Universitas Mercu Buana Yogyakarta

Transkripsi

1 P3 Sejarah, Evolusi dan Kinerja Komputer Universitas Mercu Buana Yogyakarta A. Sidiq P. 1

2 The First Generation : Vacuum Tubes (Tabung hampa udara) 2

3 ENIAC (Electronic Numerical Integrator And Computer) Dirancang dan dikembangkan oleh Eckert dan Mauchly di University of Pennsylvania BRL (Army s Ballistics Research Laboratoty) riset peluru kendali Penentuan table jarak dan lintasan peluru kendali untuk sejata baru. Started 1943 Finished 1946 Sangat terlambat untuk digunakan dalam peperangan Used until

4 Decimal (not binary) 20 accumulators of 10 digits Programmed manually by switches Mesin sangat besar : 18,000 vacuum tubes 30 tons 15,000 square feet (m²) 140 kw power consumption Dibanding dengan komputer lain : 5,000 additions per second 4

5 von Neumann/Turing Concept : Stored Program concept Main memory, storing programs and data ALU,operating on binary data Control unit, interpreting instructions from memory and executing I/O, equipment operated by control unit Princeton Institute for Advanced Studies IAS (Computer of Institute for Advanced Studies). Completed

6 Ahli matematika : konsultan pembuatan ENIAC 1945 memperbaiki kelemahan ENIAC : EDVAC EDVAC (Electronic Discrete Variable Computer) 1946 dipublikasikan Dikenal : Komputer IAS (Computer of Institute for Advanced Studies). 6

7 Structure of von Neumann machine 7

8 IAS 1000 x 40 bit words Binary number 2 x 20 bit instructions Set of registers (storage in CPU) Memory Buffer Register Memory Address Register Instruction Register Instruction Buffer Register Program Counter Accumulator Multiplier Quotient 8

9 IAS Memory Format OP code Address OP code Address Left instruction Right instruction 9 SQ dnd_07june07@live.com

10 Structure of IAS 10 SQ

11 ALU - IAS (Computer of Institute for Advanced Studies) Memory Buffer Register (MBR), berisi sebuah word yang akan disimpan di dalam memori atau digunakan untuk menerima word dari memori. Memory Address Register (MAR), untuk menentukan alamat word di memori untuk dituliskan dari MBR atau dibaca oleh MBR. Instruction Register (IR), berisi instruksi 8 bit kode operasi yang akan dieksekusi. Instruction Buffer Register (IBR), digunakan untuk penyimpanan sementara instruksi sebelah kanan word di dalam memori. Program Counter (PC), berisi alamat pasangan instruksi berikutnya yang akan diambil dari memori. 11

12 Accumulator (AC) & Multiplier Quotient (MQ), digunakan untuk penyimpanan sementara operand dan hasil ALU. Misalnya, hasil perkalian 2 buah bilangan 40 bit adalah sebuah bilangan 80 bit; 40 bit yang paling berarti (most significant bit) disimpan dalam AC dan 40 bit lainnya (least significant bit) disimpan dalam MQ. IAS beroperasi secara berulang membentuk siklus instruksi. Komputer IAS memiliki 21 instruksi, yang dapat dikelompokkan seperti berikut ini : Data tranfer, memindahkan data di antara memori dengan register register ALU atau antara dua register ALU sendiri. Unconditional branch, perintah perintah eksekusi percabangan tanpa syarat tertentu. 12

13 Conditional branch, perintah perintah eksekusi percabangan yang memerlukan syarat tertentu agar dihasilkan suatu nilai dari percabangan tersebut. Arithmetic, kumpulan operasi operasi yang dibentuk oleh ALU. Address Modify, instruksi instruksi yang memungkinkan pengubahan alamat saat di komputasi sehingga memungkinkan fleksibilitas alamat yang tinggi pada program 13

14 Commercial Computers 1947 Eckert-Mauchly mendirikan Eckert-Mauchly Computer Corporation Tahun 1950 merupakan kelahiran industri komputer (Sperry & IBM) yang mendominasi pasar. UNIVAC I (Universal Automatic Computer) Pada tahun 1950 kemudian menjadi biro perhitungan sensus di USA Menjadi bagian dari Sperry-Rand Corporation 14

15 Akhir tahun UNIVAC II Faster More memory 15

16 IBM Punched-card processing equipment series IBM s first stored program computer Scientific calculations series Business applications Lead to 700/7000 series 16

17 The Second Generation : Transistors 17

18 Transistors Replaced vacuum tubes Smaller Cheaper Less heat dissipation Solid State device Made from Silicon (Sand) Invented 1947 at Bell Labs William Shockley et al. 18

19 IBM 7094 Configuration 19

20 Transistor Based Computers Second generation machines NCR & RCA produced small transistor machines IBM 7000 DEC Produced PDP-1 20

21 The Third Generation : Integrated Circuit (Rangkaian terpadu) 21

22 Microelectronics Literally - small electronics Komputer terbentuk dari kumpulan gate, kumpulan memori dan interkoneksinya Dapat dibuat dengan semikonduktor Contoh : silicon wafer (wafer silikon) 22

23 Generations of Computer Vacuum tube Transistor Small scale integration on Up to 100 devices on a chip Medium scale integration - to ,000 devices on a chip Large scale integration , ,000 devices on a chip Very large scale integration , ,000,000 devices on a chip Ultra large scale integration Over 100,000,000 devices on a chip 23 SQ dnd_07june07@live.com

24 Moore s Law Kepadatan komponen dalam sebuah chip meningkat Ditemukan : Gordon Moore - cofounder of Intel Jumlah transistor dalam chip menjadi dua kali lipat tiap tahun Sejak 1970 perkembangan agak lambat Jumlah transitor menjadi 2 kali dalam sebuah chip berkembang tiap 18 bulan 24

25 Konsekuensi hukum moore : Harga dari chip rata-rata tetap/tidak berubah Higher packing density berarti jalur elektronik lebih pendek, meningkatkan kecepatan operasi Ukuran yang lebih kecil meningkatkan flexebilitas Mengurangi daya dan pendinginan Beberapa Interkoneksi meningkatkan reliabilitas 25

26 26

27 Growth in CPU Transistor Count 27

28 IBM 360 series 1964 Replaced (& not compatible with) 7000 series First planned family of computers Set Instruksi Sama/Identik, dalam kelompok komputer ini berbagai model yang dikeluarkan menggunakan set instruksi yang sama sehingga mendukung kompabilitas sistem maupun perangkat kerasnya. Sistem Operasi Sama/Identik, ini merupakan fitur yang menguntungkan konsumen sehingga apabila kebutuhan menuntut penggantian komputer tidak kesulitan dalam sistem operasinya karena sama. 28

29 Kecepatan meningkat, model model yang ditawarkan mulai dari kecepatan rendah sampai kecepatan tinggi untuk penggunaan yang dapat disesuaikan konsumen sendiri. Kapasitas memori lebih besar, semakin tinggi modelnya maka semakin besar memori yang dipakai. Jumlah port I/O meningkat, semakin tinggi modelnya maka jumlah port I/O semakin banyak. Harga yang meningkat, semakin tinggi modelnya maka harganya semakin mahal. 29

30 DEC PDP Minicomputer pertama kali Tidak memerlukan air conditioned room Embedded applications & OEM Arsitektur PDP-8 sangat berbeda dengan IBM terutama bagian sistem bus. Pada komputer ini menggunakan omnibus system Sistem ini terdiri atas 96 buah lintasan sinyal yang terpisah, yang digunakan untuk membawa sinyal-sinyal kontrol, alamat maupun data Arsitektur bus seperti PDP-8 ini nantinya digunakan oleh komputer komputer modern 30

31 DEC - PDP-8 Bus Structure 31

32 Later Generation 32

33 Semiconductor Memory 1970 Fairchild Size of a single core i.e. 1 bit of magnetic core storage Holds 256 bits Non-destructive read Much faster than core Capacity approximately doubles each year 33

34 INTEL 34

35 Intel First microprocessor All CPU components on a single chip 4 bit Followed in 1972 by bit Both designed for specific applications Intel s first general purpose microprocessor 35 SQ SQ dnd_07june07@live.com

36 Speeding it up Pipelining On board cache On board L1 & L2 cache Branch prediction Data flow analysis Speculative execution 36 SQ SQ dnd_07june07@live.com

37 Performance Balance Processor speed increased Memory capacity increased Memory speed lags behind processor speed 37 SQ SQ dnd_07june07@live.com

38 Login and Memory Performance Gap 38 SQ SQ dnd_07june07@live.com

39 Solutions Meningkatkan jumlah bits yang diterima tiap proses Make DRAM wider rather than deeper Mengubah DRAM interface Cache Mengurangi frekuensi dari akses memori More complex cache and cache on chip Meningkatkan interconnection bandwidth High speed buses Hierarchy of buses 39 SQ SQ dnd_07june07@live.com

40 I/O Devices Peripherals with intensive I/O demands Large data throughput demands Processors can handle this Problem moving data Solutions: Caching Buffering Higher-speed interconnection buses More elaborate bus structures Multiple-processor configurations 40 SQ SQ dnd_07june07@live.com

41 Typical I/O Device Data Rates 41 SQ SQ dnd_07june07@live.com

42 Key is Balance Processor components Main memory I/O devices Interconnection structures 42 SQ SQ dnd_07june07@live.com

43 Pentium Evolution 8080 : Tahun 1972 Mikroprosesor pertama keluaran Intel dengan mesin 8 bit dan bus data ke memori juga 8 bit Jumlah instruksinya 66 instruksi dengan kemampuan pengalamatan 16KB Used in first personal computer Altair 8086 : Tahun 1974 Much more powerful Mikroprosesor 16 bit dengan teknologi cache instruksi Jumlah instruksi mencapai 111 dan kemampuan pengalamatan ke memori 64KB 8088 (8 bit external bus) used in first IBM PC : Tahun Mb memory addressable Up from 1 Mb 43 SQ SQ dnd_07june07@live.com

44 80386 : Tahun bit Support for multitasking : Tahun 1989 Kemajuannya pada teknologi cache memori dan pipelining instruksi Sudah dilengkapi dengan math co-processor Pentium : Tahun 1993 Menggunakan teknologi superscalar (yang memungkinkan eksekusi instruksi secara paralel) 44 SQ SQ dnd_07june07@live.com

45 Pentium Pro : Tahun 1995 Peningkatan organisasi superscalar untuk proses paralel Penggunaan sistem prediksi register renaming cabang Data flow analysis Speculative execution Pentium 2 Tahun 1997 MMX technology Graphics, video & audio processing Mulai Pentium 2 telah menggunakan teknologi RISC Pentium 3 Additional floating point instructions for 3D graphics 45 SQ SQ dnd_07june07@live.com

46 Pentium 4 : Note Arabic rather than Roman numerals Kemampuan Floating point dan multimedia semakin canggih Itanium : 64 bit Kemampuan 2 unit floating point, 4 unit integer, 3 unit pencabangan, internet streaming, 128 interger register Itanium 2 : Hardware enhancements to increase speed See Intel web pages for detailed information on processors 46 SQ SQ dnd_07june07@live.com

47 POWER PC 47

48 PowerPC Proyek sistem RISC diawali tahun 1975 oleh IBM pada komputer muni seri 801. Seri pertama ini hanyalah prototipe, seri komersialnya adalah PC RT yang dikenalkan tahun Tahun 1990 IBM mengeluarkan generasi berikutnya yaitu IBM RISC System/6000 yang merupakan mesin RISC superskalar workstation. Setelah ini arsitektur IBM lebih dikenal sebagai arsitektur POWER 48 SQ SQ dnd_07june07@live.com

49 IBM menjalin kerja sama dengan Motorola menghasilkan mikroprosesor seri 6800 Apple menggunakan keping Motorola dalam Macintoshnya. Saat ini terdapat 4 kelompok PowerPC 49 SQ SQ dnd_07june07@live.com

50 PowerPC Family 601 : 603 : Mesin dengan arsitektur 32 bit Merupakan produksi masal arsitektur PowerPC 32 bit Merupakan komputer desktop dan komputer portabel Sama dengan seri : Lebih murah untuk keperluan efisien 32 bit Seri komputer PowerPC untuk komputer low-end server dan komputer desktop 50 SQ SQ dnd_07june07@live.com

51 620 : 64 bit Ditujukan untuk penggunaan high-end server 740/750 : G4 : Also known as G3 L2 cache Seperti seri 750 G5 : Increases parallelism and internal speed 64 bit organization Improvements in parallelism and internal speed 51 SQ SQ dnd_07june07@live.com

52 Conclusion 52

53 Conclusion Sejarah singkat komputer dimulai dari : 53 The first generation : Vacuum tubes ENIAC, Von Neumann, IAS, Commercial computer (UNIVAC I, UNIVAC II, IBM 701, IBM 702, IBM 700/7000) The second generation : Transistor IBM 7094 PDP 1 The third generation : Integrated circuit IBM 360 PDP 8 Later generation : semi conductor SQ SQ dnd_07june07@live.com

54 Kinerja sebuah sistem komputer merupakan hasil proses dari seluruh komponen komputer, yang melibatkan CPU, main memory, secondary memory, bus, peripheral. Pentium Intel mampu mendominasi pasaran dan secara teknologi menggunakan rancangan CISC (complex instruction set computers) dalam arsitekturnya. PowerPC merupakan kelompok komputer yang menerapkan teknologi RISC (reduced instruction set computers). 54 SQ SQ dnd_07june07@live.com

55 Internet Resources Search for the Intel Museum Charles Babbage Institute PowerPC Intel Developer Home 55