Organisasi Komputer & Organisiasi Prosesor

Transkripsi

1 Organisasi Komputer & Organisiasi Prosesor Organisasi Sistem Komputer Priyanto priyanto@uny.ac.id Mobile: Program Studi Pendidikan Teknik Informatika Jurusan Pendidikan Teknik Elektronika FT UNY 2015

2 Komputer adalah mesin elektronik yang dapat melakukan operasioperasi aritmatik dan lojik. Komputer terdiri dari sistem interkoneksi: Prosesor, Memori, dan Input/Output (I/O) Organisasi Sistem Komputer 2

3 Prosesor, formalnya central processing unit (CPU), tugasnya melakukan eksekusi instruksi. Memori atau memori utama, digunakan untuk menyimpan data dan program sementara selama proses komputer. Input/Output Input devices menerima data atau perintah dan mengirimkan ke CPU. Output devices menampilkan data yang sudah diproses (informasi) yang dapat dimengerti dan dapat digunakan. 3

4 Organisasi Sistem Komputer 4

5 Organisasi Sistem Komputer 5

6 Organisasi Sistem Komputer 6

7 Internal Bus Clock Timing Control Bus Control Unit Internal Control ALU Register Address Bus Data Bus Power Supply Organisasi Sistem Komputer 7

8 Setiap prosesor memiliki beberapa perbedaan dan keistimewaan, tetapi organisasi dasarnya terdiri dari 3 bagian: Arithmatic Logic Unit (ALU), Register Control Unit (CU). Organisasi Sistem Komputer 8

9 Arithmatic and Logical Unit (ALU), melakukan operasi aritmatik (penjumlahan dan pengurangan) dan operasi logika (OR, AND, INVERT, dan EXOR). Register, adalah memori kecepatan tinggi yang digunakan untuk menyimpan informasi selama operasi CPU. Control Unit (CU), bertanggung jawab untuk fetching instruksi dari memori utama dan menentukan tipenya (artinya). Dalam tugasnya, CU membangkitkan sinyal kontrol yang mengontrol aliran informasi di dalam CPU. Organisasi Sistem Komputer 9

10 Organisasi Sistem Komputer 10

11 Organisasi Sistem Komputer 11

12 ALU melakukan operasi aritmatik dan lojik pada operand-operand. Operand-operand tersebut disimpan sementara di dalam register. Pada beberapa prosesor hasil operasi disimpan pada register khusus yang disebut akumulator. Tipe operasi ditentukan oleh control unit yang mendekode instruksi yang difetch dan kemudian mengumpankan ke ALU dengan sinyal-sinyal kontrol yang sesuai. Organisasi Sistem Komputer 12

13 General Purpose Register (GPR) Program Counter (PC) atau Instruction Pointer (IP) Instruction Register (IR) Buffer Register Status Register Stack Pointer Organisasi Sistem Komputer 13

14 General Purpose Register (GPR) digunakan untuk menyimpan alamat dan data sementara selama operasi prosesor. Organisasi Sistem Komputer 14

15 PC berisi alamat awal program, atau alamat instruksi yang akan di-fetch. PC ditambah setiap instruksi baru di-fetch, sehingga PC selalu menunjuk pada lokasi instruksi berikutnya. Organisasi Sistem Komputer 15

16 Instruksi-instruksi program terdiri dari opcode dan field alamat. IR mengekstrak instruksi dari data buffer register hanya bagian opcode-nya saja. Setelah itu control unit mendekode isi IR dan membangkitkan sinyal kontrol yang menghidupkan kegiatan sesuai dengan instruksi tersebut. Organisasi Sistem Komputer 16

17 Data Buffer Register : memisahkan bus data eksternal dengan bus internal CPU. Address Buffer Register : memisahkan bus alamat eksternal dengan bus internal CPU. Dalam beberapa kasus buffer register dapat berupa gerbang penyangga saja. Organisasi Sistem Komputer 17

18 Status register menyimpan word status program yang terdiri dari bit-bit flag dan bit-bit kontrol. Flag diset secara otomatis oleh kejadian tertentu selama operasi aritmatik dan lojik. Bit kontrol diset oleh program agar meng-enable mode-mode operasi CPU. Organisasi Sistem Komputer 18

19 Control Logic Control ROM IR Control Unit Control unit (CU) membangkitkan urutan sinyal yang berasal dari clock. Tipe urutan sinyal tergantung pada opcode dari masukan yang diberikan dari sumber luar ke CPU. Masukan eksternal tersebut dapat merupakan permintaan interupsi pada program (interupt request). Organisasi Sistem Komputer 19

20 Sinyal kontrol internal untuk pengaktifan ALU dan pembukaan/penutupan data path antar register. Sinyal kontrol eksternal ditujukan untuk memori dan I/O. Sinyal ini dikirimkan untuk pengaktifan transfer data atau sebagai tanggapan terhadap interupsi dan permintaan bus. Organisasi Sistem Komputer 20

21 Biasanya CU menggunakan microcoding. Microcoding mengacu pada penggunaan pola biner untuk mengenkode sinyal kontrol pada setiap langkah. Setiap pola menempati satu lokasi read-only memory (ROM) dan disebut microinstruction. Urutan microinstruction disebut microprogram. Organisasi Sistem Komputer 21

22 Internal Bus Clock External Control Ke Memori dan IO External Input Timing Control Logic Control ROM IR Internal Control ABR DBR ALU GPR Stack Pointer Address Bus Data Bus Ke Memori dan IO Power Supply Control Unit Status Register PC/IP Organisasi Sistem Komputer 22

23 Organisasi Sistem Komputer 23

24 Data Bus A0 A1 A2 CPU R/W Address Bus A0 A1 Memory CS A0 A1 CS IO R/W R/W Control Bus Organisasi Sistem Komputer 24

25 Organisasi Sistem Komputer 25

26 Program komputer, atau program saja, adalah urutan instruksi, ditulis untuk melakukan tugas tertentu pada komputer. Program ditulis oleh Programmer menggunakan bahasa pemrograman. Instruksi program dapat dieksekusi oleh CPU apabila berada di RAM. Saat menjalankan program, program dipanggil dari hard disk untuk dimual (load) di RAM Organisasi Sistem Komputer 26

27 Organisasi Sistem Komputer 27

28 CPU bertugas untuk mengeksekusi program yang tersimpan dalam memori utama dengan melakukan: Fetching instruksi dari memori utama Dekode instruksi di Control Unit Eksekusi instruksi di ALU 28

29 Execute 29

30 Store: menyimpan hasil di RAM 30

31 CPU melakukan FETCHING instruksi ke memori yang alamatnya ditunjukkan oleh IP CPU menerima instruksi melalui bus data: Instruksi masuk ke IR Instruksi di-decode oleh decode unit Instruksi dieksekusi oleh ALU (Execute Unit) Hasil eksekusi disimpan di GPR 31

32 32

33 33

34 Kecepatan ini dinyatakan dalam millions instruction per second (MIPS). MIPS ditentukan oleh frekuensi Clock Frekuensi Clock: 4.7 MHz (PC tahun 80-an) 3 GHZ (PC tahun 2000-an) 34

35 T Frek (f) T = 1/f 1 Instruksi (FDE) 5 Hz 0.2 S 0.6 S 5 khz 0.2 ms 0.6 ms 5 MHz 0.2 us 0.6 us 5 GHz 0.2 ns 0.6 ns 35

36 Frek (f) T = 1/f 1 Instruksi (FDE) 5 Hz 0.2 S 0.6 S 5 khz 0.2 ms 0.6 ms 5 MHz 0.2 us 0.6 us 5 GHz 0.2 ns 0.6 ns 36

37 Kecepatan FDE ditentukan oleh frekuensi Clock 37

38 Priyanto Organisasi Sistem Komputer 38