Arsitektur dan Perangkat Keras Komputer

Transkripsi

1 Arsitektur dan Perangkat Keras Komputer Konsep Sistem Informasi (TKE132206) Program Studi Teknik Elektro, Unsoed Iwan Setiawan <stwn at unsoed.ac.id> 1/65

2 Teknologi Informasi vs. Sistem Informasi

3 Teknologi Informasi vs. Sistem Informasi Teknologi Informasi berkaitan dengan pemanfaatan teknologi komputer dan jaringan untuk mengolah informasi di dalam sebuah organisasi Mengolah informasi: membuat, menyimpan, mengambil, mengubah, dan menyebarluaskan informasi Sistem Informasi berkaitan dengan kombinasi antara manusia, teknologi komputer dan jaringan, sumber daya/data, kebijakan serta prosedur untuk pengolahan informasi di dalam sebuah organisasi 3/65

4 Komputer

5 Komputer Komputer saat ini sangat berperan dalam hidup manusia 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 dan Beekman (2008) 5/65

6 Jenis Komputer

7 Jenis Komputer (1) Destop: umumnya digunakan oleh satu orang pengguna. Aplikasi yang dapat digunakan: akuntansi, perkantoran, gim, multimedia Workstation: komputer destop yang memiliki daya komputasi yang relatif besar. Biasanya digunakan untuk aplikasi teknik dan sains. CAD/CAM Tertanam/embedded: komputer yang didesain khusus untuk melakukan satu atau dua pekerjaan spesifik Alat rumah tangga, pengendali suhu, pemantau kesehatan, keamanan rumah, navigasi, multimedia, komunikasi, transportasi, dll. Perangkat lunak/firmware tersimpan di dalam ROM Fitur waktu-nyata/real-time. Hard real-time dan soft real-time 7/65

8 Jenis Komputer (2) Portabel: laptop dan ponsel cerdas Server: menyediakan layanan dan sumber daya melalui jaringan Mainframe: digunakan oleh organisasi besar, untuk pekerjaan dengan komputasi dan kebutuhan sumber daya yang besar, timesharing/multi-user, transaksi Superkomputer: digunakan oleh para pengguna yang membutuhkan akses komputer yang (sangat) powerful dan cepat Penelitian, prakiraan cuaca, simulasi, sensus, dll. 8/65

9 Sistem Komputer

10 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 10/65

11 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 Patt dan Patel (2002) C O N T R O L U N IT P C IR 11/65

12 Arsitektur Von Neumann (3) Kapooht, CC By-SA, 12/65

13 Arsitektur Von Neumann (4) Booyabazooka, CC By-SA, 13/65

14 Elemen Sistem Komputer Stallings (2011) 14/65

15 Prosesor Mengendalikan operasi komputer dan menjalankan fungsi pemrosesan data Disebut sebagai Central Processing Unit (CPU), pada sistem komputer dengan prosesor tunggal/uniprosesor Register 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 15/65

16 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 16/65

17 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 17/65

18 Bus Sistem Menyediakan jalur komunikasi antar komponen di dalam sebuah sistem komputer Tanenbaum (2009) 18/65

19 Bus Sistem Menyediakan jalur komunikasi antar komponen di dalam sebuah sistem komputer Tanenbaum (2009) Aku sudah jarang dipakai :( 19/65

20 Bus Sistem Menyediakan jalur komunikasi antar komponen di dalam sebuah sistem komputer Mari sini.. Pindah ke USB ah.. Aku sudah jarang dipakai :( Aku juga! Aku juga! Tanenbaum (2009) 20/65

21 Komponen Komputer: Top-level View Stallings (2011) 21/65

22 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 22/65

23 Cip Quad-core dengan Cache L1/L2 Tanenbaum (2009) 23/65

24 Organisasi SMP Stallings (2011) 24/65

25 Komputer Multiinti/Multicore Dikenal dengan cip multiprosesor Mengkombinasikan dua atau lebih prosesor (inti/core) pada sebuah potongan silikon (die) Setiap inti memiliki semua komponen yang ada pada sebuah prosesor tersendiri/independen Register, ALU, pipeline hardware, unit kendali, instruksi L1, cache data Cip multiinti menyediakan cache L2, dan pada beberapa tipe prosesor terdapat cache L3 25/65

26 Intel Core i7 (1) Stallings, /65

27 Intel Core i7 (2) Stallings (2011) 27/65

28 Server Asus (1) Rendy Maulana, 28/65

29 Server Asus (2) Rendy Maulana, 29/65

30 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 30/65

31 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 31/65

32 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 32/65

33 Personal Computer (PC)

34

35 PC Gustavb, CC By-SA, 35/65

36 PC HereToHelp, CC By-SA, 36/65

37 Motherboard (1) Jonathan Zander, CC By, 37/65

38 Motherboard (2) Mike Babcock, CC By, 38/65

39 Moxfyre, CC By-SA, Motherboard (3) 39/65

40 Server

41 Server Web: Dell PowerEdge 850 Rodzilla, CC By-SA, 41/65

42 Google: Ultra II/Dual 200 MHz/256 MB 42/65

43 Google: 10 Buah Diska 9GB SCSI 43/65

44 Google (~1996) 44/65

45 Steve Jurvetson, CC By,

46 Google (2009) 46/65

47 Google (2009) 47/65

48

49 Facebook (2011) 49/65

50 Facebook (2011) 50/65

51 Facebook (2011) 51/65

52 Facebook (2012) 52/65

53 ht tp :// ar s te ch ni ca.c om /in fo rm at io nte ch no lo gy /2 01 3/ 02 / wh one ed s -h pa nd -d el l-f a ce bo ok -n o wde sig n sal l-i ts -o wn -s er v er s/ Facebook (2013) 53/65

54

55

56 Single-Board Computer

57 Raspberry Pi 2 Multicherry, CC By-SA, 57/65

58 Raspberry Pi 2 Efa2, CC By-SA, 58/65

59 Single-Board Computer (SBC) Cubieboard BeagleBone Black Banana Pi Intel Galileo... 59/65

60 Novena 60/65

61 Novena ht upp rowds c / :/ s tp / ko ly.com ptop en-la p o a ov en sagi/n 61/65

62 eras -cam e-38 k a ine/m agaz om/m.c e ezin /mak -av -and top/ e-lap ourc s n e n-op ing-a /build

63 Raspberry Pi: Cluster Computing 63/65

64

65 Daftar Bacaan A.S. Tanenbaum, Modern Operating Systems, 3rd ed. Prentice Hall, G. Beekman dan B. Beekman, Digital Planet: Tommorow s Technology and You, 8th ed., salindia presentasi. Prentice Hall, W. Stallings, Operating Systems: Internals and Design Principles, 7th ed. Prentice Hall, W. Stallings, Operating Systems: Internals and Design Principles, 7th ed., salindia presentasi. Prentice Hall, Y.N. Patt dan S.J. Patel, The Von Neumann Model, di Introduction to Computing Systems: From Bits and Gates to C and Beyond, 2nd ed., salindia presentasi oleh G.T. Byrd. Mc-GrawHill, /65