Teknologi, dan Sistem Komputer

Transkripsi

1 Teknologi, dan Sistem Komputer Dasar Teknik Elektro (TKE131104) Program Studi Teknik Elektro, Unsoed Iwan Setiawan <stwn at unsoed.ac.id> 1/67

2 Sains, Rekayasa/Teknik, dan Teknologi Rishabh Dev/Durofy.com 2/67

3

4 Bidang Studi (1) Ilmu Komputer/Computer Science. Informatika/Informatics. Teknik Elektro/Electrical Engineering. Teknik Komputer/Computer Engineering. Sistem Komputer/Computer Systems. Teknologi Informasi/Information Technology. Teknologi Informasi dan Komunikasi/Information and Communication Technology (TIK/ICT). Telematika/Telematics. Teknik Informatika? 4/67

5 Bidang Studi (2) Computing Curricula 2005: The Overview 5/67

6 Konsentrasi di Teknik Elektro Sistem Tenaga Listrik (STL). Sistem Instrumentasi dan Kendali (SIK). Sistem Telekomunikasi (STK). Sistem Komputer dan Informatika (SKI). 6/67

7 Sistem Komputer dan Informatika (1) Sistem Komputer/Teknik Komputer: bagaimana merancang dan membangun (sistem) komputer. Mendesain cip silikon. Mengkombinasikan cip menjadi sebuah sistem. Mengkombinasikan sistem menjadi jaringan. Bagaimana memulihkan kegagalan sistem? Optimasi perangkat lunak untuk meningkatkan unjuk kerja dan efisiensi. Informatika di SKI: bagaimana informasi diproses di dalam sistem dan jaringan komputer? Lihat poin sebelumnya. 7/67

8 Sistem Komputer dan Informatika (2) Teknologi yang menggunakan sistem komputer. Perangkat keras dan perangkat lunak sistem, serta perangkat lunak aplikasi yang berkaitan dengan fungsi dan optimasi sistem. Sistem komputer tunggal maupun yang terhubung jaringan/tersebar/terdistribusi. Topik bahasan: Sistem Operasi, jaringan komputer, rekayasa perangkat lunak, kecerdasan buatan, sistem tertanam atau embedded, sistem terdistribusi, keamanan komputer dan jaringan, dan lain-lain. 8/67

9

10

11 Komputer

12 Komputer Komputer dapat digunakan untuk menghitung nilai kuliah, bermain gim, mengendalikan reaktor nuklir, mengirimkan peluru kendali, dan juga untuk eksplorasi planet/galaksi. Prinsip dasar komputer adalah menerima masukan, memproses, dan mengeluarkan hasil/informasi. Komputer terdiri dari perangkat keras (fisik) dan perangkat lunak (instruksi). Beekman (2008) Komputer saat ini sangat berperan dalam hidup manusia. 12/67

13 Perkembangan Komputer

14 Geni, CC By-SA, Charles Babbage ( )

15 Hayt, dkk. (2012) Hai! 15

16 : Charles Babbage Mesin analitik: mekanik, perlu teknologi yang presisi untuk membuat roda, gir, dan gigi. Charles sadar bahwa Ia membutuhkan perangkat lunak untuk mesin analitiknya. Ada Lovelace berkorespondensi dan mengembangkan algoritma untuk mesin tersebut. Ada disebut sebagai pemrogram komputer pertama. Algoritma menjadi perangkat lunak untuk mesin komputasi mekanis pada saat itu. 16/67

17 : Vacuum Tubes Bermunculan komputer digital untuk penggunaan umum (general-purpose) dan dapat diprogram (programmable). Z3: Konrad Zuse, ~1941, di Jerman. Elektromekanik. ABC: Atanasoff dan Berry, ~1942, di Amerika. Elektronik? Collosus: Tommy Flowers, Alan Turing, dkk., ~1943, di Inggris. Elektronik? Harvard Mark I: Howard Aiken, ~1944, di Amerika. Elektromekanik. ENIAC: John Mauchly, Presper Eckert, dkk., ~1946, di Amerika. Elektronik dan modular. Awalnya dipakai untuk kalkulasi tabel peluncuran artileri. Belum ada bahasa pemrograman dan Sistem Operasi (SO). Menggunakan kabel dan plugboard. Komputasi: kalkulasi numerik sederhana. Awal 1950: kartu berlubang/punched card. 17/67

18 ENIAC 014/11/eniac-unearthed/ Francis Miller,

19 : Transistor dan Sistem Batch Komputer lebih handal. Digunakan oleh perusahaan besar dan universitas. Mainframe di dalam ruang berpendingin. Mulai ada perbedaan yang jelas antara perancang, pembangun, operator, pemrogram, dan personil pemeliharaan. Pemrograman dengan bahasa assembly, atau FORTRAN. Menggunakan kartu berlubang yang ditumpuk. 19/67

20 Sistem Batch (1) Tanenbaum (2009) 20/67

21 Sistem Batch (2) Batch of jobs Tanenbaum (2009) /67

22 Sistem Batch (3) 7 Tanenbaum (2009) 22/67

23 Integrated Circuit (IC) Mulai dikembangkan di pertengahan tahun 60an. Lebih handal. Ukuran yang lebih kecil. Kecepatan dan efisiensi yang lebih tinggi. Harga yang lebih murah. 23/67

24 The number of transistors incorporated in a chip will approximately double every 24 months. Moore's Law

25 Wgsimon, CC By-SA,

26 : IC dan Multiprogramming (1) Terdapat 2 lini produk. Komputer untuk ilmu pengetahuan/rekayasa, berskala besar, seperti Komputer untuk kegiatan komersial, berfungsi untuk menyimpan dan mencetak, seperti IBM System/360 menggabungkan 2 lini produk tersebut. Penggunaan IC. Saat ini ada zseries, biasanya untuk server aplikasi dengan basis data yang besar. Multiprogramming: beberapa program dimuat ke memori dalam satu waktu. Spooling, Simultaneous Peripheral Operation On Line. Contoh: pencetak/printer. 26/67

27 : IC dan Multiprogramming (2) Sistem time-sharing muncul karena kebutuhan respon yang cepat. Satu sistem dengan banyak pengguna dengan terminal daring/online. Multi-user. Komputer dapat menyediakan layanan yang cepat, dan interaktif untuk banyak pengguna, tetapi juga dapat menjalankan batch job di belakang layar. Compatible Time Sharing System (CTSS) di MIT. Kebutuhan proteksi perangkat keras. Konsep computer utility. Muncul MULTiplexed Information and Computing Service (MULTICS), yang dikembangkan oleh MIT, Bell Labs, dan General Electric. 27/67

28 : IC dan Multiprogramming (3) MULTICS berpengaruh besar terhadap perkembangan SO. Muncul minikomputer: DEC PDP-1 sampai PDP-11. Ken Thompson menulis versi MULTICS mini untuk satu pengguna pada PDP-7 yang kemudian berkembang menjadi UNIX. Kode sumber UNIX tersedia, banyak organisasi mengembangkan versinya sendiri. Terdapat masalah kompatibilitas. Versi UNIX: System V dari AT&T, dan Berkeley Software Distribution (BSD) dari Universitas California di Berkeley. Muncul standar IEEE untuk antarmuka system call pada sistem bergaya UNIX yaitu POSIX. MINIX muncul tahun Sekarang: MINIX 3. Terinspirasi oleh MINIX, Linus Torvalds mengembangkan Linux. 28/67

29 Stefan Kögl, CC By-SA,

30

31 1980 sekarang: Personal Computer (PC) Rangkaian Large Scale Integration (LSI). Mikrokomputer, yang kemudian menjadi PC. Lebih murah. 1970: Apple, Commodore, Tandy. 1971: mikroprosesor pertama. 1974: Intel 8080, CPU 8 bit, general purpose. Gary Kildall, sistem operasi berbasis diska, Control Program for Microcomputers (CP/M). Digital Research: mengembangkan dan menjual CP/M. Zilog Z80. IBM PC. Bill Gates dengan lisensi interpreter BASIC. Bill Gates membeli Disk Operating System (DOS) dari Seattle Computer Products seharga dolar. Memaketkan DOS dan BASIC, menjadi MS-DOS. 1983: IBM PC/AT dengan Intel , XENIX. Doug Engelbart di Stanford Research Institute: GUI. XEROX PARC. Steve Jobs dan Apple. Windows x, 9x, NT, 2000, dst. 31/67

32 Sistem Komputer

33 Arsitektur Von Neumann (1) 1944: pengembangan EDVAC. Penyimpanan program di memori. 1945: John von Neumann menulis konsep program yang disimpan di memori dalam laporan First Draft of a Report on EDVAC. Mesin Von Neumann /Arsitektur Von Neumann/Model Von Neumann/Arsitektur Princeton. Memori untuk menyimpan instruksi dan data. Unit pemroses untuk melakukan operasi aritmatika dan logika. Unit kontrol untuk menerjemahkan instruksi. Desain arsitektur komputer digital elektronik. 33/67

34 Arsitektur Von Neumann (2) M E M O R Y M AR M D R IN P U T K M S D e yb o a rd ouse canne r is k O U TP U T P R O C E S S IN G U N IT ALU TE M P M o n ito r P rin te r LE D D is k C O N T R O L U N IT P C IR Patt (2002) 34/67

35 Arsitektur Von Neumann (3) Kapooht, CC By-SA, 35/67

36 Arsitektur Von Neumann (4) Booyabazooka, CC By-SA, 36/67

37 Elemen Sistem Komputer Stallings (2011) 37/67

38 Prosesor Mengendalikan operasi komputer dan menjalankan fungsi pemrosesan data. Disebut sebagai Central Processing Unit (CPU), pada sistem komputer dengan prosesor tunggal/uniprosesor. Terdapat register di dalam prosesor. Register alamat memori (MAR): menentukan alamat memori untuk pembacaan dan penulisan selanjutnya. Register bufer memori (MBR): berisi data yang akan dibaca atau dituliskan dari/ke memori. Register alamat I/O (I/O AR): menentukan perangkat I/O. Register bufer I/O (I/O BR): digunakan untuk pertukaran data antara modul I/O dan prosesor. 38/67

39 Memori Utama Berfungsi untuk menyimpan data dan program. Secara umum bersifat volatil/volatile/ sementara. Informasi yang ada di dalam memori akan hilang ketika komputer dimatikan. Berbeda dengan memori diska yang akan tetap menyimpan informasi walaupun komputer dimatikan. Disebut dengan memori nyata/memori utama (real memory atau primary memory). Modul memori terdiri dari banyak lokasi yang didefinisikan dengan alamat berupa urutan angka. Setiap lokasi berisi pola bit tertentu yang dapat diinterpretasikan sebagai instruksi atau data. 39/67

40 Modul I/O Masukan dan keluaran. Input/Output (I/O). Untuk memindahkan data antara komputer (prosesor/memori) dan lingkungan eksternalnya. Lingkungan eksternal terdiri dari bermacam perangkat termasuk perangkat memori sekunder seperti diska atau harddrive, perangkat komunikasi, dan terminal. Memiliki bufer internal untuk menyimpan data sementara. 40/67

41 Bus Sistem Menyediakan jalur komunikasi antar komponen di dalam sebuah sistem komputer. Tanenbaum (2009) 41/67

42 Bus Sistem Menyediakan jalur komunikasi antar komponen di dalam sebuah sistem komputer. Tanenbaum (2009) Aku sudah jarang dipakai :( 42/67

43 Bus Sistem Menyediakan jalur komunikasi antar komponen di dalam sebuah sistem komputer. Mari sini.. Pindah ke USB ah.. Aku juga! Aku juga! Tanenbaum (2009) Aku sudah jarang dipakai :( 43/67

44 Komponen Komputer: Top level View Stallings (2011) 44/67

45 Mikroprosesor Revolusi perangkat keras, sehingga muncul komputasi destop dan bergerak. Prosesor dalam cip tunggal. Prosesor yang semakin cepat untuk komputasi bertujuan umum (general purpose). Sekarang muncul multiprosesor dan multiinti. Bedanya? Setiap cip/soket berisi lebih dari satu prosesor (inti/core). Ukuran memori cache yang besar (bertingkat, L1/L2/L3). Setiap inti memiliki prosesor logikal yang berbagi unit eksekusi. Umumnya terdapat 2 (hardware) thread untuk masing-masing inti. Cek spesifikasi prosesor. 45/67

46 Graphical Processing Unit (GPU) Menyediakan komputasi yang efisien pada sederetan (array) data dengan menggunakan teknik Single-Instruction Multiple Data (SIMD). Saat ini GPU sudah memiliki banyak inti untuk melakukan teknik tersebut. Digunakan pula pada superkomputer dan komputasi paralel. Sebagian CPU memiliki kemampuan SIMD. Umumnya digunakan untuk melakukan pengolahan dan rendering grafis. Multimedia. Digunakan pula untuk pemrosesan numerik, simulasi fisik pada gim/permainan, atau tabel/spreadsheet yang besar. 46/67

47 Digital Signal Processor (DSP) Menangani sinyal streaming seperti audio dan video. Umumnya ditanamkan pada perangkat (embedded). Contoh pada modem dan perangkat portabel. Pada perangkat-perangkat khusus dapat memberikan: dukungan enkoding/dekoding suara dan video (codec); dukungan enkripsi dan keamanan. 47/67

48 System on a Chip (SoC) Kebutuhan untuk perangkat bergerak/portabel. CPU dan cache terintegrasi ke dalam sebuah cip, bersama dengan GPU, DSP, memori utama, serta perangkat I/O seperti radio dan codec. Umumnya paling tidak terdapat CPU dan GPU yang terintegrasi ke dalam satu cip. SoC pada Raspberry Pi 2: CPU, GPU, DSP, I/O. 48/67

49 Single Board Computer (SBC) Lucasbosch, CC By-SA, 49/67

50 Single Board Computer (SBC) TimGremalm, CC By-SA, 50/67

51 Memindah, menyimpan, dan memproses informasi. 51/67

52 Organisasi Sistem (1) Perangkat lunak aplikasi Sistem Operasi Perangkat keras 52/67

53 Organisasi Sistem (2) Tanenbaum, A Modern Operating Systems, Second Edition 53/67

54 Organisasi Sistem (3) Tanenbaum, /67

55 Struktur Mesin Virtual (1) Tanenbaum, /67

56 Struktur Mesin Virtual (2) Stallings, /67

57 Jaringan

58 Komunikasi Bertukar informasi. Yang dibutuhkan dalam komunikasi. Sumber. Tujuan. Medium. Protokol. 58/67

59 Jaringan Jaringan adalah interkoneksi perangkat atau komputer untuk tujuan komunikasi. Peningkatan jumlah dan daya perangkat atau komputer memunculkan kebutuhan interkoneksi baru. Perangkat yang terhubung ke jaringan dapat kita sebut sebagai hos atau host dan dapat berupa komputer destop, laptop, ponsel. Terhubung melalui media transmisi kabel atau nirkabel. Informasi yang dilewatkan dapat berupa data teks, suara, gambar, dan video. Dua kategori besar jaringan (komputer): LAN dan WAN. 59/67

60 Jaringan Berdasarkan Lingkup Area Personal Area Network (PAN): jaringan dengan lingkup kecil, umumnya untuk komunikasi antar perangkat. Teknologi: IrDA, USB, Bluetooth, ZigBee, dll. Local Area Network (LAN): jaringan dengan lingkup gedung, perkantoran, atau kampus. Teknologi: Ethernet, WiFi. Metropolitan Area Network (MAN): jaringan dengan lingkup kota. Wide Area Network (WAN): jaringan dengan lingkup geografis yang besar misal untuk menghubungkan kantor di kota, propinsi, atau negara yang berbeda. Internet: jaringan dengan lingkup dunia/global. Jaringan yang menghubungkan banyak jaringan. Internetwork. 60/67

61 Jaringan dengan 2 Klien dan 1 Server Tanenbaum (2003) 61/67

62 Jaringan dengan 2 Klien dan 1 Server Komputer ini bisa jadi server juga? Tanenbaum (2003) 62/67

63 Jaringan Peer to peer Tanenbaum (2003) 63/67

64 Contoh Internetwork Stallings (2007) 64/67

65 Contoh Internetwork Apa fungsiku? Apa fungsiku? Stallings (2007) 65/67

66

67 Daftar Bacaan Stallings, W Operating Systems: Internals and Design Principles, Seventh Edition, Prentice Hall. Stallings, W Operating Systems: Internals and Design Principles, Seventh Edition, salindia presentasi. Stallings, W Data and Computer Communications, Eighth Edition, Prentice Hall. Tanenbaum, A Modern Operating Systems, Third Edition, Prentice Hall. 67/67