Resume Mata Kuliah Arsitektur

Resume Mata Kuliah Arsitektur & Organisasi Komputer

Oleh : Kuncara Restu Adi

NBI : 1462000069

Dosen Pengampu : Agung Kridoyono, S.ST., MT

1. Evolusi Kinerja Komputer

A.    Generasi Pertama (1940 - 1956)

Selama periode ini, komputer generasi pertama mulai dikembangkan, pada komputer ini menggunakan tabung vakum untuk sirkuit dan drum magnetik untuk penyimpanan memori. Tabung vakum digunakan untuk memeperkuat sinyal dengan mengendalikan gerakan elektron di ruang evakuasi. 

B.     Generasi Kedua (1964 - 1971)

Teknologi tabung vakum mulai tergantikan dengan transistor. Penggunaan transistor pada komputer mulai digunakan di akhir 1950-an. Keunggulan transistor adalah bentuknya yang lebih kecil. Dengan bentuk minimalis dari transistor, komputer menjadi lebih kecil dan hemat energi. Di generasi kedua ini, bahasa pemograman mulai diperkenalkan, seperti contohnya COBOL dan Fortran. Teknologi penyimpanan memori juga berubah dari drum magnetik menjadi teknologi magnetik.

C.     Generasi Ketiga (1964 - 1971)

Pengembangan sirkuit terpadu adalah ciri khas dari generasi ketiga komputer. Bentuk transistor semakin diperkecil dan ditempatkan di chip silikon, yang dinamakan semikonduktor. Teknologi ini semakin mempercepat kinerja komputer. Selama periode ini, mouse dan keyboard mulai diperkenalkan, generasi ketiga juga sudah dilengkapi dengan sistem operasi

D.    Generasi Keempat (1971 - Sekarang)

Di periode ini prosesor mikro mulai diperkenalkan, saat ribuan sirkuit terpadu dimasukan ke dalam sebuah silikon chip yang kecil. Prosesor pertama Intel, 404 chip mulai menjadi otak utama di sebuah komputer. saat periode inilah istilah Personal Computer (pc) mulai digunakan. Dengan teknologi yang lebih maju, generasi keempat menjadi tonggak awal pembangunan internet.

E.     Generasi Kelima (Sekarang - Masa Depan)

Komputer generasi kelima dibangun berdasarkan teknologi kecerdasan buatan, dan masih dalam tahap pengembangan. Contoh teknologi yang sudah sering digunakan adalah teknologi pengenal suara. Penggunaan pemrosesan paralel dan superkonduktor menjadi dasar dari kecerdasan buatan. Tujuan dari komputasi generasi terbaru adalah untuk mengembangkan perangkat yang merespon bahasa manusia.

2. Arsitektur & Organisasi Komputer

Pengertian :

Arsitektur Komputer mempelajari atribut ‑ atribut sistem komputer yang terkait dengan seorang programmer.

contoh: set instruksi, aritmetilka yang digunakan, teknik pengalamatan, mekanisme I/0.

Organisasi Komputer mempelajari bagian yang terkait dengan unit‑unit operasional komputer dan hubungan antara komponen sistem komputer. contoh: sinyal kontrol, interface, teknologi memori.

Perbedaan :

Arsitektur Komputer

Adalah konsep perencanaan dan struktur pengoperasian dasar dari suatu sistem komputer. 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.

Organisasi Komputer Adalah bagian yang terkait erat dengan unit – unit operasional dan interkoneksi antar komponen penyusun sistem komputer dalam merealisasikan aspek arsitekturalnya. Contoh aspek organisasional adalah teknologi hardware, perangkat antarmuka, teknologi memori, dan sinyal – sinyal kontrol.

3. InterConnect Bus Sistem

A. Pengertian Struktur Interkoneksi 

Struktur interkoneksi adalah kumpulan lintasan yang menghubungkan berbagai komponen-komponen seperti CPU, Memory dan I/O, yang saling berkomunikasi satu dengan lainnya.

CPU membaca instruksi dan data, menulis data setelah diolah, dan menggunakan signal-signal kontrol untuk mengontrol operasi sistem secara keseluruhan. CPU juga menerima signal-signal interupt.

B. Pengertian Bus

BUS adalah bagian dari sistem komputer yang berfungsi untuk menghubungkan antar perangkat utama pada komputer guna memindahkan data antar bagian-bagian dalam sistem komputer. Karakteristik penting sebuah bus adalah bahwa bus merupakan media transmisi yang dapat digunakan bersama. Sebuah sistem bus terdiri dari 50 hingga 100 saluran yang terpisah. Masing-masing saluran ditandai dengan arti dan fungsi khusus. Fungsi saluran bus dapat diklasifikasikan menjadi 3 kelompok, yaitu :

- Bus Data ( Data Bus )

merupakan jalur-jalur perpindahan data antar modul dalam sistem komputer. Baik lebar maupun jumlah saluran menentukan kinerja sistem komputer. 

- Bus Alamat ( Address Bus )

Merupakan bus untuk menandakan lokasi sumber dan tujuan pada proses transfer data. Pada saluran ini, CPU akan mengirim alamat memori yang akan ditulis atau dibaca. 

- Bus kontrol ( Control Bus )

Merupakan bus yang digunakan untuk menngotrol izin akses ke data bus dan address bus. Jadi sebelum data masuk/keluar untuk ditulis atau dibaca, akan dikontrol terlebih dahulu.

Koneksi bus terbagi menjadi beberapa bagian :

- Bus sistem menangani komunikasi data antara modul memori utama, cache memori pada processor, dan semua peranti I/O yang tersambung pada mainboard komputer melalui expansion bus interface.

- Bus lokal menjadi penghantar data antara cache memori dengan CPU.

- Bus ekspansi menjadi saluran utama bagi setiap peripheral yang terhubung dengan mainboard seperti NIC, SCSI Controller, peralatan lainnya seperti modem, peranti serial dan paralel seperti mouse, keyboard, dan printer.

C. Jenis dan Karakteristik Bus

Bus atau merupakan sirkuit yang merupakan jalur transportasi informasi antara dua atau lebih alat-alat dalam sistem komputer.bus yang menghubungkan CPU dengan main memory disebut dengan internal bus. Sedangkan bus yang menghubungkan CPU alat-alat input/output disebut dengan external bus.

- Bus PCI (Peripheral Component Interconnect)

Bus PCI adalah bus yang tidak tergantung prosesor dan berfungsi sebagai bus mezzanine atau bus peripheral. PCI memiliki kinerja tinggi untuk sistem I/O berkecepatan tinggi seperti: video adaptor, NIC, disk controller, sound card, dan ain-lain.

- Bus USB

Semua perangkat peripheral tidak efektif apabila dipasang pada bus berkecepatan tinggi PCI, sedangkan banyak peralatan yang memiliki kecepatan rendah seperti keyboard, mouse, dan printer.

- SCSI (Small Computer System Interfaces)

SCSI adalah perangkat peripheral eksternal yang dipopulerkan oleh Macintosh pada tahun 1984. SCSI merupakan interface standard untuk drive CD-ROM, peralatan audio, hard disk, dan perangkat penyimpanan eksternal berukuran besar. SCSI menggunakan interface paralel dengan 8, 16 atau 32 saluran data.

- Bus Fire Wire

Semakin pesatnya kebutuhan bus I/O berkecepatan tinggi dan semakin cepatnya prosesor saat ini yang mencapai 1 GHz, maka perlu diimbangi dengan bus berkecepatan tinggi juga.Bus SCSI dan PCI tidak mencukupi kebutuhan saat ini.Sehingga dikembangkan bus performance tinggi yang dikenal dengan Fire Wire.

Jenis bus-bus pada komputer modern adalah :

- Bus prosesor. merupakan bus kecepatan tinggi dalam sistem dan merupakan inti chipset dan motherboard. Bus ini digunakan terutama oleh prosesor untuk melewatkan informasi ke dan dari cache atau memori utama dan North Bridge dari chipset yang biasanya memiliki lebar bus 64 bit (8 byte).

- Bus AGP (Accelerated Graphics Port). Merupakan bus 32-bit kecepatan tinggi dikhususkan untuk video atau grafik card.

- Bus PCI (Peripheral Component Interconnect). Merupakan bus 32-bit atau 64-bit yang dibangkitkan oleh North Bridge chipset dalam chipset North/South Bridge atau oleh I/O controller hub dalam chipset yang menggunakan arsitektur hub. Peripheral kecepatan tinggi seperti adapter SCSI, card jaringan dan yang lainnya.

- Bus ISA (Industry Standart Architecture). Merupakan bus 16-bit yang fungsinya hampir sama dengan bus PCI, namun biasanya keberadaannya terdapat pada komputer pendahulu sebelum adanya bus PCI. Bus 32-bit yang merupakan variant dari ISA adalah EISA (Extended ISA).

 

4. Internal Memory

Memory Internal adalah Memory yang dapat diakses secara langsung oleh prosesor. Dalam hal ini yang disimpan di dalam memori utama dapat berupa data atau program. 

Fungsi dari memori utama sendiri adalah menyimpan data yang berasal dari peranti masukan sampai data dikirim ke ALU (Arithmetic and Logic Unit) untuk diproses, dan menyimpan daya hasil pemrosesan ALU sebelum dikirimkan ke peranti keluaran Menampung program/instruksi yang berasal dari peranti masukan atau dari peranti pengingat sekunder.

A. Register

Merupakan alat penyimpanan kecil yang mempunyai kecepatan akses cukup tinggi, yang digunakan untuk menyimpan data dan/atau instruksi yang sedang diproses. 

B. Cache

Merupakan memory berkapasitas terbatas,berkecepatan tinggi yang lebih mahal dari pada memory utama.Cache memory ini ada diantara memory utama dan register pemroses, berfungsi agar pemroses tidak langsung mengacu pada memory utama agar kinerja dapat ditingkatkan.

    Cara kerja cache memory :

    1. CPU membaca word memori

    2. Periksa di Cache Memory,

    3. Jika ada akan dikirim ke CPU

    4. Jika tidak ada akan dicari ke Memory Utama

    5. Dikirim ke Cache Memory lalu dikirim ke CPU

C. ROM

ROM mempunyai tugas untuk menyimpan program yang sifatnya tetap atau permanen, tidak tergantung pada keberadaan arus listrik (nonvolatile), dan program yang tersimpan dalam ROM mempunyai sifat hanya bisa dibaca oleh para pengguna komputer. 

D. RAM

RAM adalah sebuah perangkat keras komputer yang berfungsi menyimpan berbagai data dan instruksi program, isi dari RAM dapat diakses secara random atau tidak mengacu pada pengaturan letak data. 

E. SWAP Memory

Adalah area di luar memori utama (mis: di harddisk atau di media seperti USB flash disk, dll) yang digunakan oleh OS untuk memperbesar kapasitas memori virtual (memori total), sehingga kita dapat menjalankan lebih banyak program/proses dalam waktu bersamaan, dan [sebagian] memori yang dipakai program-program yang sedang tidak dipakai dapat ditukar-tukar dulu tempatnya di swap.

F. Virtual memory

Dalam ilmu komputer, memori virtual adalah teknik manajemen memori yang dikembangkan untuk kernel multitugas.

 

5. External Memory

Memory eksternal adalah memory yang fungsinya sebagai perangkat tambahan atau pendukung dari komputer. Selain itu, fungsi dari memori eksternal ini adalah sebagai penunjang untuk membuka softaware, aplikasi, maupun file-file yang ada di dalam komputer.

1. Hardisk

Fungsi hardisk adalah sebagai alat untuk menyimpan aplikasi, software dan juga file-file ke dalam komputer atau laptop. Hardisk juga sudah ada dalam bentuk eksternal yang fungsinya sebagai alat cadangan penyimpanan data-data yang besar.

2. Floppy Disk

Floppy disk atau biasa disebut disket. Disket ini berbentuk persegi dengan adanya cakram di dalamnya. Fungsi disket sendiri adalah sebagai alat untuk menyimpan data yang dapat di bawa ke mana-mana. Ukuran memori dari disket biasnaya tidak lebih dari beberapa MB saja.

3. Flash Disk

Flash disk merupakan hasil pembaharuan dari Floppy Disk. Dengan ukuran yang bermacam-macam dari sedang hingga kecil, flash disk kini lebih banyak digunakan oleh masyarakat. Fungsi dari flash disk sendiri sama dengan floppy disk, yakni sebagai alat penyimpanan data yang dapat dibawa ke manapun. Dari segi ukuran pun, Flash disk jauh lebih besar dari Floppy disk. Bahkan kini sudah ada yang mencapai satu terabyte.

4. Compact Disk

Compact disk atau CD juga salah satu memory eksternal yang digunakan pada komputer. Fungsi dari CD adalah sama dengan flash disk dan disket, yakni sebagai alat untuk memindahkan file dan dapat dibawa ke mana saja. Selain CD, ada juga DVD yang perbedaanya hanyalah dari sisi kapasitas memorinya saja. Pada DVD, kapasitas memorinya jauh lebih banyak dibandingkan CD.

6. Operating System Support

Operating System adalah perangkat lunak sistem yang bertugas untuk melakukan control dan manajemen perangkat keras serta operasi-operasi dasar sistem,termasuk menjalankan software aplikasi seperti program-program pengolah kata dan browser web.

Secara umum, Sistem Operasi adalah software pada lapisan pertama yang ditaruh pada memori komputer pada saat komputer dinyalakan. Sedangkan software-software lainnya dijalankan setelah Sistem Operasi berjalan,dan Sistem Operasi akan melakukan layanan inti umum untuk software-software itu. 

Sistem Operasi secara umum terdiri dari beberapa bagian :

- Mekanisme Boot, yaitu meletakan kernel ke dalam memory kernel, kernel dapat dikatakan sebagai inti dari Sistem Operasi.

- Command Interpreter atau Shell, bertugas untuk membaca input berupa perintah dan menyediakan beberapa fungsi standar dan fungsi dasar yang dapat dipanggil oleh aplikasi/program maupun piranti lunak lain.

- Driver untuk berinteraksi dengan hardware sekaligus mengontrol kinerja hardware.

- Resource Allocator Sistem Operasi bertugas mengatur dan mengalokasikan sumber daya dari perangkat.

- Handler berperan dalam mengendalikan sistem perangkat agar terhindar dari kekeliruan (error) dan penggunaan sumber daya yang tidak perlu.

7. Computer Aritmathic

Pengertian ALU

ALU, singkatan dari Arithmetic And Logic Unit adalah salah satu bagian dalam dari sebuah microprosessor yang berfungsi untuk melakukan operasi hitungan aritmatika dan logika berdasar instruksi yang ditentukan. ALU inilah yang berfikir untuk menjalankan perintah yang diberikan kepada prosesor tersebut.

Struktur dan Fungsi ALU

ALU memiliki berbagai komponen elektronika didalamnya, yaitu berupa sekumpulan transistor yang dikenal dengan nama logic gate. Logic gate inilah yang berfungsi untuk melaksanakan operasi aritmatika dan operasi logika. Kumpulan susunan dari logic gate dapat melakukan perintah perhitungan matematika yang lebih komplit seperti perintah add untuk menambahkan bilangan atau devide atau pembagian dari suatu bilangan.

Operasi logika (logical operation) meliputi perbandingan dua buah elemen logika dengan menggunakan operator logika, yaitu:

a. Sama dengan (=)

b. Tidak sama dengan (<>)

c. Kurang dari (<)

d. Kurang atau sama dengan (<=)

e. Lebih besar dari (>)

f. Lebih besar atau sama dengan (>=)

Tugas Utama  ALU

Tugas utama dari ALU adalah melakukan semua perhitungan aritmatika atau matematika yang terjadi sesuai dengan instruksi program. ALU melakukan operasi aritmatika yang lainnya. Seperti pengurangan, pengurangan, dan pembagian dilakukan dengan dasar penjumlahan. Sehingga sirkuit elektronik di ALU yang digunakan untuk melaksanakan operasi aritmatika ini disebut adder.

8. Set Instruksi

Set instruksi adalah sekumpulan lengkap instruksi yang dapat dimengerti oleh sebuah CPU dengan sebuah kamus berisi daftar perintah apa saja yang dapat dilakukan (didukung) oleh sebuah prosesor, dan biasanya terikat dengan sebuah keluarga arsitektur prosesor tertentu (misal x86, x64). 

Karakteristik Mesin Instruksi :
A. Elemen-elemen instruksi mesin :
-    Operation Code (OP Code) yaitu kode operasi berbentuk kode biner
-    Source Operand Reference yaitu operand adalah input operasi
-    Result Operand Reference yaitu merupakan hasil atau keluaran operasi
- Next Instruktion Reference elemen ini menginformasikan CPU posisi instruksi berikutnya yang harus diambil dan dieksekusi.

B. Operand dari suatu system operasi dapat berada pada :
-    Memori Utama atau memori virtual
-    Register CPU
-    Perangkat I/O

Format Instruksi

A. Op Code Alamat :

- Kode Operasi (Op Code) direpresentasikan dengan singkatan-singkatan yang disebut mnemonic.

- Contoh Mnemonic

- ADD = Penambahan

- SUBB = Pengurangan

- LOAD = Muatkan data ke memori

B. Jenis-Jenis Instruksi

- Data procecessing: Arithmetic dan Logic Instructions

Data processing adalah jenis pemrosesan yang dapat mengubah data menjadi informasi atau pengetahuan. Pemrosesan data ini sering menggunakan komputer sehingga bisa berjalan secara otomatis. 

- Data storage: Memory instructions

Sering disebut sebagai memori komputer, merujuk kepada komponen komputer, perangkat komputer, dan media perekaman yang mempertahankan data digital yang digunakan untuk beberapa interval waktu.

- Data Movement: I/O instructions

Proses data movement ini adalah memindahkan (dapat diakatakan membackup juga) data – data dari database yang berupa data, indeks, grand, schema, dan lain – lain ketempat baru. Tempat baru ini bisa ke dalam database baru atau memang untuk dibackup saja.

- Control : Test and branch instructions

Unit kendali (bahasa Inggris: Control Unit – CU) adalah salah satu bagian dari CPU yang bertugas untuk memberikan arahan/kendali/ kontrol terhadap operasi yang dilakukan di bagian ALU (Arithmetic Logical Unit) di dalam CPU tersebut. Output dari CU ini akan mengatur aktivitas dari bagian lainnya dari perangkat CPU tersebut.

9. RISC

RISC (Reduced Instruction Set Computer) atau “Instruksi Set Komputer yang Dikurangi atau Disederhanakan” adalah mikroprosesor yang dirancang untuk melakukan sejumlah kecil jenis instruksi komputer sehingga dapat beroperasi pada kecepatan yang lebih tinggi (melakukan lebih banyak jutaan instruksi per detik, atau MIPS).

RISC adalah komputer yang menggunakan unit pemrosesan pusat (CPU) yang mengimplementasikan prinsip desain prosesor dari instruksi yang disederhanakan. Hingga saat ini, RISC adalah teknologi arsitektur CPU yang paling efisien.

Arsitektur ini adalah evolusi dan alternatif untuk CISC (Complex Instruction Set Computing) atau “komputasi set instruksi kompleks”. Dengan RISC sebagai konsep dasarnya memiliki instruksi sederhana yang tidak terlalu banyak tetapi dijalankan dengan sangat cepat untuk memberikan kinerja yang lebih baik.