Organisasi & Arsitektur Komputer Org & Ars komp Klasifikasi Ars Komp Repr Data
Organisasi berkaitan dengan fungsi dan desain bagianbagian sistem komputer digital yang menerima, menyimpan dan mengolah informasi. Arsitektur berkaitan dengan hubungan antara unit hardware sebagai perangkat elektronik digital dan unit software.
Mengenal Perangkat Keras Sistem Komputer TG 1 5
Bagian2 dari microprocessor TG 1 6
Hardware/Perangkat Keras Hardware mengacu pada perangkat fisik yg digunakan utk aktifitas2 input, processing, output, dan storage dari sistem computer: Central processing unit (CPU) Primary storage (penyimpan utama) Secondary storage (penyimpan sekunder) Input technologies (teknologi2 input) Output technologies (teknologi2 output) Communication technologies (teknologi komunikasi) TG 1 7
CENTRAL PROCESSING UNIT (CPU) (CPU): melaksanakan komputasi aktual atau olah angka didalam sistem komputer. CPU mrpk microprocessor yg dibuat dari jutaan transistor mikroskopis yg terpadu dalam 1 sirkuit pada silicon wafer (chip). Control unit: Bagian dari CPU yang mengendalikan alir informasi. Arithmetic-logic unit (ALU): Bagian dari CPU yang melaksanakan kalkulasi dan logika pemrograman. Registers: Bagian dari CPU untuk menyimpan data dan sejumlah instruksi yg sangat kecil untuk menyingkat periode waktu. TG 1 8
Perkembangan Microprocessor 2300 transistor 29000 transistor 29000 transistor Intel 4004 th.1969 134000 transistor Intel 8008 th.1972 275000 transistor Intel 8088 th.1981 1,2 juta transistor Intel 386 th.1985 Intel 286 th.1982 Intel 486 th.1989 TG 1 9
Perkembangan Processor lanjutan Intel 586 Thn 1993 Intel P-II Thn 1997 Intel P-III Thn 1999 Intel Pentium-D Thn 2005 Intel P-IV Thn 2000 Intel Pentium-M Thn 2003 Intel Itanium Thn 2006 TG 1 10
Kompleksitas Processor Microprocessor Intel 4004 dengan 2300 transistor Thn 1969 Microprocessor Intel Itanium dengan 330 juta transistor Thn. 2005 TG 1 12
TIPE MICROPROCESSOR Tahun SPEED WORD LENGTH Jumlah Transistor Intel 4004 1969 108 KHz 4-bit 2,300.06 Intel 8008 1972 200 KHz 8-bit 3,500.06 Intel 8080 1974 2 MHz 8-bit 6,000.64 Intel 8086 1978 4.47 MHz 16-bit 29,000.66 Intel 8088 1981 4.47 MHz 16-bit 29,000.75 Intel 80286 1982 12 MHz 16-bit 134,000 2.66 Intel 80386 1985 16-33 MHz 32-bit 275,000 4 Intel 80486 (i486) 1989 20-100 MHz 32-bit 1.2 Million 70 Kapasitas Instruksi (MIPS) Intel 80586 (Pentium) 1993 75-200 MHz 32-bit 3.3 Million 126-203 Intel Pentium Pro 1995 150-200 MHz 32-bit 5.5 Million 300 Intel Pentium MMX 1997 166-233 MHz 32-bit 4.5 Million - Intel Pentium II 1997 233-450 MHz 32-bit 7.5 Million - Intel Pentium III 1999 450-933 MHz 32-bit > 9.5 Million - Intel Itanium Processor 2000 1 GHz 64-bit 15,000,000 1,200 TG 1 13
CPU lanjutan Machine instruction cycle: Siklus pemrosesan komputer, yg menunjukkan jumlah instruksi yang dapat diproses dalam satu detik. Clock speed: kecepatan maksimal sebuah prosesor. yang diukur di dlm megahertz dan gigahertz. Word length: Panjang Bilangan bits (0-an dan 1-an) yg dapat diproses oleh CPU dalam satu satuan waktu. Bus width: Ukuran lebar bus/jalur yang digunakan untuk proses transfer data dan instruksi pada prosesor. TG 1 16
Computer Processing Speed Kecepatan pemrosesan komputer bergantung pada berbagai faktor. Faktor utama : Word length (jumlah bits yg dapat diproses pada suatu waktu oleh microprocessor) Cycle Speed (seberapa cepat pemrosesan data, diukur dlm Megahertz) Data Bus Width (menentukan banyaknya data dapat ditransfer diantara CPU dan memory) Faktor2 lain : RAM (jumlah ketersediaan random access memory) Disk Access Speed (kecepatan membaca data dari hard disk) Code Efficiency (bagaimana kode komputer didisain) TG 1 17
Hukum Moore Kompleksitas mikroprosesor akan meningkat 2 kali lipat (berdasarkan jumlah transistor) setiap 2 tahun, sebagai hasil dari berbagai perubahan berikut ini : Peningkatan miniaturisasi transistor. Pembuatan layout fisik dari komponen-komponen chip yg semakin kompak dan efisien Penggunaan bahan-bahan utk chip yg meningkatkan konduktivitas/daya hantar (aliran) dari kelistrikan. Jumlah instruksi dasar yg diprogram ke dlm chip. TG 1 18
Trend Perkembangan Processor Menurut Hukum Moore yang menunjukkan hubungan jumlah transistor terhadap tahun produksi mikroprosesor TG 1 19
KLASIFIKASI ARSITEKTURAL Ada 3 skema klasifikasi arsitektural sistem komputer, yaitu: 1. Klasifikasi Flynn Didasarkan pada penggandaan alur instruksi dan alur data dalam sistem komputer. 2. Klasifikasi Feng Didasarkan pada pemrosesan paralel dan serial 3. Klasifikasi Händler Didasarkan pada derajat keparalelan dan pipelining dalam berbagai tingkat subsistem.
KLASIFIKASI FLYNN Klasifikasi sistem komputer yang didasarkan pada penggandaan alur instruksi dan alur data diperkenalkan oleh Michael J. Flynn Alur instruksi (instruction stream) adalah urutan instruksi yang dilaksanakan oleh mesin Alur data adalah urutan data yang dipanggil oleh alur instruksi Baik instruksi maupun data diambil dari modul memori Instruksi didecode (diartikan) oleh Control Unit. Alur data mengalir dua arah antara prosesor dan memori.
Ada 4 kategori sistem komputer dalam klasifikasi Flynn: 1. Single Instruction stream Single Data stream (SISD) 2. 2. Single Instruction stream Multiple Data stream (SIMD) 3. Multiple Instruction stream Single Data stream (MISD) 4. Multiple Instruction stream Multiple Data stream (MIMD)
Instruksi dilaksanakan secara berurut tetapi juga boleh overlap dalam tahapan eksekusi (pipeline) Satu alur instruksi didecode untuk alur data tunggal.
Beberapa Processor Unit (Processing Element) disupervisi oleh Control Unit yang sama. Semua Processing Element menerima instruksi yang sama dari control unit tetapi mengeksekusi data yang berbeda dari alur data yang berbeda pula. Subsistem memori berisi modul-modul memori. Processor vektor dan processor array termasuk dalam kategori ini.
Sejumlah PU, masing-masing menerima instruksi yang berbeda dan mengoperasikan data yang sama. Output salah satu prosesor menjadi input bagi prosesor berikutnya. Struktur komputer ini tidak praktis, sehingga tidak ada komputer yang menggunakannya.
Sejumlah prosesor secara simultan mengeksekusi rangkaian instruksi yang berbeda pada kumpulan data yang berbeda pula. MIMD dapat berupa multiprosesor dengan memori yang dapat digunakan bersama (shared memory) atau multikomputer dengan memori yang terdistribusi.
Hirarki Processor Parallel
Multiprosesor : MIMD dengan memori yang dapat digunakan bersama, semua prosesornya memiliki akses ke pool memori utama. Multikomputer : MIMD dengan memori terdistribusi, setiap prosesornya memiliki memori khusus sendiri. Motivasi pembuatan organisasi multikomputer adalah untuk mengatasi keterbatasan skala multiprosesor. Karena prosesor-prosesor multikomputer harus berkomunikasi, maka elemen penting perancangan multikomputer adalah jaringan interkoneksi yang harus dapat beroperasi seefisien mungkin.
KLASIFIKASI FENG Tse Yun Feng mengusulkan pembagian klasifikasi arsitektur komputer berdasarkan derajat keparalelan (degree of parallelism). Yaitu Jumlah bit maksimum yang dapat diproses dalam satu satuan waktu. Derajat keparalelan rata-rata (Pa) adalah : Bila Pi adalah jumlah bit yang dapat diproses dalam siklus prosesor ke i (atau periode clock ke i), Siklus prosesor (T) dinyatakan oleh i = 1,2,3,..., T
Laju utilisasi (utilization rate) (μ) sistem komputer dalam siklus T adalah : dimana P : derajat keparalelan maksimum Jika daya komputasi prosesor dipakai penuh, maka Pi = P untuk semua i dan μ = 1 untuk 100% utilisasi. Laju utilisasi bergantung pada program aplikasi yang dieksekusi.
Feng mengklasifikasi sistem komputer juga menggunakan parameter panjang word n, panjang bit slice m. Bit-slice adalah string of bits, yaitu satu dari setiap word pada posisi bit vertikal yang sama. Misal : TI-ASC mempunyai word length = 64 dan arithmatic pipeline = 4. Setiap pipe mempunyai 8 pipeline stage. Maka setiap bit-slice dalam keempat pipe mempunyai 8 x 4 = 32 bit. Dalam klasifikasi Feng, sistem komputer TI-ASC digambarkan sebagai (64,32)
Derajat keparalelan maksimum dari suatu sistem komputer C, yaitu P(C), digambarkan oleh perkalian antara word length n dan bit slice length m P(C) = n. m
Ada 4 tipe Metode Pemrosesan : Word Serial and Bit Serial (WSBS) Word Paralel and Bit Setial (WPBS) Word Serial and Bit Paralel (WSBP) Word Paralel and Bit Paralel (WPBP)
WSBS disebut Bit serial procesing karena satu bit (n=m=1) diproses pada satu satuan waktu. Proses : lambat Komputer generasi pertama WPBS (n=1, m>1) disebut BIS procesing ( Bit Slice Procesing) karena sejumlah m bit slice diproses pada satu satuan waktu. WSBP (n>1, m=1) disebut Word slice processing karena satu word pada n bit diproses pada satu satuan waktu. Ditetapkan pada kebanyakan komputer sekarang. WPBP (n>1, m>1) disebut Fully Paralel Processing (Paralell Processing) disini array dari n,m bits diproses pada satu satuan waktu. Proses : paling cepat.
Next» Konsep Dasar Rangkaian Hardware Komputer Melalui Aljabar Boolean
Organisasi Komputer Mendeskripsikan fungsi dan desain berbagai unit komputer digital yang menyimpan dan mengolah informasi. Modul ini juga berkaitan dengan unit komputer yang menerima informasi dari sumber eksternal dan mengirimkan hasil terkomputasi ke destinasi eksternal. Kebanyakan materi dalam modul ini ditujukan untuk hardware komputer dan arsitektur komputer. Hardware komputer terdiri dari sirkuit elektronik, display, media penyimpanan magnetik dan optik, perangkat elektromekanik, dan fasilitas komunikasi.
Arsitektur komputer meliputi spesifikasi sekumpulan instruksi dan unit hardware yang melaksanakan instruksi tersebut. Dalam modul ini dibahas pula banyak aspek pemrograman dan komponen software dalam sistem komputer. Sangatlah penting mempertimbangkan aspek hardware dan software pada desain berbagai komponen komputer guna mencapai pemahaman yang baik pada suatu sistem komputer.