widget UG

"
Banner Link Gunadarma
".

Selasa, 11 Desember 2012

Organisasi & Arsitektur Komputer



CPU
CPU adalah singkatan dari Central Processing Unit merupakan perangkat keras komputer yang juga disebut sebagai Unit Pengolah Pusat (UPP) pada komputer. 

Fungsi CPU

Adapun fungsi utama CPU adalah melakukan berbagai operasi, termasuk operasi aritmatika dan logika terhadap data yang datang dari memori atau informasi yang dimasukkan melalui perangkat keras, seperti papan ketik (Keyboard), pemindai, tuas kontrol, maupun tetikus. Intinya ialah CPU ini berfungsi untuk menjalankan program-program yang disimpan di memori utama.

Cara Kerja CPU

Saat data dan/atau instruksi dimasukkan ke processing-devices, pertama sekali diletakkan di RAM (melalui Input-storage), apabila berbentuk instruksi ditampung oleh Control Unit di Program-storage, namun apabila berbentuk data ditampung di Working-storage). Jika register siap untuk menerima pengerjaan eksekusi, maka Control Unit akan mengambil instruksi dari Program-storage untuk ditampungkan ke Instruction Register, sedangkan alamat memori yang berisikan instruksi tersebut ditampung di Program Counter. Sedangkan data diambil oleh Control Unit dari Working-storage untuk ditampung di General-purpose register (dalam hal ini di Operand-register). Jika berdasar instruksi pengerjaan yang dilakukan adalah arithmatika dan logika, maka ALU akan mengambil alih operasi untuk mengerjakan berdasar instruksi yang ditetapkan. Hasilnya ditampung di Accumulator. Apabila hasil pengolahan telah selesai, maka Control Unit akan mengambil hasil pengolahan di Accumulator untuk ditampung kembali ke Working-storage. Jika pengerjaan keseluruhan telah selesai, maka Control Unit akan menjemput hasil pengolahan dari Working-storage untuk ditampung ke Output-storage. Lalu selanjutnya dari Output-storage, hasil pengolahan akan ditampilkan ke output-devices.

pada CPU terdapat Input, Output, system interkoneksi dan memory merupakan bagian dari komputer untuk menerima, menyimpan data maupun mengeluarkan/menampilkan data setelah diproses oleh Processor , yaitu :
  1. INPUT (Masukan)
Adalah perangkat keras komputer yang berfungsi sebagai alat untuk memasukan data atau perintah ke dalam komputer yang berupa signal input atau maintenance input. Di dalam sistem komputer, signal input berupa data yang dimasukkan ke dalam sistem komputer, sedangkan maintenance input berupa program yang digunakan untuk mengolah data yang dimasukkan. 

Jadi Fungsi dari Perangkat input ini adalah sebagai media untuk memasukkan data dari luar ke dalam suatu memori dan processor untuk diolah guna menghasilkan informasi yang diperlukan.

  1. OUTPUT (Keluaran)
Adalah perangkat keras komputer yang berfungsi untuk menampilkan keluaran sebagai hasil pengolahan data. Keluaran dapat berupa hard-copy (ke kertas), soft-copy (ke monitor), ataupun berupa suara.

Output yang dihasilkan dari pemroses dapat digolongkan menjadi empat bentuk, yaitu tulisan (huruf, angka, simbol khusus), image (dalam bentuk grafik atau gambar), suara, dan bentuk lain yang dapat dibaca oleh mesin (machine-readable form). Tiga golongan pertama adalah output yang dapat digunakan langsung oleh manusia, sedangkan golongan terakhir biasanya digunakan sebagai input untuk proses selanjutnya dari komputer.

  1. SYSTEM INTERCONNECTION
Adalah sistem koneksi dan bus yang menghubungkan komponen internal CPU, yaitu ALU, unit kontrol dan register-register dan juga dengan bus-bus eksternal CPU yang menghubungkan dengan sistem lainnya, seperti memori utama, piranti masukan /keluaran. Sampai  saat  ini  terjadi  perkembangan  struktur  interkoneksi,  namun  yang  banyak digunakan saat ini adalah sistem bus. Sistem bus ada yang digunakan secara tunggal dan ada secara jamak, tergantung karakteristik sistemnya.

Sistem bus adalah penghubung bagi keseluruhan komponen komputer dalam menjalankan tugasnya. Transfer data antar komponen komputer sangatlah mendominasi kerja suatu komputer. Data atau program yang tersimpan dalam memori dapat diakses dan dieksekusi CPU melalui perantara bus, begitu juga kita dapat melihat hasil eksekusi melalui monitor juga menggunakan sistem bus.

  1. MEMORY UTAMA
Merupakan media penyimpanan dalam bentuk array yang disusun word atau byte, kapasitas daya simpannya bisa jutaan susunan. Setiap word atau byte mempunyai alamat tersendiri. Data yang disimpan pada memori utama ini bersifat volatile, artinya data yang disimpan bersifat sementara dan dipertahankan oleh sumber-sumber listrik, apabila sumber listrik dimatikan maka datanya akan hilang.Memori utama digunakan sebagai media penyimpanan data yang berkaitan dengan CPU atau perangkat I/O. Main memory bersifat volatile dan tidak dapat berfungsi tanpa pasokan listrik.

Memori dapat dibayangkan sebagai suatu ruang kerja bagi komputer dan memori juga menentukan terhadap ukuran dan jumlah program yang bias juga jumlah data yang bias diproses. Memori terkadang disebut sebagai primary storage, primary memory, main storage, main memory, internal memory. Ada beberapa macam tipe dari memori komputer, yaitu :
  1. Random Access Memory ( RAM )
  1. Read Only Memory ( ROM ) 
  1. CMOS Memory 
  1. Virtual Memory.
Memori berfungsi menyimpan sistem aplikasi, sistem pengendalian, dan data yang sedang beroperasi atau diolah. Semakin besar kapasitas memori akan meningkatkan kemapuan komputer tersebut. Memori diukur dengan KB atau MB. Random Access Memory (RAM), merupakan bagian memory yang bisa digunakan oleh para pemakai untuk menyimpan program dan data. Kebanyakan dari RAM disebut sebagai barang yang volatile. Artinya adalah jika daya listrik dicabut dari komputer dan komputer tersebut mati, maka semua konten yang ada di dalam RAM akan segera hilang secara permanen.

Karena RAM bersifat temporer dan volatile, maka orang menciptakan suatu media penyimpanan lain yang sifatnya permanen. Ini biasanya disebut sebagai secondary storage. Secondary storage bersifat tahan lama dan juga tidak volatile, ini berarti semua data atau program yang tersimpan di dalamnya bisa tetap ada walaupun daya atau listrik dimatikan. Beberapa contoh dari secondary storage ini misalnya adalah magnetic tape, hardisk, magnetic disk dan juga optical disk.


Organisasi & Arsitektur Komputer



ARSITEKTUR KOMPUTER
Arsitektur komputer adalah konsep perencanaan dan struktur pengoperasian dasar dari suatu sistem komputer. Arsitektur komputer ini merupakan rencana cetak-biru dan deskripsi fungsional dari kebutuhan bagian perangkat keras yang didesain (kecepatan proses dan sistem interkoneksinya). Dalam hal ini, implementasi perencanaan dari masing–masing bagian akan lebih difokuskan terutama, mengenai bagaimana CPU akan bekerja, dan mengenai cara pengaksesan data dan alamat dari dan ke memori cache, RAM, ROM, cakram keras, dll). Beberapa contoh dari arsitektur komputer ini adalah arsitektur von Neumann, CISC, RISC, blue Gene, dll.
Arsitektur komputer juga dapat didefinisikan dan dikategorikan sebagai ilmu dan sekaligus seni mengenai cara interkoneksi komponen-komponen perangkat keras untuk dapat menciptakan sebuah komputer yang memenuhi kebutuhan fungsional, kinerja, dan target biayanya.
Arsitektur komputer ini paling tidak mengandung 3 sub-kategori:
  1. Set instruksi (ISA)
  2. Arsitektur mikro dari ISA, dan
  3. Sistem desain dari seluruh komponen dalam perangkat keras komputer ini.

SET INSTRUKSI
Set Instruksi (bahasa Inggris: Instruction Set, atau Instruction Set Architecture (ISA) didefinisikan sebagai suatu aspek dalam arsitektur komputer yang dapat dilihat oleh para pemrogram. Secara umum, ISA ini mencakup jenis data yang didukung, jenis instruksi yang dipakai, jenis register, mode pengalamatan, arsitektur memori, penanganan interupsi, eksepsi, dan operasi I/O eksternalnya (jika ada).
ISA merupakan sebuah spesifikasi dari kumpulan semua kode-kode biner (opcode) yang diimplementasikan dalam bentuk aslinya (native form) dalam sebuah desain prosesor tertentu. Kumpulan opcode tersebut, umumnya disebut sebagai bahasa mesin (machine language) untuk ISA yang bersangkutan. ISA yang populer digunakan adalah set instruksi untuk chip Intel x86, IA-64, IBM PowerPC, Motorola 68000, Sun SPARC, DEC Alpha, dan lain-lain.
Sebuah ISA juga dapat diemulasikan dalam bentuk perangkat lunak oleh sebuah interpreter. Karena terjadi translasi tambahan yang dibutuhkan untuk melakukan emulasi, hal ini memang menjadikannya lebih lambat jika dibandingkan dengan menjalankan program secara langsung di atas perangkat keras yang mengimplementasikan ISA tersebut. Akhir-akhir ini, banyak vendor ISA atau mikroarsitektur yang baru membuat perangkat lunak emulator yang dapat digunakan oleh para pengembang perangkat lunak sebelum implementasi dalam bentuk perangkat keras dirilis oleh vendor.

ISA yang diimplementasikan dalam bentuk perangkat keras, yaitu :
1.      Alpha AXP
2.      ARM
3.      Motorola 68k
4.      IBM POWER
5.      IBM PowerPC
6.      superH
7.      system/360

ISA yang diimplementasikan dalam bentuk perangkat lunak lalu dibuat perangkat kerasnya, yaitu:
1.      p-Code (UCSD p-System Version III on Western Digital Pascal Micro-Engine)
2.      Java virtual machine (ARM Jazelle, PicoJava)
      3.      FORTH
ISA yang tidak pernah diimplementasikan dalam bentuk perangkat keras, yaitu :
  1. SECD machine
  2. ALGOL Object Code

Jenis-jenis Struktur :
1. Pengolahan data ( data processing)
Meliputi operasi-operasi aritmetika dan logika. Operasi aritmetika memiliki kemampuan komputasi untuk pengolahan data numeric. Sedangkan instruksi logika beroperasi terhadpa bit-bit word sebagai bit, bukannya sebagai bilangan, sehingga instruksi ini memiliki kemampuanuntuk pengolahan data lain.
2. Perpindahan data ( data movement) berisi instruksi perpindahan data antar register maupun modul I/O untuk dapat diolah oleh CPU maka diperlukan instruksi-instruksi yang bertugas memindahkan data operand yang diperlukan.
3. Penyimpanan data ( data storage) berisi instruksi-instruksi penyimpan ke memori. Instruksi penyimpanan sangat penting dalam operasi komputasi, karena data tersebut akan digunakan untuk operasi berikutnya, minimal untuk ditampilkan pada layar harus diadakan penyimpanan walaupun sementara.
4. Kontrol aliran program ( program flow control) berisi instruksi pengontrolan operasi dan percabangan ke   set instruksi lain.

Desain set instruksi merupakan masalah yang sangat komplek yang melibatkan  banyak aspek, diantaranya adalah:
1. Kelengkapan set instruksi
2. Ortogonalitas (sifat independensi instruksi)
3. Kompatibilitas :
            - source code compatibility
            - Object code Compatibility
Selain ketiga aspek tersebut juga melibatkan hal-hal sebagaiberikut :
a. Operation Repertoire
    Berapa banyak dan operasiapa saja yang disediakan, dan berapa sulitoperasinya
b. Data Types
    Tipe/jenis data yang dapat olah
c. Instruction Format
   Panjangnya, banyaknya alamat,dsb.
d. Register
    Banyaknya register yang dapat digunakan
e. Addressing
    Mode pengalamatan untuk operand

TEKNIK PENGALAMATAN
 Mode pengalamatan Pentium
            Pentium dilengkapi bermacam-macam mode pengalamatan untuk memudahkan bahasa-bahasa tingkat tinggi mengeksekusinya secara efisien.
Macam-macam mode pengalamatanpentium :
 Mode Immediate
-          Operand berada di dalam intruksi.
-           Operand dapat berupa data byte, word atau doubleword.
 Mode Operand Register, Yaitu operand adalah isi register.
-           Register 8 bit (AH, BH, CH, DH, AL, BL, CL, DL)
-           Register 16 bit (AX, BX, CX, DX, SI, DI, SP, BP)
-           Register 32bit (EAX, EBX, ECX, ESI, EDI, ESP, EBP)
Register 64 bit yang dibentuk dari register 32 bit secara  berpasangan.
Register 8, 16, 32 bit merupakan register untuk penggunaan umum (general purpose register).
Register 14 bit biasanyan untuk operasi floating point.
-          Register segmen (CS, DS, ES, SS, FS, GS)
-           Mode Displacement
-          Alamat efektif berisi bagian-bagian intruksin dengan displacement 8, 16, atu 32 bit.
-           Dengan segmentasi, seluruh alamat dalam intruksi mengacu ke sebuah offset di dalam segmen.
-           Dalam Pentium, mode ini digunakan untuk mereferensi variable-variabel global.
-          Mode Base
 Pengalamatan indirect yang menspesifikasi saru register 8, 16 atau 32 bit berbasis alamat efektifnya.
http://ghalankoktaviano.blogspot.com/2012/11/arsitektur-set-instruksi-tugas-ke-2.html