CATATAN KULIAH

Arsitektur Sistem Komputer

·      Arsitektur adalah segala kegiatan yang mungkin dilakukan oleh programmer

·      Organisasi adalah bagaimana fitur-fitur dapat digunakan

·      Struktur adalah cara bagaimana setiap komponen berhubungan satu sama lain

·      Fungsi adalah operasi individu masing-masing komponen sebagai bagian dari struktur

Semua konputer mempunyai fungsi sbb:

-       Data processing

-       Data storage

-       Data movement

-       Control

 Perkembangan Komputer

1.    ENIAC (Electronic Numerical Integrator And Computer)

·      Started 1943

·      Finished 1946

·      Used until 1955

·      Decimal (not binary)

·      Programmed manually by switches

·      18,000 vacuum tubes

·      30 tons

·      15,000 square feet

·      140 kW power consumption

2.    Von Neumann/Turing

·      Completed 1952

·      ALU operating on binary data

·      Control unit interpreting instructions from memory and executing

·      Input and output equipment operated by control unit

3.    IAS

·      1000 x 40 bit words

·      Memory Buffer Register

·      Memory Address Register

·      Instruction Buffer Register

·      Program Counter

4.    Commercial Computers

·      1947 -Eckert-Mauchly Computer Corporation

·      UNIVAC I (Universal Automatic Computer)

·      Became part of Sperry-Rand Corporation

5.    IBM

·      1953 -the 701

-       IBM’s first stored program computer

-       Scientific calculations

·      1955 -the 702

-       Business applications

·      Lead to 700/7000 series

6.    IBM 360 series

·      1964

·      Replaced (& not compatible with) 7000 series

7.    DEC PDP-8

·      1964

·      First minicomputer (after miniskirt!)

·      Did not need air conditioned room

·      Small enough to sit on a lab bench

8.    Semiconductor Memory

·      1970

·      Holds 256 bits

·      Non-destructive read

·      Much faster than core

9.    Intel

·      1971 -4004

-       First microprocessor

-       All CPU components on a single chip

-       4 bit

·      Followed in 1972 by 8008

-       8 bit

-       Both designed for specific applications

·      1974 -8080

-       Intel’s first general purpose microprocessor

Generations of Computer

·      Vacuum tube -1946-1957

·      Transistor -1958-1964

·      Small scale integration -1965 on

-       Up to 100 devices on a chip

·      Medium scale integration -to 1971

-       100-3,000 devices on a chip

·      Large scale integration -1971-1977

-       3,000 -100,000 devices on a chip

·      Very large scale integration -1978 to date

-       100,000 -100,000,000 devices on a chip

·      Ultra large scale integration

-       Over 100,000,000 devices on a chip

 Sistem Bus (sistem dan struktur interkoneksi komputer)

Bus adalah Jalur komunikasi untuk menghubungkan dua atau lebih perangkat komputer Sebuah bus sistem terdiri dari 50 hingga 100 saluran yang terpisah. Masing-masing saluran ditandai dengan arti dan fungsi khusus. Walaupun terdapat sejumlah rancangan bus yang berlainan, fungsi saluran bus dapat diklasifikasikan menjadi tiga kelompok, yaitu saluran data, saluran alamat, dan saluran kontrol. Selain itu, terdapat pula saluran distribusi daya yang memberikan kebutuhan daya bagi modul yang terhubung.

1. Saluran Data
Saluran data memberikan lintasan bagi perpindahan data antara dua modul sistem. Saluran ini secara kolektif disebut bus data. Umumnya bus data terdiri dari 8, 16, 32 saluran, jumlah saluran diakibatkan dengan lebar bus data. Karena pada suatu saat tertentu masing-masing saluran hanya dapat membawa 1 bit, maka jumlah saluran menentukan jumlah bit yang dapat dipindahkan pada suatu saat. Lebar bus data merupakan faktor penting dalam menentukan kinerja sistem secara keseluruhan. Misalnya, bila bus data lebarnya 8 bit, dan setiap instruksi panjangnya 16 bit, maka CPU harus dua kali mengakses modul memori dalam setiap siklus instruksinya.

2. Saluran Alamat
Saluran alamat digunakan untuk menandakan sumber atau tujuan data pada bus data. Misalnya, bila CPU akan membaca sebuah word data dari memori, maka CPU akan menaruh alamat word yang dimaksud pada saluran alamat. Lebar bus alamat akan menentukan kapasitas memori maksimum sistem. Selain itu, umumnya saluran alamat juga dipakai untuk mengalamati port-port input/outoput. Biasanya, bit-bit berorde lebih tinggi dipakai untuk memilih lokasi memori atau port I/O pada modul.

3. Saluran Kontrol
Saluran kontrol digunakan untuk mengntrol akses ke saluran alamat dan penggunaan data dan saluran alamat. Karena data dan saluran alamat dipakai bersama oleh seluruh komponen, maka harus ada alat untuk mengontrol penggunaannya. Sinyal-sinyal kontrol melakukan transmisi baik perintah maupun informasi pewaktuan diantara modul-modul sistem. Sinyal-sinyal pewaktuan menunjukkan validitas data dan informasi alamat. Sinyal-sinyal perintah mespesifikasikan operasi-operasi yang akan dibentuk. Umumnya saluran kontrol meliputi : memory write, memory read, I/O write, I/O read, transfer ACK, bus request, bus grant, interrupt request, interrupt ACK, clock, reset.

Internal Memory

1.    Lokasi

·      CPU/Prosesor

·      Internal/utama

·      External/tambahan

2.    Kapasitas

·      Ukuran Word

Unit organisasi memori. Ukuran dari word = banyaknya bit yang digunakan

·      Banyaknya Word

Atau bytes, dimana 1 byte = 8 bit. Panjang 1 word pada umumnya adalah 8, 16, dan 32

3.    Unit Transfer

·      Internal

-       Biasanya dibangun oleh lebar bus data

-       Sama dengan banyaknya saluran data ke dalam dan keluar dari modul memori

-       Merupakan banyaknya bit yang dibaca atau dituliskan ke dalam memori

·      External

-       Data yang ditransfer dalam jumlah yang lebih besar dari word, yang disebut block

·      Unit pengalamatan

-       Lokasi terkecil di mana pengalamatannya unik

-       Pada beberapa sistem unit pengalamatannya adalah word

4.    Metode Akses

·      Sequential

-       Memori diorganisir kedalam unit-unit data yang disebut rekord

-       Mulai sejak awal dan akan membaca sampai akhir

-       Waktu akses tergantung pada lokasi data dan lokasi sebelumnya (berubah-ubah)

-       ex. tape

·      Langsung

-       Blok-blok individual mempunyai alamat unik

-       Akses dengan cara melompat area dan pencarian sequential

-       Waktu akses tergantung pada lokasi data dan lokasi sebelumnya

-       ex. disk

·      Random/acak

-       Pengalamatan individual mengidentifikasi dengan tepat lokasi

-       Waktu akses tidak tergantung pada lokasi dan akses sebelumnya

-       ex. RAM

·      Associative/asosiatif

-       Data ditempatkan oleh perbandingan bagian isi penyimpanan

-       Waktu akses tidak tergantung pada lokasi dan akses sebelumnya

-       e.x. cache

5.    Kinerja

A.  Kinerja RAM

·       Waktu akses

-       Waktu yang diperlukan untuk operasi baca tulis dari menampilkan alamat sampai operasi penyimpanan data atau penggunaan data

·      Waktu siklus memori

-       Waktu diperlukan memori untuk “recover” sebelum akses berikutnya

-       Waktu siklus adalah waktu akses + recovery

·      Kecepatan transfer

-       Kecepatan saat data bisa dipindahkan

B.  Kinerja non-RAM

·      Waktu akses

Waktu yang dibutuhkan untuk melakukan operasi baca tulis pada lokasi yang diinginkan

·      Kecepatan transfer

Kecepatan saat data bisa dipindahkan

6.    Tipe Fisik

·      Semiconductor : RAM

·      Magnetic : Disk & Tape

·      Optical : CD & DVD

·      Lainnya : Hologram

7.    Karakteristik Fisik

·      Decay, kerusakan data

·      Volatility, data hilang saat sumber daya mati

·      Erasable, mudah dihapus

·      Konsumsi Daya

8.    Organisasi

·      Sebuah chip 16 Mbit bisa diatur menjadi 1 M 16 bit word

·      Sebuah bit per chip memiliki 16 ruang berkapasitas 1 Mbit, dengan bit 1 dari setiap word berada di chip satu, dst

·      Sbuah chip 16 Mbit bisa tersusun sebagai array 2048 x 2048 x 4 bit

 External Memory (Memori Eksternal)

Jenis-jenis Memori Eksternal :

1.    Magnetic Disk : Disk metal atau plastik yang dilapisi dengan bahan yang dapat dimagnet (iron oxide)

·      RAID (Redundant Array of Independent Disk)

·      Bisa dipindahkan (Removable)

·      Kemasan :

-       Floppy

-       Winchester hard disk

-       Removable hard disk

2.    Optical

·      Asalnya untuk audio

·      650 Mbyte untuk 70 menit audio

·      Dilapisi policarbonat dengan lapisan reflektif yang tinggi, biasanya alumunium

·      Data disimpan sebagai bit-bit

·      Proses baca dilakukan oleh reflecting laser

·      Penempatan kerapatan data konstan

·      Kecepatan linier konstan

·      Constant linear velocity

·      Kemasan :

-        CD-ROM (cd read only memory)

-        CD-Writable (WORM=write once read memory)

-        CD-R/W (read/write)

-        DVD (digital versatile disk)

3.    Pita Magnetik

·      Serial access

·      lambat

·      Sangat murah

·      Digunakan sebagai backup atau arsip

Input/Output

1.      Modul Input/Output

·      Interface ke CPU dan memori

-       Melalui sistem bus atau perpindahan utama

·      Interface ke satu atau lebih periferal

-       Melalui link yang sesuai

2.      Peralatan External

·      Terbaca manusia : Monitor, printer, keyboard

·      Terbaca mesin : Pengawasan dan kontrol, sensor, aktuator, pita/disk magnetik

·      Komunikasi : Modem, Network Interface Card (NIC)

3.      Fungsi Modul I/O Module

·      Kontrol dan timing : Mengkoordinasikan lalu lintas antara sumber daya internal dan perangkat external.

·      Komunikasi prosesor

·      Komuniksasi perangkat

·      Data Buffering

·      Deteksi kesalahan

4.      Perintah-perintah I/O (1)

·      CPU dan alamat

-       Prosesor mengeluarkan alamat yang menspesifikasi modul I/O dan perangkat ext, serta perintah I/O

·      Perintah I/O

-       Ketika modul I/O dialamati oleh CPU, yaitu:

-       Control –mengaktifkan periferal dan memberi tahu apa yang harus dilakukan

-       e.g. unit pita magnetik yang diinstruksikan untuk menggulung ulang atau memajukan sebuahrekaman (perintah ini dikhususkan ke jenis perangkat periferalnya)

-       Test : menguji berbagai macam kondisi status yg berhubungan dengan perangkat periferalnya

-       Read : modul I/O akan memperoleh data dari periferal dan menempatkannya pada buffer internal.

-       Write : modul I/O mengambil data dari bus data dan kemudian mentransmisikan data tersebut ke periferal

5.      Pengalamatan perangkat I/O

·      Pada I/O terprogram, transfer data sangat mirip dengan akses memori

·      Setiap perangkat diberi kode pengenal yang unik

·      Perintah-perintah CPU terdiri dari kode pengenal (alamat)

Operating System (OS)

1.    Definisi OS

Suatu program yang mengatur eksekusi program-program aplikasi dan berfungsi sebagai interface antara pengguna komputer dengan hardware komputer

2.    Tujuan dan fungsi

·      Kemudahan

-       OS membuat komputer lebih mudah untuk digunakan

·      Efisiensi

-       OS memungkinkan sumber daya sistem komputer digunakan dengan cara yang efisien

·      Kemampuan berkembang

-       OS harus disusun sedemikian rupa shg memungkinkan pengembangan yang efektif, pengujian, dan penerapan fungsi sistem baru tanpa mengganggu layanan yang telah ada

3.    Fungsi Sistem Operasi

·      Pembuatan program

·      Eksekusi program

·      Akses ke perangkat I/O

·      Akses terkontrol ke file

·      Akses sistem

·      Deteksi error dan respons

·      Laporan

4.    Tipe Sistem Operasi

·      Interaktif

·      Batch

·      Single program (Uni-programming)

·      Multi-programming (Multi-tasking)

5.    Sistem Pembagian Waktu

·      Mengizinkan pengguna untuk berkomunikasi langsung dengan komputer

·      Multi-programming mengizinkan sejumlah pengguna untuk berkomuniksi dengan komputer

6.    Managemen Memori

·      Uni-program (Program tunggal)

-       Memori dipisah menjadi dua

-       Satu untuk OS (monitor)

-       Satu untuk eksekusi program

·      Multi-program

-       “pengguna” merupakan bagian dari proses yang sedang aktif