Organisasi dan Arsitektur Komputer

Transkripsi

1 Organisasi dan Arsitektur Komputer (William Stallings) Pengantar Kuliah

2 Evaluasi Tugas : 15% Kuis : 15% Ujian tengah semester: 25% Ujian akhir semester: 30%

3 Referensi V. Carl Hamacher, dkk. Computer Organization. Edisi ke-5. McGraw-Hill, William Stalling, Computer Organization & Architecture, Prentice Hall, 2000

4 4 Pengantar Komputer sebagai sebuah sistem yang berhirarki Komputer dapat dianggap sebagai struktur sejumlah komponen beserta fungsinya yang dijelaskan sebagai fungsi kolektif struktur dan fungsi internalnya.

5 5 Arsitekture & Organisasi Arsitekture komputer berkaitan dengan atribute-atribute yang nampak bagi programmer Set Instruksi, jumlah bit yang digunakan untuk penyajian data, mekanisme I/O, teknik pengalamantan (addressing techniques). Contoh: apakah tersedia instruksi untuk perkalian? Organisasi komputer berkaitan dengan unit-unit operasional dan interkoneksinya yang merealisasikan spesifikasi arsitektural Control signals, interfaces, memory technology. Contoh: Apakah instruksi perkalian diimplementasikan secara hardware, ataukah dikerjakan dengan penambahan secara berulang?

6 6 Arsitektur & Organisasi Arsitektur sama, organisasi dapat berbeda Arsitektur bertahan lama, organisasi menyesuaikan perkembangan teknologi Semua Intel famili x86 memiliki arsitektur dasar yang sama Famili IBM System/370 memiliki arsitektur dasar yang sama Organisasi antar versi memiliki perbedaan

7 7 Strukture & Fungsi Strukture adalah bagaimana masing-masing komponen saling berhubungan satu sama lain Fungsi merupakan operasi dari masing-masing komponen sebagai bagian dari struktur FUNGSI Semua komputer memiliki 4 fungsi: Pengolahan data - Data processing Penyimpanan data - Data storage Pemindahan data - Data movement Kendali - Control

8 8 Fungsi Komputer dilihat dari sudut pandang Fungsi. Data Storage Facility Data Movement Apparatus Control Mechanism Data Processing Facility

9 9 Fungsi Pemindahan data Contoh: dari keyboard ke layar monitor Data Storage Facility Data Movement Apparatus Control Mechanism Data Processing Facility

10 10 Fungsi Penyimpanan data Contoh: download dari internet Data Storage Facility Data Movement Apparatus Control Mechanism Data Processing Facility

11 11 Fungsi Pengolahan data Contoh: updating bank statement Data Storage Facility Data Movement Apparatus Control Mechanism Data Processing Facility

12 12 Fungsi Pengolahan data Contoh: pencetakan bank statement Data Storage Facility Data Movement Apparatus Control Mechanism Data Processing Facility

13 13 Strukture Komputer - Top Level Peripherals Computer Central Processing Unit Main Memory Computer Systems Interconnection Communication lines Input Output

14 14 Strukture CPU CPU I/O Computer System Bus Memory CPU Registers Internal CPU Interconnection Arithmetic and Login Unit Control Unit

15 15 Strukture - Control Unit Control Unit ALU CPU Internal Bus Registers Control Unit Sequencing Logic Register & Decoders Control Memory

16 Organisasi dan Arsitektur Komputer (William Stallings) Evolusi dan Kinerja Komputer

17 ENIAC Electronic Numerical Integrator And Computer Eckert and Mauchly University of Pennsylvania Mulai dibuat 1943 Selesai 1946 Terlambat untuk digunakan dlm PD-II Dipakai sampai 1955

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

19 19 von Neumann/Turing Konsep: Stored Program Computer Main memory: menyimpan program dan data ALU: mengerjakan operasi data biner Control unit: interpretasi instruksi dari memory dan meng-eksekusi Peratan Input/output dikendailkan oleh control unit Princeton Institute for Advanced Studies IAS Selesai dibuat 1952

20 20 Structure Mesin von Nuemann Arithmetic and Logic Unit Input Output Equipment Main Memory Program Control Unit

21 21 IAS - details Kapasitas memori: 1000 x 40 bit words Menggunakan sistem bilangan Biner Panjang instruksi 20 bit ( 1 word = 2 instruksi ) Register-register dalam CPU MBR (Memory Buffer Register) MAR (Memory Address Register) IR (Instruction Register) IBR (Instruction Buffer Register) PC (Program Counter) AC (Accumulator) MQ (Multiplier Quotient)

22 22 Structure detail IAS Central Processing Unit Arithmetic and Logic Unit Accumulator MQ Arithmetic & Logic Circuits Input Output Equipment MBR Program Control Unit Instructions & Data Main Memory IBR IR PC Control Circuits MAR Address

23 23 Komputer Komersial Eckert-Mauchly Computer Corporation UNIVAC I (Universal Automatic Computer) Untuk kalkulasi sensus 1950 oleh US Bureau of Census Menjadi divisi dari Sperry-Rand Corporation UNIVAC II dipasarkan akhir th an Lebih cepat Kapasitas memori lebih besar

24 24 IBM Pabrik peralatan Punched-card 1953 IBM-701 Komputer pertama IBM (stored program computer) Untuk keperluan aplikasi Scientific 1955 IBM- 702 Untuk applikasi bisnis Merupakan awal dari seri 700/7000 yang membuat IBM menjadi pabrik komputer yang dominan

25 25 Transistor Menggantikan vacuum tubes Lebih kecil Merupakan komponen Solid State Dibuat dari Silicon (Sand) Ditemukan pada th 1947 di laboratorium Bell Oleh William Shockley dkk.

26 26 Komputer berbasistransistor Mesin generasi II NCR & RCA menghasilkan small transistor machines IBM 7000

27 27 Microelectronics Secara harafiah berarti electronika kecil Sebuah computer dibuat dari gerbang logika (gate), sel memori dan interkoneksi Sejumlah gate dikemas dalam satu keping semikonduktor silicon wafer

28 28 Generasi Komputer : Vacuum tube : Transistor : SSI - Small scale integration Up to 100 devices on a chip 1971 : MSI - Medium scale integration ( 100-3,000 devices on a chip : LSI - Large scale integration 3, ,000 devices on a chip : VLSI - Very large scale integration 100, ,000,000 devices on a chip Ultra large scale integration Over 100,000,000 devices on a chip

29 29 Moore s Law Gordon Moore - cofounder of Intel Meningkatkan kerapatan komponen dalam chip Jumlah transistors/chip meningkat 2 x lipat per tahun Sejak 1970 pengembangan agak lambat Jumlah transistors 2 x lipat setiap 18 bulan Harga suatu chip tetap / hampir tidak berubah Kerapatan tinggi berarti jalur pendek, menghasilkan kinerja yang meningkat Ukuran semakin kecil, flexibilitas meningkat Daya listrik lebih hemat, panas menurun Sambungan sedikit berarti semakin handal / reliable

30 Jumlah Transistor dalam CPU 30

31 31 IBM seri Pengganti seri 7000 (tidak kompatibel) Rancangan awal suatu keluarga komputer Memiliki set instruksi yang sama atau identik Menggunakan O/S yang sama atau identik Kecepatan meningkat Jumlah I/O ports bertambah (i.e. terminal tambah banyak) Kapasitas memori bertambah Harga meningkat

32 32 DEC PDP Minicomputer pertama Tidak mengharuskan ruangan ber-ac Ukurannya kecil Harga $16,000 $100k+ untuk IBM 360 Embedded applications & OEM Menggunakan BUS STRUCTURE

33 33 Struktur Bus pada DEC - PDP-8 Console Controller CPU Main Memory I/O Module I/O Module OMNIBUS

34 34 Memori Semiconductor 1970 Ukuran kecil ( sebesar 1 sel core memory) Dapat menyimpan 256 bits Lebih cepat dari core memory Kapasitas meningkat 2 x lipat setiap tahun

35 35 Intel Microprocessor pertama, CPU dalam 1 chip, 4 bit bit, Digunakan untuk aplikasi khusus Microprocessor general purpose yang pertama dari Intel ,

36 36 Meningkatkan kecepatan Pipelining On board cache On board L1 & L2 cache Branch prediction Data flow analysis Speculative execution

37 37 Internet Resources Search for the Intel Museum Charles Babbage Institute PowerPC Intel Developer Home

38 Terima Kasih 38