Transcript Organisasi & Arsitektur

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
Intel 4004 th.1969
29000 transistor
29000 transistor
Intel 8008 th.1972
134000 transistor
Intel 8088 th.1981
275000
transistor
1,2 juta transistor
Intel 386 th.1985
Intel 286 th.1982
Intel 486 th.1989
TG 1
9
Perkembangan Processor lanjutan
Intel P-II Thn 1997
Intel 586
Thn 1993
Intel P-III Thn 1999
Intel Pentium-D
Thn 2005
Intel P-IV Thn 2000
Intel Pentium-M
Thn 2003
TG 1
Intel Itanium
Thn 2006
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
Kapasitas
Instruksi
(MIPS)
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
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.