Pipelining dan RISC (Reduce Instruction Set Computer)

Pipelining dan RISC (Reduce Instruction Set Computer)

1. Pipelining

Pipelining adalah sebuah cara yang digunakan untuk melakukan sejumlah kerja secara bersama tetapi dalam tahapan yang berbeda yang dialirkan secara kontinu pada unit pemrosesan. Dengan cara ini maka unit pemrosesan selalu bekerja. Singkatnya Pipelining adalah sebuah teknik yang memungkinkan dapat melakukan eksekusi secara simultan, sehingga proses instruksi lebih efisien. Pipelining dapat diterapkan pada berbagai tingkatan dalam sistem komputer.

2. RISC (Reduce Instruction Set Computer) 

Merupakan arsitektur mikroprosesor, berbentuk kecil dan berfungsi untuk mengeset instruksi dalam komunikasi antara arsitektur lainnya. RISC dibuat oleh IBM, Stanford dan UC - Berkeley pada akhir tahun 70an dan awal 80an. 

Ciri-ciri RISC yaitu :

1. Instruksi berukuran tunggal
2. Umumnya berukuran 4 byte
3. Pengalamatan data sedikit
4. Tidak terdapat operasi yang menggabungkan operasi load/store dengan operasi aritmatika
5. Tidak terdapat pengalamatan tak langsung.

Karakteristik RISC yaitu :

1. Large Number of Register : RISC di desain untuk dapat menampung jumlah register yang banyak untuk mengantisipasi agar tidak terjadi interaksi yang berlebih dengan memory.
2. One Cycle Execution Time  : Prosesro RISC mempunyai CPI atau waktu per instruksi untuk setiap putaran untuk mengoptimalkan setiap instruksi pada CPU.

Unit Input Output

Unit Input/Output

Pengertian Input adalah masukkan sebuah unit/perangkat luar yang dipasang sesuai dengan slot atau portnya masing-masing untuk memasukkan atau mentransfer data dari luar ke mikroprosesor . Sedangkan pengertian Output adalah keluaran unit/perangkat yang digunakan untuk menampilkan atau menerjemahkan data yang keluar dari mikroprosesor komputer.  

Sistem Bus

Bus merupakan jalur komunikasi yang dibagi oleh beberapa user. Suatu set kabel yang digunakan untuk menghubungkan berbagai subsistem. Karakteristik sebuah Bus adalah Bus merupakan sebuah media transmisi yang dapat digunakan bersama.

Cara Kerja Sistem Bus

Cara kerja pada sistem komputer yang lebih maju membuat arsitektur komputernya menjadi kompleks sehhingga untuk meningkatkan performa dibutuhkan sebuah Bus. Tiap Bus merupakan jalur data antara beberapa perangkat yang berbeda. Dengan cara ini RAM, Prosesor, GPU dihubungkan dengan Bus utama berkecepatan tinggi yang disebut FSB (Front Side Bus). Untuk komunikasi antar bus ini digunakan sebuah Bridge.

2. Standart I/O Interface

     

I/O interface yaitu peralatan yang dimana informasi dapat masuk dan keluar dari perangkat seperti Komputer. Input adalah sinyal atau data yang diterima oleh sistem dan output adalah sinyal atau data yang dikirim. Contoh perangkat Input adalah Mouse, Keyboard, Scanner dan lain-lain. Sedangkan perangkat Output adalah Printer, Monitor, Speaker dan sebagainya.

3. Pengaksesan Peralatan I/O

     

Cara kerja interupsi di sisi modul I/O adalah modul I/O menerima perintah, misalnya read. Kemudian modul I/O melaksanakan perintah pembacaan dari perihal dan meletakkan paket data ke register data modul I/O, selanjutnya modul mengeluarkan sinyal interupsi ke CPU melalui saluran kontrol.

Pengolahan Interupsi saat perangkat I/O telah menyelesaikan sebuah operasi I/O adalah sebagai berikut:

1. Perangkat I/O akan mengirimkan sinyal ke CPU
2. CPU menyelesaikan operasi yang sedang dijalankan kemudian meresponnya.
3. CPU memeriksa sinyal tersebut, jika Valid maka CPU akan mengirimkan sinyal acknowledgement ke perangkat I/O untuk menghentikan interupsi.
4. CPU mempersiapkan pengontrolan transfer routine interupsi.
5. Kemudian CPU akan menyimpan Program Couter eksekusi sebelum interupsi ke stack pengontrol bersama informasi PSW.
6. Selanjutnya CPU memproses interupsi sampai selesai.

Tugas Soft Skill 4

CENTRAL PROCESSING UNIT

CPU (Central Processing Unit)

Cpu merupakan perangkat keras komputer yang memiliki fungsi melakukan perintah dan data pada perangkat lunak. CPU merupakan otak dari komputer dimana jika tidak ada CPU maka komputer tersebut tidak dapat beroperasi. Selain itu CPU berfungsi untuk menjalankan Program yang telah disimpan dalam memori utama dengan cara mengambil instruksi kemudian menguji instruksi dan mengeksekusi sesuai alur perintah.

Sistem Bus

Bus adalah jalur komunikasi yang dibagi pemakai. Suatu set kabel tunggal yang digunakan untuk menghubungkan berbagai sub sistem. Bus merupakan media transmii yang dapt digunakan bersama. Pada sistem komputer, terdapat sejumlah bus yang berlainan yang menyediakan jalan antara dua buah komponen pada bermacam-macam tingkatan sistem komputer. 

Jenis-jenis Bus berdasarkan Fungsinya:

1. Data Bus :

   - Berfungsi untuk mentransfer data.

   - Terdiri dari beberpa jalur penghantar 8, 16, 32 hingga 64.

   - Transmisi data dua arah yaitu dari CPU ke unit memori atau modul I/O dan sebaliknya.

2. Control Bus

   -  Berfungsi mengsinkronkan proses penerimaan dan pengiriman data.

   -  Mengatur memori atau port untuk ditulis atau dibaca.

   -  Sinyal Kontrol : RD, WR, I/O

3. Address Bus

   - Membawa informasi untuk mengetahui lokasi suatu perangkat.

   - Menentukan rute data, bersumber darimana dan tujuan data tersebut.

   - Jumlah alamat yang dapat dituju pada Bus alamat adalah sebanyak 2^n, ( n = jumah jalur Bus alamat).

ALU

Arithmatic Logical Unit (ALU) merupakan komponen dalam sistem komputer yang berfungsi melakukan operasi perhitungan aritmatika dan logika. Operasi aritmatika adalah penjumlahan dan pengurangan, sedangkan operasi logika adalah logika AND dan OR.

 

Instruksi yang dapat dilaksanakan oleh ALU disebut Instruction SET. Perintah yang ada pada masing-masing CPU belum tentu sama karena pembuat CPU yang berbeda. Jika perintah CPU dan CPU yang lainnya sama, maka pada level inilah suatu sistem dikatakan compatible, sehingga sebuah program yang dibuat berdasarkan perintah yang ada pada intel tidak akan bisa dijalankan untuk semua jenis processor.

Central Logic Unit

CLU merupakan bagian dari CPU yang bertugas untuk memberikan arahan atau kendali terhadap operasi yang dilakukan dibagian ALU di dalam CPU. Output dari CLU ini mengatur aktifitas bagian lain dalam CPU tersebut.

CLU diimplementasikan sebagai ad-hoc yang sulit untuk di desain. Namun CLU saat ini diimplementasikan sebagai sebuah microprogram yang dipilih oleh microsequencer dan bit yang datang  dari word-word tersebut akan secara langsung mengontorl bagian-bagian berbeda dari perangkat tersebut, termasuk register ALU, resgister Instruksi, BUS dan peralatan I/O diluar chip.

Set Register

Register adalah memori kecil pada komputer yang bekerja dengan kecepatan sangat tinggi yang digunakan untuk melakukan eksekusi terhadap program-program komputer dengan menyediakan akses yang cepat terhada nilai-nilai umum yang digunakan.

1. Set Register

     Prosesor memiliki 16 register 16-bit, namun ada empat register yang paling umum digunakan.

- r0 / PC adalah program counter

- r1 / SP adalah stack pointer

- r2 / SR adalah register status

- r3 

2. Control Register

        Control register adalah prosessor yang mengubah atau mengontrol CPU atau perangkat digital lainnya. Tugas dari control register adalah untuk mengontrol setiap alamat yang ada  di cpu dan untuk switching mode pengalamatan.

                                   

                                                                                          

sumber : 

http://pengayaan.com/pengertian-cpu-dan-fungsinya/

http://nurdinfirmansyah2.blogspot.co.id/

Arsitektur Set Instruksi

Arsitektur Set Instruksi

A. Pengertian

     Set instruksi adalah suatu aspek dalam arsitektur komputer yang dapat dilihat oleh para programer. Set instruksi juga dikenal sebagai Instruction Set Architecture (ISA). Umumnya ISA mencakup jenis data yang didukung, jenis instruksi yang digunakan, jenis register, mode pengalamatan, arsitektur memori operasi I/O dan sebagainya.

   ISA adalah sebuah spesifikasi dari Pullman kode-kode biner (opcode) yang diimplementasikan dalam bentuk aslinya. Kumpulan dari opcode terebut adalah bahasa mesin. ISA yang paling populer digunakan adalah set instruksi untuk chip Intel x86, Sun SPARC. DEC dan lain-lain.

B. Jenis-Jenis Instruksi

1. Pengolahan Data 

Instruksi untuk aritmetika dan logika. Instruksi Aritmetika memiliki kemampuan untuk mengolah data numeric. Instruksi Logika beroperasi pada bit-bit word sebagai bit bukan sebagai bilangan.

2. Penyimpanan Data

Instruksi untuk Memori. Instruksi memori diperlukan untuk memindahkan data yang terdapat pada memori dan register.

3. Perpindahan Data

Instruksi untuk I/O. Instruksi I/O diperlukan untuk memindahkan program dan data ke dalam memori dan mengembalikan hasil komputansi kepada pengguna.

4. Kontrol

Instruksi untuk pemeriksaan dan percabangan. Instruksi kontrol digunakan untuk memeriksa nilai data dannmencambangkan ke set industri lain.

C. Teknik Pengalamatan

     Teknik pengalamatan merupakan aspek dari set instruksi arsitektur di sebagian unit pengolah pusat yang di definisikan dalam set instruksi arsitektur. Selain itu teknik ini berguna untuk menentukan kerja dari bahasa mesin untuk mengidentifikasi operan dari setiap instruksi.

Jenis-jenis teknik pengalamatan diantaranya:

1. Immediate Addressing Mode

  

 

2. Direct Addressing Mode

     

3. Register Addressing Mode

     

4. Indirect Addressing Mode

     

D. Desain Set Instruksi

     Dalam mendesain set instruksi banyak melibatkan aspek sehingga hal tersebut sangatlah kompleks. Aspek yang terlibat diantaranya :

1. Kelengkapan Set Instruksi

2. Ortogonalitas

3. Kompabilitas

4. Operation Repertoire

5. Data Types

6. Instruction Format

7. Register

8. Addressing Mode

    

sumber:

https://docs.google.com/document/d/1shUV_xUF89iHyomHPD_VDNaaJr6jbqCJDw4aY2mKQU/edit?usp=sharing

Struktur Dasar dan Organisasi Komputer

A. Pengertian 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.

B. Pengertian 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.

Arsitektur komputer lebih cenderung pada kajian atribut – atribut sistem komputer yang terkait dengan seorang programmer. Contohnya, set instruksi, aritmetika yang digunakan, teknik pengalamatan, mekanisme I/O.

Dan 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.

Fungsi komputer didefinisikan sebagai operasi masing-masing komponen sebagai bagian dari struktur. Adapun fungsi dari masing-masing komponen dalam struktur di atas adalah sebagai berikut:

1. Input Device (Alat Masukan)
     Adalah perangkat keras komputer yang berfungsi sebagai alat untuk memasukan data atau perintah ke dalam komputer. Contoh : keyboard 

2. Output Device (Alat Masukan)

      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. 

3. CPU (Central Processing Unit)

    CPU merupakan otak sistem komputer, dan memiliki dua bagian fungsi operasional, yaitu: ALU (Arithmetical Logical Unit) sebagai pusat pengolah data, dan CU (Control Unit) sebagai pengontrol kerja komputer. 

4. I/O Ports

      Bagian ini digunakan untuk menerima ataupun mengirim data ke luar sistem. Peralatan input dan output di atas terhubung melalui port ini.

5. Data Bus

     Adalah jalur-jalur perpindahan data antar modul dalam sistem komputer. Karena pada suatu saat tertentu masing-masing saluran hanya dapat membawa 1 bit data, maka jumlah saluranmenentukan jumlah bit yang dapat ditransfer pada suatu saat. Lebar data bus ini menentukan kinerja sistem secara keseluruhan. Sifatnya bidirectional, artinya CPU dapat membaca dan menerima data melalui data bus ini. Data bus biasanya terdiri atas 8, 16, 32, atau 64 jalur paralel. 

6. Memori

      Memori terbagi menjadi dua bagian yaitu memori internal dan memori eksternal. Memori internal berupa RAM (Random Access Memory) yang berfungsi untuk menyimpan program yang kita olah untuk sementara waktu, dan ROM (Read Only Memory) yaitu memori yang hanya bisa dibaca dan berguna sebagai penyedia informasi pada saat komputer pertama kali dinyalakan. 

7. Control Bus

    Control Bus digunakan untuk mengontrol penggunaan serta akses ke Data Bus dan Address Bus. Terdiri atas 4 sampai 10 jalur paralel.

8. Address Bus

     Digunakan untuk menandakan lokasi sumber ataupun tujuan pada proses transfer data. Pada jalur ini, CPU akan mengirimkan alamat memori yang akan ditulis atau dibaca. 

     

C. Fungsi Komputer

     1. Pemindahan data

     2. Penyimpanan data

     3. Pengolahan data

    1. Pemindahan Data

        

        

    2. Penyimpanan Data

        

         

Evolusi Arsitektur Komputer

Evolusi Arsitektur Komputer

Definisi Komputer

Komputer adalah serangkaian ataupun sekelompok mesin elektronik yang terdiri dari ribuan bahkan jutaan komponen yang dapat saling bekerja sama, serta membentuk sebuah sistem kerja yang rapi dan teliti.

Sejarah Komputer

Sejarah Komputer Generasi I - V

Asal-usul sejarah perkembangan komputer tak dapat lepas dari kebutuhan manusia untuk dapat mengetahui berapa hasil dari suatu perhitungan, mulai dari perhitungan yang sangat sederhana sampai dengan yang sangat rumit. Agar dapat memperoleh suatu informasi dengan tepat dan cepat, manusia selalu berusaha mencari dan menemukan suatu alat bantu hitung dan pengolah data yang lebih baik. Pada mulanya seluruh alat bantu hitung digerakkan secara manual dengan tenaga manusia (Periode Manual Tahun 1000 SM - 1641 M), kemudian alat bantu hitung berkembang menggunakan tenaga penggerak mekanik menggunakan roda bergigi yang digerakkan tangan (Periode Mekanis 1642-1885). Pada perkembangan selanjutnya, alat bantu hitung, mesin mekaniknya mulai menggunakan tenaga listrik (Periode Elektromekanis 1886 - 1945), dan pada perkembangan terakhir menggunakan sirkuit elektronik (Periode Elektronik 1946 - sekarang).

Pada Periode Elektronik inilah kita mulai memasuki generasi komputer. Berikut ini penjelasan masing-masing dari generasi komputer tersebut:

·     Komputer Generasi I

      Sejarah komputer generasi pertama mulai hadir pada tahun 1946 - 1956, beberapa ciri utama dari generasi ini di antaranya:

      1. Menggunakan tabung hampa udara (vacuum tubes) sebagai sirkuitnya.

      2. Ukuran fisik komputer besar sehingga memerlukan ruangan yang luas serta memakai daya listrik yang besar.

      3. Memiliki media penyimpanan luar berupa magnetik tape atau magnetik drum.

      4. Hanya dapat dikendalikan oleh bahasa mesin (machine language)

Adapun contoh komputer generasi pertama ini di antaranya:

      1.      ENIAC (Electronik Numerical Integrator and Computer)

               

     ENIAC (Electronik Numerical Integrator and Computer) yang dikembangkan tahun 1946 oleh John W. Mauchly dan J. Presper Eckert dari Universitas Pennsylvania merupakan First General Purpose Electronic Computer.

      2.      UNIVAC (Universal Automatic Computer)
               

UNIVAC (Universal Automatic Computer) sudah menggunakan pita magnetik sebagai media input dan outputnya. Merupakan komputer komersial pertama yang dipakai oleh Biro Sensus Amerika Serikat untuk digunakan dalam menghitung sensus penduduk dan sebagai komputer pertama yang dibuat untuk tujuan aplikasi bisnis.

       3.     IBM 701 dan IBM650
               

IBM 701 dan IBM650 yang sudah merupakan komputer komersial berukuran besar. Sudah menggunakan magnetik drum untuk media penyimpanan luarnya.

·     Komputer Generasi II

      Sejarah komputer generasi kedua mulai populer pada awal tahun 1960-an. Beberapa ciri utama dari generasi ini di antaranya:

      1. Sudah menggunakan transistor untuk sirkuitnya. Transistor dikembangkan di Bell Laboratories tahun 1947

      2. Lebih kecil, cepat, dapat diandalkan, dan hemat energi dibanding generasi komputer pertama.

      3. Menggunakan bahasa assembly yang terdiri dari singkatan-singkatan untuk menggantikan kode biner

        Contoh komputer generasi kedua yang dikembangkan saat itu adalah IBM 1401.Sejak tahun 1965, sebagian besar bisnis-bisnis besar menggunakan komputer generasi ini untuk mengolah informasi keuangan.

      

·     Komputer Generasi III

        
Adapun computer generasi III diantaranya:

      1. IBM S/360
           

      2. GE 600 dan GE 235
          

      3. NCR Century
         

·     Komputer Generasi IV

      Sejarah komputer genarasi keempat (1971), beberapa ciri utama dari generasi ini di antaranya:

     1. Mulai dikembangkan komputer micro yang menggunakan prosesor dengan general purpose  microprocessor yang dikembangkan oleh Intel (Intel 8080)

    2. Mulai digunakannya LSI (Large Scale Intergartion) yang merupakan pemadatan beribu-ribu IC (Integrated Circuit) dalam sebuah chip. Kemudian dikembangkan menjadi VLSI (Very Large Scale Integration).

     3.  Pada generasi ini hampir sebagian besar komputer telah menggunakan sistem operasi dengan konsep GUI (Grapihical User Interface). Seperti sistem operasi Microsoft Windows buatan Microsoft Corp.

Adapun contoh komputer generasi keempat ini di antaranya:

      1. Apple II

          

Apple II yang dikembangkan oleh Steven Jobs dan Steve Wozniak. Gambar di atas komputer Apple II karya Steven Job dan Steve Wozniak.

2. IBM PC

IBM PC dengan kompatibelnya yang diproduksi massal oleh berbagai perusahaan sehingga komputer micro memasyarakat hingga saat ini. IBM PC terus berkembang mulai dari IBM PC/XT, IBM PC/AT, IBM PC/386, IBM PC/486 menggunakan microprocessor intel 8088, 80286, 80386, 80486, selanjutnya menjadi seri Intel Pentium. Yang memproduksi microprocessor selain perusahaan Intel, ada juga perusahaan AMD (Advanced Micro Devices).

·     Komputer Generasi V


      

Sejarah perkembangan komputer generasi kelima adalah komputer yang kita gunakan sekarang ini dimana pada generasi ini ditandai dengan munculnya: LSI (Large Scale Integration) yang merupakan pemadatan ribuan microprocessor ke dalam sebuah microprocesor. Selain itu, juga ditandai dengan munculnya microprocessor dan semi conductor.Perusahaan-perusahaan yang membuat micro-processor di antaranya adalah: Intel Corporation, Motorola, Zilog dan lainnya lagi. Di pasaran bisa kita lihat adanya microprocessor dari Intel dengan model 4004, 8088, 80286, 80386, 80486, dan Pentium. Pentium-4 merupakan produksi terbaru dari Intel Corporation yang diharapkan dapat menutupi segala kelemahan yang ada pada produk sebelumnya, di samping itu, kemampuan dan kecepatan yang dimiliki Pentium-4 juga bertambah menjadi 2 Ghz. Gambar-gambar yang ditampilkan menjadi lebih halus dan lebih tajam, di samping itu kecepatan memproses, mengirim ataupun menerima gambar juga menjadi semakin cepat.