2. Arsitektur Famili Komputer (IBM)

Arsitektur Instruksi Komputer

1. Arsitektur Set Instruksi

·         Jenis Instruksi 

- Data Processing = Arithmetic and Logic Instructions.

- Data Storage      = Memory Instructions.

- Data Movement  = I/O Instructions.

- Control               = Test and Branch Instructions.

* TRANSFER DATA.

* INPUT/OUTPUT 

* LOGICAL

* ARITHMETIC

·         Teknik Pengelamatan 

Mode pengelamatan merujuk pada bagaimana pemrograman mengalamati suatu lokasi memori. Setiap mode pengelamatan memberikan fleksibilitas khusus yang sangat penting. Mode pengelamatan ini meliputi immediate adressing, direct adressing, dan inderect adressing.

* Immediate Adressing -> Harga yang akan disimpan dalam memori langsung mengikuti kode operasi dalam memori.

* Direct Adressing        -> Harga yang dipakai diambil langsung dalam alamat memori lain.

* Indirect Adressing      -> Sangat berguna karena dapat memberikan fleksibilitas tinggi dalam mengalamati suatu harga.

·         Desain Set Instruksi 

Hal utama Melibatkan Aspek :

- Kelengkapan set instruksi.

- Ortogonalitas (Sifat independen Instruksi).

- Kompatibilitas.(Source code Compability & Object code Compability).

Selain itu melibatkan juga aspek :

- Operation Repertoire.
- Data Types.
- Register.
- Adressing.
* CPU.
* ALU (Arithmetic Logical Unit).
* Unit Control.

2. Central Processing Unit

·         Sistem Bus

- Sebagai penghubung bagi keseluruhan komponen - komponen komputer.

- Komponen komputer -> CPU, Memory, Perangkat I/O, BUS

* BUS -> Jalur komunikasi yang dibagi pemakai suatu set kabel tunggal untuk menghubungkan ke berbagai sistem.

* Struktur BUS -> Saluran Data, Alamat, Kontrol.

·         Arithmetic Logic Unit

Melaksanakan seluruh perhitungan (Pertambahan, pengurangan, perkalian, pembagian) dan operasi logika yang berfungsi melakukan operasi arithmetik dan logik yang terbagi menjadi 4 kelas, yaitu decimal arithmetic, fixed point arithmetic, floating point arithmeticdan logic operation.

·         Central Logic Unit

Bagian dari prosessor yang mampu mengatur jalannya program. Tugasnya, yaitu :

- Mengatur dan mengendalikan alat-alat input dan output.

- Mengambil instruksi-instruksi memori utama.

- Mengambil data dari emmori utama (jika diperlukan) untuk diproses.

- Mengirim instruksi ALU bila ada perhitungan aritmatika / perbandingan logika.

- Mengawasi kinerja dari ALU.

- Menyimpan hasil proses ke memori utama.

·         Set Register

Apabila bit ini bernilai 0, maka register data dapat diupdate setiap detiknya, namun apabila bit ini bernilai 1, maka register data tidak dapat diupdate. Bit ini tidak akan berpengaruh terhadap kondisi reset.

·         Cache Memory

Media penyimpanan data sekunder berkecepatan tinggi, dimana tempat menyimpan data atau informasi sementara yang sering digunakan / diakses komputer.

- Fungsi -> Mempercepat akses data, meringankan kinerja prosessor, menjembatani perbedaan kecepatan antara CPU dan memori utama, mempercepat kinerja memori.

·         Virtual Memory

teknik manajemen memori yang dikembangkan untuk kernel multitugas. Teknik ini divirtualisasikan dalam berbagai bentuk arsitektur komputer dari komputer penyimpanan data (seperti memori akses acak dan cakram penyimpanan), yang memungkinkan sebuah program harus dirancang seolah-olah hanya ada satu jenis memori, memori "virtual", yang bertindak secara langsung beralamat memori baca/tulis (RAM).

Sebagian besar sistem operasi modern yang mendukung memori virtual juga menjalankan setiap proses di ruang alamat khususnya sendiri. Setiap program dengan demikian tampaknya memiliki akses tunggal ke memori virtual. Namun, beberapa sistem operasi yang lebih tua (seperti OS/VS1 dan OS/VS2 SVS) dan bahkan yang modern yang (seperti IBM i) adalah sistem operasi ruang alamat tunggal yang menjalankan semua proses dalam ruang alamat tunggal yang terdiri dari memori virtual.

Memori virtual membuat pemrograman aplikasi lebih mudah oleh fragmentasi persembunyian dari memori fisik; dengan mendelegasikan ke kernel beban dari mengelola hierarki memori (sehingga menghilangkan keharusan untuk program dalam mengatasi hamparan secara eksplisit); dan, bila setiap proses berjalan dalam ruang alamat khususnya sendiri, dengan menghindarkan kebutuhan untuk merelokasi kode program atau untuk mengakses memori dengan pengalamatan relatif.

Sumber :

http://id.scribd.com/doc/87218391/Arsitektur-Set-Instruksi

http://bayuzu.blogspot.com/2012/03/cache-memory-pada-komputer.html

http://id.wikipedia.org/wiki/Memori_virtual

EVOLUSI ARSITEKTUR KOMPUTER

1. Perspektif Historis

    Jika dilihat dari segi sejarahnya tediri dari :

- Komputer Mekanik Dan Elektronik : 

Komputer mekanik transmisinya tidak praktis dan tidak dapat diandalkan sedangkan Komputer Elektronik transmisinya dibantu dengan arus listrik dengan kecepatan cahaya.

- Perkembangan Komputer Elektronik :
Tahun 1906 tabung vakum triode ditemukan oleh Lee de Forest.
- Lima generasi komputer :
Generasi 1 = 1940 - 1956 menggunakan relay dan tabung vakum.
Generasi 2 = 1956 - 1963 menggunakan dioda dan transistor.
Generasi 3 = 1964 - 1971 menggunakan Intergrated Circuit (SSI/MSI).
Generasi 4 = 1971 - sekarang menggunakan mikroprosesor (LSI/VLSI)
Generasi 5 = sekarang - masa depan menggunakan kecerdasan buatan.
- Generasi 1 (1940 - 1956)
Kelebihan :
Menimbulkan suhu panas yang tinggi.
Membutuhkan tempat yg sangat luas.
Informasi bahasa mesin disimpan dalam magnetic drum.
Kekurangan :
Operasi Kontrol I/O tidak efisien.
Skema modifikasi pengamatan tidak efisien.
Tidak ada fasilitas linking program.
- Generasi 2 (1956 - 1963)
Menggunakan transistor.
Magnetic core sebagai tempat penyimpanan internal.
I/O lebih cepat (berorientasi pita)
- Generasi 3 (1964 - 1971)
Menggunakan Intergrated Circuit.
Munculnya komputer mini.
Tersedianya perangkat lunak untuk mengontrol I/O
- Generasi 4 (1971 - sekarang )
Menggunakan Mikroprosessor.
Kecanggihan peraltan I/O meningkat.
Kapasita penyimpanan lebih besar dari 3 MB.
- Generasi 5 (sekarang - masadepan)
Intelegensi buatan dasar.
Pemanfaatan pengenalan pola.
Implementasi mekanisme dasar untuk mengambil dan mengatur dasar pengetahuan.

2. Klasifikasi Arsitektur Komputer
    Terbagi menjadi dua bagian yaitu Mesin von Neumann dan Mesin non-von Neumann.
- Syarat Mesin von Neumann :
Mempunyai 3 subsistem hardware dasar seperti  CPU, memori utama, dan  Sistem I/O.
Menjalankan nstruksi secara berurutan.
- Syarat Mesin non-von Neumann :
Single Instruction Stream, Single Data Stream (SISD)
Multiple Instruction Stream, Multiple Data Stream (MISD)

3. Kualitas Arsitektur Komputer
- Generalitas : Jangkauan aplikasi yang cocok dengan arsitektur.
- Daya Terap : Pemanfaatan arsitektur untuk penggunaan yang telah direncanakan.
- Efesiensi : Rata - rata jumlah hardware yang selalu sibuk dalam penggunaan normal.
- Kemudahan Penggunaan : Kemudahan programmer dalam membuat software arsitektur tersebut.
- Daya Tempa : Kemudahan perancang dalam mengimplementasikan komputer dalam jaringan yang luas.
- Daya Kembang : Kemudahan perancang untuk meningkatkan kemampuan arsitektur.

4. Keberhasilan Arsitektur Komputer
- Manfaat Arsitektural :
Daya terap, daya kembang, daya tempa dan kompatibilitas.
- Keterbukaan Arsitektur :
Arsitektur dikatakan terbuka jika perancang mempublikasikan spesifikasinya.
-Keberadaan Model Pemrograman yang Kompatibel :
Komputer berparalel tinggi sulit digunakan sehingga menarik para analis untuk menemukan cara baru penggunaannya.
- Kualitas Implementasi Awal :
Komputer merupakan mesin yang baik karena memiliki software dan sifat operasional yang baik.
- Kinerja Sistem :
Sebagian ditentukan oleh kecepatan komputer.
- Biaya Sistem :
Reliabilitas sangat diperlukan oleh komputer yang mengontrol penerbangan, instalasi nuklir mapunkegiatan yg menyelamatkan kehidupan manusia dan kemudahan perbaikan bagi komputer yang jumlah komponennya cukup besar.




Sumber :
1. http://danigunawan.com/stth/arsitektur-dan-organisasi-komputer-ta-2011-2012-genap/
2. http://next-timexxxx.blogspot.com/2011/10/organisasi-dan-arsitektur-komputer.html

1. Input/Output Unit

Arsitektural Komputer

1. Input/Output Unit

·           Sistem Bus

Sistem bus adalah sistem komputer untuk menghubungkan semua komponen dalam menjalankan tugasnya. Sebuah komputer memiliki beberapa bus seperti PC yang menggunakan intel pentium 4 memiliki bus prosessor , bus AGP, USB, PCI, ISA, dll. Beberapa bus utama dalam sistem komputer :

- Bus prosessor = bus tercepat dalam sistem dan menjadi inti dalam chipset dan motherboard.

- Bus AGP        = bus yang didesain secara spesifik untuk kartu grafis.

- Bus PCI         = berfungsi sebagai bus peripheral.

- Bus USB        = Untuk perangkat yang memiliki kecepatan rendah seperti keyboard, mouse, dan printer.

·           Standar Input/output Interface

Interface aplikasi I/O melibatkan abstraksi, enkapsulasi, dan software layering. Abstraksi dilakukan dengan membagi-bagi detail peralatan-peralatan I/O ke dalam kelas-kelas yang lebih umum. Dengan adanya kelas-kelas yang umum ini, maka akan lebih mudah untuk membuat fungsi-fungsi standar (interface) untuk mengaksesnya. Lalu kemudian adanya device driver pada masing-masing peralatan I/O, berfungsi untuk enkapsulasi perbedaan-perbedaan yang ada dari masing-masing anggota kelas-kelas yang umum tadi. Device driver mengenkapsulasi tiap -tiap peralatan I/O ke dalam masing-masing 1 kelas yang umum tadi (interface standar). Tujuan dari adanya lapisan device driver ini adalah untuk menyembunyikan perbedaan-perbedaan yang ada pada device controller dari subsistem I/O pada kernel. Karena hal ini, subsistem I/O dapat bersifat independen dari hardware.

·           Pengaksesan Peralatan Input/Output

Pengaksesan I/O terdiri dari 2 cara :

1. MEMORY MAPPED I/O

Piranti I/O dihubungkan sebagai lokasi memori virtual dimana port I/O tergantung memori utama.

Karakteristik:

- Port I/O dihubungkan ke bus alamat.

- Piranti input sebagai bagian memori yang memberikan data ke bus data. Piranti output sebagai bagian memori yang memiliki data yang tersimpan di dalamnya.

- Port I/O menempati lokasi tertentu pada ruang alamat

dan diakses seolah-olah adalah lokasi memori.

2. I/O MAPPED I/O (I/O ISOLATED)

Piranti I/O dihubungkan sebagai lokasi terpisah dengan lokasi memori, dimana port I/O tidak tergantung pada memori utama.

Karakteristik:

- Port I/O tidak tergantung memori utama.

- Transfer informasi dilakukan di bawah kendali sinyal kontrol yang menggunakan instruksi INPUT dan OUTPUT

- Operasi I/O tergantung sinyal kendali dari CPU.

- lnstruksi I/O mengaktifkan baris kendali read/write pada port I/O, sedangkan instruksi memori

akan mengaktifkan baris kendali read/write pada memori.

- Ruang memori dan ruang alamat I/O menyatu, sehingga dapat memiliki alamat yang sama.

Kelebihan dan kekurangan:

- I/O mapped I/O Iebih cepat dan efisien, karena lokasi I/O terpisah dengan lokasi memori.

- I/O mapped I/O mempunyai keterbatasan jumlah instruksi yang dapat digunakan untuk operasi I/O

2. Arsitektur Famili Komputer (IBM)

·           Famili IBM PC dan Turunanannya

Komputer personal pertama kali muncul setelah diperkenalkan mikroprosesor, yaitu chip tunggal yang terdiri dari set register , ALU dan unit control computer.

IBM PC merupakan arsitektur bus tunggal yang disebut PC I/O Channel BUS atau PC BUS. PC BUS melengkapi PC dengan8 jalurdata, 20 jalur alamat, sejumlah jalur control dan ruang alamat fisik PC adalah 1 MB. Sejak diluncurkan oleh IBM, IBM PC memiliki beberapa keluarga, yakni :

- IBM 4860 PCjr

- IBM 5140 Convertible Personal Computer (laptop)

- IBM 5150 Personal Computer (PC yang asli)

- IBM 5155 Portable PC (sebenarnya merupakan PC XT yang portabel)

- IBM 5160 Personal Computer/eXtended TechnologyIBM 5162 Personal Computer/eXtended Technology Model 286 (sebenarnya merupakan PC AT)IBM 5170 Personal Computer/Advanced Technology

·           Konfingurasi Mikrocomputer Dasar

Chipset adalah set dari chip yang mendukung kompatibel yang mengimplementasikan berbagai fungsi tertentu seperti pengontrol interupt, pengontrol bus dan timer.

Chip khusus yang di sebut koprosesor yang beroperasi bersama dengan CPU guna meningkatkan fungsionalitasnya.

·           Komponen IBM PC

1. Sistem Kontrol BUS : Pengontrol BUS, Buffer Data, dan Latches Alamat

2. Sistem Kontrol Interrupt : Pengontrol Interrupt

3. Sistem Kontrol RAM dan ROM : Chip RAM dan ROM, Decoder Alamat, dan Buffer

4. Sistem Kontrol DMA : Pengontrol DMA

5. Timer : Timer Interval Programmable

6. Sistem Kontrol I/O : Interface Paralel Programmable

·           Sistem Software

1. Penetapan Alamat Port I/O

2. Penetapan Vector Interrupt

3. ROM BIOS

4. Penetapan Alamat Memori

·           Manfaat Arsitektural Arsitek Komputer

1. Kemudahaanpenggunaan

2. DayaTempa

3. DayaKembang

4. Expandibilitas

Sumber :

1. http://id.wikipedia.org/wiki/Bus_sistem

2. http://ikc.depsos.go.id/umum/ibam/ibam-os-html/x6071.html

3. http://gamapermana80.blogspot.com/2012/01/sistem-input-output.html

4. http://ocw.gunadarma.ac.id/course/industrial-technology/program-of-electronics-engineering-study-2013-s1/arsitektur-komputer/keluarga-arsitektur-komputer-ibm-pc

5. http://salahh.blogspot.com/2011/12/ibm-pc-keluarganya.html

- Selesai -