Transcript ORKOM2-Evolusi&Kinerja

Evolusi dan
Kinerja Komputer
Generasi I : Vacuum Tube
Sejarah ENIAC
 Electronic Numerical Integrator And






Computer
Eckert and Mauchly
Universitas Pennsylvania
Army’s Ballistics Research Laboratory
Mulai 1943
Akhir 1946
Digunakan sampai 1955
ENIAC - Detail
Desimal (bukan biner)
Accumulator 20, mampu 10 digit
Program manual dengan saklar
Tabung vakum 18,000
Berat 30 ton
Volume 15,000 kaki persegi
Daya listrik 140 kW
Kecepatan operasi 5,000 per detik
Von Neumann/Turing
Konsep program tersimpan (Stored Program
Concept)
Struktur mesin terdiri dari :
 Memori Utama, untuk menyimpan data maupun
instruksi
 Arithmetic Logic Unit (ALU), untuk mengolah data
biner
 Control Unit, untuk melakukan interpretasi
instruksi - instruksi di dalam memori sehingga
adanya eksekusi instruksi tersebut
 I/0, untuk berinteraksi dengan lingkungan luar
Dikenal sebagai Computer of Institute for Advanced
Studies (IAS)
Komplet 1952
Struktur Komputer IAS
Arithmetic and Logic Unit
Input
Output
Equipment
Main
Memory
Program Control Unit
IAS - detail
Memory IAS terdiri dari 1000 x 40 bit word
• Angka biner
• 2 x 20 bit instruksi
Sekumpulan register(penyimpanan didalam CPU)
• Memory Buffer Register
• Memory Address Register
• Instruction Register
• Instruction Buffer Register
• Program Counter
• Accumulator
• Multiplier Quotient
ALU- IAS (Computer of Institute for Advanced Studies)
 Memory Buffer Register (MBR), berisi sebuah word
yang akan disimpan di dalam memori atau
digunakan untuk menerima word dari memori.
 Memory Address Register (MAR), untuk
menentukan alamat word di memori untuk dituliskan
dari MBR atau dibaca oleh MBR.
 Instruction Register (IR) , berisi instruksi 8 bit kode
operasi yang akan dieksekusi.
 Instruction Buffer Register (IBR), digunakan untuk
penyimpanan sementara instruksi sebelah kanan
word di dalam memori.
 Program Counter (PC) , berisi alamat pasangan
instruksi berikutnya yang akan diambil dari memori.
 Accumulator (AC) dan Multiplier Quotient (MQ),
digunakan untuk penyimpanan sementara operand
dan hasil ALU.
Misalnya, hasil perkalian 2 buah bilangan 40 bit
adalah sebuah bilangan 80 bit; 40 bit yang paling
berarti ( most significant bit ) disimpan dalam AC dan
40 bit lainnya ( least significant bit ) disimpan dalam
MQ.
IAS beroperasi secara berulang membentuk siklus
instruksi . Komputer IAS memiliki 21 instruksi, yang
dapat dikelompokkan seperti berikut ini :
 Data tranfer , memindahkan data di antara memori
dengan register – register ALU atau antara dua
register ALU sendiri.
 Unconditional branch , perintah – perintah eksekusi
percabangan tanpa syarat tertentu.
 Conditional branch , perintah – perintah eksekusi
percabangan yang memerlukan syarat tertentu agar
dihasilkan suatu nilai dari percabangan tersebut.
 Arithmetic, kumpulan operasi – operasi yang
dibentuk oleh ALU.
 Address Modify, instruksi – instruksi yang
memungkinkan pengubahan alamat saat di
komputasi sehingga memungkinkan fleksibilitas
alamat yang tinggi pada program.
Struktur detail komputer IAS
Central Processing Unit
Arithmetic and Logic Unit
Accumulator
MQ
Arithmetic & Logic Circuits
MBR
Input
Output
Equipment
Instructions
Main
& Data
Memory
PC
IBR
MAR
IR
Control
Circuits
Program Control Unit
Address
Komputer Komersial
 1947 - Eckert-Mauchly Computer Corporation
 UNIVAC I (Universal Automatic Computer)
 Tulang punggung penghitungan sensus tahun
1950 di USA
 Tahun 1950 - UNIVAC II
• Cepat
• Memori lebih banyak
 Seri IBM pertama adalah seri 701 tahun 1953
 Seri IBM kedua adalah seri 702 tahun 1955
Generasi II : Transistor
 Menggantikan tabung vakum
 Bentuknyapun relatif kecil
 Konsumsi daya listrik amat kecil
 Transistor ditemukan di Bell Labs pada tahun
1947
 Terbuat dari Silikon
Transistor sebagai Dasar Komputer
Mesin generasi kedua
NCR dan RCA adalah perusahaan yang
mengembangkan komputer berukuran kecil
IBM mengeluarkan seri 7000-nya
Hardware komputer makin cepat prosesnya
Memori makin besar
Digital Equipment Corporation (DEC) tahun
1957
meluncurkan komputer pertamanya yaitu PDP 1
Generasi III : Integrated Circuit (IC)
 Lempeng tipis silikon terbagi dalam beberapa matriks
 Tiap keping terdiri dari GATE dan MEMORY CELL,
yang membentuk komponen elektronik digital
 Gate : gerbang yang mengimplementasikan fungsi-
fungsi Bool (logika sederhana)
 Gate terdiri dari gate NOT, AND dan OR, yang berisi
titik input dan output
 Memory Cell : perangkat penyimpan satu bit data
 Keuntungan :
 Elemen-elemen dikemas lebih rapat, shg. Meningkatkan
kecepatan dan interkoneksi lebih handal
 Komputer lebih kecil, hemat daya listrik dan
pendinginan
Generasi Selanjutnya
 Dikembangkan LSI (Large Scale IC) sampai VLSI
(Very LSI)
 Dapat mencapai 3000 – 10.000 – 100.000.000
komponen per keping
Generasi Komputer
 Tabung vakum - 1946-1957
 Transistor - 1958-1964
 Small scale integration (SSI)- 1965
• Lebih dari 100 transistor dalam chip
 Medium scale integration (MSI)– sampai 1971
• 100-3,000 transistor dalam chip
 Large scale integration (LSI)- 1971-1977
• 3,000 - 100,000 transistor dalam chip
 Very large scale integration (VLSI)– 1978 sampai sekarang
• 100,000 - 100,000,000 transistor dalam chip
 Ultra large scale integration (ULSI)
• 10,000,000- 1,000,000,000 transistor dalam chip
 Giga Scale Integration (GSI)
• 1,000,000,000-100,000,000,000 transistor dalam chip
Transistor dalam Chip
IBM 360
 1964
 Kelompok komputer pertama yang terencana
• Set Instruksi mirip atau identik
• Sistem operasi mirip atau identik
• Kecepatan yang meningkat
• Jumlah I/O port meningkat
• Ukuran memori yang lebih besar
• Harga yang meningkat
 Struktur saklar multiplex
DEC PDP-8







1964
Minikomputer pertama
Tidak membutuhkan air condition
Bentuknya yang kecil sehingga sangat fleksibel digunakan
$16,000
Aplikasi Embedded
Struktur Bus
Struktur Bus DEC - PDP-8
Console
Controller
CPU
Main Memory
OMNIBUS
I/O
Module
I/O
Module
Intel
1971 - 4004
• Microprocessor pertama
• Semua komponen CPU chip tunggal
• 4 bit
1972 - 8008
• 8 bit
• Didisain untuk aplikasi khusus
1974 - 8080
• Intel secara umum menggunakan microprocessor
Evolusi Intel Microprocessor
Type
4004
8008
8080
8086
80286
80386
80486
Pentium
Thn.
Release
71
72
74
78
82
85
89
93
Bit/ Exct
4
8
8
16
16
32
32
32
16 KB
64 KB
1 MB
16 MB
4 GB
4 GB
4 GB
-
-
-
130 K
275 K
1,2 M
3,2 M
Pengala
matan
Memory
Transist
or
-
Perancangan Kinerja
 Kinerja sebuah sistem komputer merupakan hasil
proses dari seluruh komponen komputer
 Komputer saat ini adalah mirip dengan komputer IAS
dengan tambahan rancangan kontemporer :
 Branch prediction : prediksi cabang instruksi yang akan
diproses berikutnya.
 Data flow analysis : melakukan analisis untuk
penjadwalan optimum bagi instruksi
 Speculative execution : prosesor mengeksekusi secara
spekulatif sebelum eksekusi aktualnya.
Kesenjangan Kemampuan
 Kecepatan prosesor meningkat
 Kapasitas memori meningkat
 Kecepatan memori lebih lambat daripada prosesor
DRAM
Trend DRAM yang digunakan
Penyelesaian
 Meningkatkan jumlah bit yang dicari pada suatu saat
tertentu dengan melebarkan DRAM dan melebarkan
lintasan sistem busnya
 Mengubah antarmuka DRAM sehingga lebih efisien
dengan menggunakan teknik cache atau pola buffer
lainnya pada keping DRAM
 Meningkatkan bandwidth interkoneksi prosesor dan
memori dengan penggunakan hierarki bus - bus yang
lebih cepat untuk buffering dan membuat struktur
aliran data