tegangan, tekanan, temperatur, kecepatan, dll. Komputer Digital melakukan operasi pada informasi diskrit (digital) seperti bilangan. Komputer Digital menggunakan sistem bilangan biner yg hanya ada dua keadaan: 0 dan 1 yg disebut bit (binary digit). Rangkaiannya disebut rangkaian digital Komputer mutakhir (modern) adalah komputer digital dengan teknologi chip silikon yg mampu melakukan operasi-operasi aritmetika dan logika dan memberikan suatu hasil Syahrul 6

PERANGKAT KERAS & PERANGKAT LUNAK Istilah perangkat keras (hardware) umumnya merujuk pada rangkaian-rangkaian elektronika

PERANGKAT KERAS & PERANGKAT LUNAK Istilah perangkat keras (hardware) umumnya merujuk pada rangkaian-rangkaian elektronika yang terdapat di dalam mesin komputer. Secara praktis, istilah perangkat keras digunakan untuk semua komponen fisik di dalam sebuah komputer termasuk mekanika, rakitan komponen-komponen listrik dan elektronika. Syahrul 7

 Syahrul 8

Syahrul 8

 Syahrul 9

Syahrul 9

LAPISAN-LAPISAN KOMPUTER MODERN q Program aplikasi dibuat dalam bahasa tingkat tinggi menggunakan bilangan desimal

LAPISAN-LAPISAN KOMPUTER MODERN q Program aplikasi dibuat dalam bahasa tingkat tinggi menggunakan bilangan desimal dan statement dalam Bahasa manusia. q Kompiler adalah sebuah penerjemah (translator) bahasa yg mengubah program bahasa tingkat tinggi menjadi program bahasa mesin yg ekivalen dan terdiri dari instruksi-instruksi dan bilangan biner q OS (Operating System). Sistem operasi adalah kumpulan program yg menyediakan berbagai fungsi dengan sasaran pada penawaran efisiensi dan kemudahan pada user dan programmer q Basic Input-Output control System (BIOS) adalah kumpulan I/O driver (program untuk pelaksanaan operasi-operasi I/O) untuk berbagai peripheral device dalam komputer. Syahrul 10

ORGANISASI DAN ARSITEKTUR KOMPUTER Arsitektur komputer adalah sebuah sains (ilmu) untuk tujuan perancangan suatu

ORGANISASI DAN ARSITEKTUR KOMPUTER Arsitektur komputer adalah sebuah sains (ilmu) untuk tujuan perancangan suatu sistem komputer. Tujuan seorang aristek komputer adalah merancang suatu sistem dengan performance (unjuk kerja) yang tinggi dengan biaya yg layak, memenuhi semua persyaratan lainnya. “Computer’s architecture” menyediakan sejumlah atribut pada sistem komputer yg dibutuhkan seorang programmer bahasa mesin atau perancang perangkat lunak sistem (system software) untuk mengembangkan suatu program. Syahrul 11

Model konseptual arsitektur komputer memberikan informasi berikut: q q q q Syahrul Instruction set

Model konseptual arsitektur komputer memberikan informasi berikut: q q q q Syahrul Instruction set Instruction fomat Operation codes Operand types Operand addressing modes Register Main memory space utilization (memory map) I/O space allocation (I/O map) Interrupt assignment and priority DMA channels assignment and priority I/O techniques used for various devices I/O controller command formats I/O controller status formats 12

q Organisasi komputer memberikan gambar yang lebih dalam mengenai struktur fungsional dan interkoneksi logika

q Organisasi komputer memberikan gambar yang lebih dalam mengenai struktur fungsional dan interkoneksi logika antara unit-unit (blok fungsional). Biasanya termasuk detail perangkat keras yg dapat diketahui oleh programmer, seperti sinyal-sinyal kontrol, antarmuka komputer dan peripheral serta teknologi memori yg digunakan. Syahrul 13

q Sistem operasi: kumpulan program yg menyediakan berbagai fungsi dgn sasaran pada penawaran efisiensi

q Sistem operasi: kumpulan program yg menyediakan berbagai fungsi dgn sasaran pada penawaran efisiensi dan kemudahan pada user dan programmer. q Fungsi-fungsi penting sistem operasi: Syahrul § Penanganan pengguna komputer untuk permintaan sejumlah pelayanan § Penjadualan program § Pengaturan operasi-operasi I/O § Pengaturan unit-unit perangkat keras 14

Fungsi Komputer § Pemrosesan data § Penyimpanan data § Pemindahan/transfer data § Kontrol Syahrul

Fungsi Komputer § Pemrosesan data § Penyimpanan data § Pemindahan/transfer data § Kontrol Syahrul 15

Fungsi Komputer Siklus transfer antar I/O Syahrul 16

Fungsi Komputer Siklus transfer antar I/O Syahrul 16

Fungsi Komputer Siklus transfer memori & I/O Syahrul 17

Fungsi Komputer Siklus transfer memori & I/O Syahrul 17

Fungsi Komputer Siklus pemrosesan & penyimpanan Syahrul 18

Fungsi Komputer Siklus pemrosesan & penyimpanan Syahrul 18

Fungsi Komputer Siklus pemrosesan & transfer/penyimpanan Syahrul 19

Fungsi Komputer Siklus pemrosesan & transfer/penyimpanan Syahrul 19

Fungsi Komputer Komunikasi / link komputer dengan dunia luar : peripheral & transmisi data

Fungsi Komputer Komunikasi / link komputer dengan dunia luar : peripheral & transmisi data Syahrul 20

Komputer q Central Processing Unit (CPU): mengontrol operasi komputer & melakukan fungsi pemrosesan data

Komputer q Central Processing Unit (CPU): mengontrol operasi komputer & melakukan fungsi pemrosesan data q Memori utama: menyimpan data & program q I/O: memindahkan data antara komputer dan lingkungan eksternal q Interkoneksi sistem: komunikasi antara CPU, memori utama, dan I/O Syahrul 21

CPU: q Control Unit: mengontrol operasi CPU dan karena itu komputer q ALU: melakukan

CPU: q Control Unit: mengontrol operasi CPU dan karena itu komputer q ALU: melakukan fungsi pemrosesan data q Register: menyediakan penyimpanan internal CPU q Interkoneksi CPU: mekanisme yg menyediakan komunikasi antara Control Unit, ALU, dan Register Syahrul 22

Unit Fungsional Komputer Syahrul 23

Unit Fungsional Komputer Syahrul 23

Unit Fungsional Komputer Syahrul 24

Unit Fungsional Komputer Syahrul 24

Input Device Syahrul 25

Input Device Syahrul 25

Output Device Syahrul 26

Output Device Syahrul 26

Main Memory dan Auxiliary Memory Ø Main memory disebut juga primary memory adalah media

Main Memory dan Auxiliary Memory Ø Main memory disebut juga primary memory adalah media penyimpanan (memori) utama bagi data, instruksi maupun hasil pengolahan CPU. Ø Auxiliary memory disebut juga secondary memory, penyimpanan eksternal yg berada di luar inti sistem (system nucleus) komputer dan dapat menyimpan data dan program dalam jumlah yg besar. Syahrul 27

Main Memory dan Auxiliary Memory q CPU tidak dapat mengambil (fetch) langsung instruksi dari

Main Memory dan Auxiliary Memory q CPU tidak dapat mengambil (fetch) langsung instruksi dari sebuah program yg berada dalam auxiliary memory, tapi harus melalui load ke dalam main memory. q Auxiliary memory lebih murah daripada main memory sehingga biasanya penggunaan main memory terbatas kapasitasnya, sementara auxiliary memory umumnya kapasitasnya jauh di atas kapasitas main memory. q Main memory tersedia dalam teknologi semikonduktor sedangkan auxiliary memory dalam teknologi maknetik dan optik. Syahrul 28

Main Memory dan Auxiliary Memory Syahrul 29

Main Memory dan Auxiliary Memory Syahrul 29

Device Controller q Peripheral device terhubung (link) dgn inti sistem (CPU dan memori) oleh

Device Controller q Peripheral device terhubung (link) dgn inti sistem (CPU dan memori) oleh suatu device controller, biasa juga disebut I/O controller. Syahrul 30

Device Controller q Fungsi utama device controller: mentransfer informasi (program dan data) antara inti

Device Controller q Fungsi utama device controller: mentransfer informasi (program dan data) antara inti sistem dengan divais. Device controller dapat menangani lebih dari satu divais (multiple device) dalam jenis yang sama. Ø Misalnya sebuah pengendali floppy disk umumnya menangani empat floppy disk drive seperti yg ditunjukkan pada gambar. Ø Secara fisik keberadaan device controller dapat dibedakan dalam tiga macam: Ø sebagai unit yang terpisah, Ø terintegrasi dengan divais dan Ø terintegrasi dengan CPU. Syahrul 31

Device Controller q Device controller berkomunikasi dengan device melalui antarmuka device (device interface) yg

Device Controller q Device controller berkomunikasi dengan device melalui antarmuka device (device interface) yg membawa sinyal antara device controller dengan device. q Semua device controller berkomunikasi dengan CPU atau memori melalui antarmuka sistem (system interface) seperti yg ditunjukkan pada gambar. q Walaupun beberapa device controller terhubung ke antarmuka sistem, namun secara logika hanya satu yg terhubung ke Antarmuka Sistem ketika melakukan komunikasi dengan CPU/memori. Controller lainnya tetap tidak melakukan interferensi/gangguan. Syahrul 32

Device Controller Syahrul 33

Device Controller Syahrul 33

Device interface Signal Ada 3 macam sinyal antara device dengan device controller: 1. Sinyal

Device interface Signal Ada 3 macam sinyal antara device dengan device controller: 1. Sinyal kendali (control signal) 2. Sinyal status (status signal) 3. Data Syahrul 34

q Sinyal kontrol (control signal) diberikan oleh device controller kepada device yang meminta device

q Sinyal kontrol (control signal) diberikan oleh device controller kepada device yang meminta device agar melakukan suatu aksi (tugas) tertentu. Misalnya : Ø Sinyal kontrol RESET: berfungsi me-reset (clear) kondisi internal pada divais tersebut. Ø Sinyal kontrol STEP: diberikan pada disk drive untuk melakukan pergerakan head baca/tulis untuk pindah ke track berikutnya. q Sinyal status (status signal): sinyal hasil respon balik dari I/O device yg dikirim ke device controller yg melaporkan status internal tertentu yg dialami/terjadi pada I/O device. Misalnya : Ø Sinyal status ERROR: melaporkan bahwa telah terjadi error di dalam I/O device. Ø Sinyal status PAPER EMPTY oleh printer, melaporkan ke kontrol printer bahwa tidak ada kertas di dalam printer. q Sinyal data dapat dikirim secara serial melalui sebuah konduktor bit per bit atau secara paralel melalui 8 buah konduktor yg membawa 8 bit atau 1 byte data sekaligus. Misalnya : § Data serial dari mouse § Data paralel dari printer Syahrul 35

Komunikasi CPU - Memori CPU melakukan pengalamatan atau mengalamati memori baik saat operasi pembacaan

Komunikasi CPU - Memori CPU melakukan pengalamatan atau mengalamati memori baik saat operasi pembacaan memori (read) maupun untuk operasi penulisan memori (write). q Operasi Baca (read) Ø Pertama CPU mengirimkan alamat lokasi dan kemudian mengirimkan sinyal baca. Ø Pada saat menerima sinyal baca, memori mencari lokasi yang ditunjuk oleh alamat. Ø Setelah access time, isi lokasi memori diletakkan oleh memori pada saluran data. Syahrul 36

Komunikasi CPU - Memori q Operasi Tulis (write) Ø Pertama CPU mengirimkan alamat lokasi

Komunikasi CPU - Memori q Operasi Tulis (write) Ø Pertama CPU mengirimkan alamat lokasi dan kemudian mengirim data yang akan ditulisi dan sinyal tulis memori. Ø Pada saat menerima sinyal tulis memori, memori mulai melakukan penulisan pada lokasi sesuai alamat yang ditetapkan. Syahrul 37

Ø CPU menggunakan dua buah register (MAR dan MBR) untuk berkomunikasi dengan memori. Ø

Ø CPU menggunakan dua buah register (MAR dan MBR) untuk berkomunikasi dengan memori. Ø Selama operasi baca/tulis, CPU meletakkan alamat memori pada register alamat memori (Memory Address Register , MAR). Ø Register Penyangga Memori (Memory Buffer Register, MBR) digunakan untuk menyimpan data dari CPU selama operasi tulis dan data dari memori selama operasi baca. Syahrul 38

OPERASI CPU Fungsi CPU: melakukan eksekusi program yg tersimpan di memori. Untuk melakukannya, CPU

OPERASI CPU Fungsi CPU: melakukan eksekusi program yg tersimpan di memori. Untuk melakukannya, CPU mengambil sebuah instruksi pada satu waktu, mengeksekusinya dan kemudian mengambil instruksi berikutnya lagi. Pekerjaan ini dilakukan secara berulang dan dikenal dengan sebutan siklus instruksi (Instruction cycle). Siklus Instruksi Siklus instruksi ada dua fase: fase pengambilan ( fetch phase) dan fase eksekusi (execute phase). Pada fase pengambilan (fetch), sebuah instruksi diambil dari memori. Pada fase eksekusi, instruksi dianalisis atau didekode kemudian dilakukan operasi yang relevan. Syahrul 39

Format Instruksi q Format umum sebuah instruksi diperlihatkan gbr. Medan kode operasi (operation code

Format Instruksi q Format umum sebuah instruksi diperlihatkan gbr. Medan kode operasi (operation code field) atau dikenal dgn opcode menunjukkan operasi yg dikerjakan dan medan operand (operand field) menunjukkan data. q Umumnya medan operand memberikan alamat lokasi memori di mana operand (data) tersebut disimpan. → Misalnya instruksi ADD yg mempunyai format seperti yg diperlihatkan gbr. Pola bit pada medan opcode menunjukkan instruksi ADD. Dua medan berikutnya menunjukkan lokasi di mana dua operand (data) tersedia atau tersimpan. Syahrul 40

 Register CPU mempunyai register utama seperti gbr: 1. Accumulator (AC) 2. Program Counter

Register CPU mempunyai register utama seperti gbr: 1. Accumulator (AC) 2. Program Counter (PC) 3. Memory Address Register (MAR) 4. Memory Buffer Register (MBR) Syahrul 5. Instruction Register (IR) 6. General Purpose Register (GPR) 7. I/O Data Register (IODR) 8. I/O Address Register (IOAR) 41

q Program Counter (instruction address counter) berisi alamat lokasi memori di mana instruksi berikut

q Program Counter (instruction address counter) berisi alamat lokasi memori di mana instruksi berikut harus diambil. Segera setelah pengambilan instruksi telah lengkap, isi PC ( program counter) dinaikkan untuk menunjuk ke alamat instruksi berikutnya. q Instruction register menyimpan instruksi yang baru saja diambil dari memori. q MAR berisi alamat lokasi memori selama memori dalan operasi baca/tulis. q MBR berisi data yang dibaca dari memori (selama pembacaan) atau data yang akan ditulis ke dalam memori (selama penulisan). q GPRs untuk keperluan umum (general purpose): menyimpan operand, alamat dsb. Selain itu ada beberapa register kerja (working register) yg disebut scratch pad memory (memori untuk keperluan corat coret). Register ini untuk menjaga/menyimpan hasil-hasil sementara (intermediate result) dalam satu siklus instruksi untuk instruksi yg kompleks seperti PERKALIAN, PEMBAGIAN dsb. Syahrul 42

Clock Unit Clock membangkitkan dan mensuplai pulsa clock secara berurutan dan kontinyu. Sinyal clock

Clock Unit Clock membangkitkan dan mensuplai pulsa clock secara berurutan dan kontinyu. Sinyal clock mempunyai bentuk gelombang yang periodik. Sinyal clock digunakan sebagai referensi pewaktuan (timing) oleh control unit. Jumlah (rate) gelombang periodik yang berulang dalam satuan waktu disebut frekuensi (f). Satuan frekuensi ditetapkan dalam cycle per second (cps = siklus per detik) atau Hz. Frekuensi clock mengindikasikan kecepatan operasi internal dari prosesor. Interval waktu antara sinyal periodik dengan sinyal periodik berikutnya disebut perioda waktu (T). Hubungan antara frekuensi dan perioda adalah Syahrul 43

gambar Syahrul 44

gambar Syahrul 44

to be continued … ! thanks, see you later Syahrul 45

to be continued … ! thanks, see you later Syahrul 45