Organisasi & Arsitektur Komputer

1

© Teknik Informatika - UNIKOM

Organisasi & Arsitektur Komputer

Eko Budi Setiawan www.ekobudisetiawan.com

Eko Budi Setiawan, S.Kom., M.T.

[email protected]

2013

Struktur CPU

2

Flash Back

© Eko Budi Setiawan, S.Kom., M.T.

© Teknik Informatika - UNIKOM 2013

Pengertian Komputer - 1

Komputer adalah suatu alat elektronik yang mampu melakukan beberapa tugas yaitu menerima input,

memproses input sesuai dengan instruksi yang diberikan, menyimpan perintah-perintah dan hasil pengolahannya, serta

menyediakan output dalam bentuk informasi(By : Robert Blissmer, 1985)

Berbentuk Sistem Komputer 1

Saling Terhubung 2

Untuk menghasilkan informasi 3

3

Sistem Komputer

Sistem

Komputer

HardwareKomponen komputer yang bisa dilihat dan berbentuk nyata, berfungsi untuk mendukung proses komputerisasi

SoftwareSekumpulan data

elektronik yang disimpan dan diatur oleh komputer.

e.g : program, intruksi, sistem operasi

BrainwarePersonal yang terlibat langsung dalam penggunaan komputer.e.g : sistem analis, programmer, operator

© Eko Budi Setiawan, S.Kom., M.T. © Teknik Informatika - UNIKOM 2013

4

Struktur Komputer



Struktur Utama Komputer

Struktur KomputerMerupakan cara komponen-komponen komputer saling terkait dan berhubungan untuk melakukan suatu proses

5

Fungsi Komponen Komputer



Input / Output Komputer

Input DeviceMedia untuk memasukan data dari luar kedalam suatu memori dan prosesor untuk diolah guna menghasilkan

informasi yang diperlukane.g : keyboard, mouse, joystick, microphone

Output DeviceMedia komputer yang berfungsi untuk menampilkan

keluaran hasil pengolahan data. Hasil keluaran tersebut dapat berupa hardcopy, softcopy, atau

sound

I/O PortDigunakan untuk menerima atau mengirim

data/informasi keluar sistem komputer. I/O Port juga menghubungkan peralatan input dan output komputer

6




CPU & Memory

Central Processing UnitBerfungsi sebagai pengrol operasi komputer dan pusat

pengolahan fungsi-fungsi yang ada pada komputer. Memiliki ALU (Arithmetical Logical Unit) sebagai pusat

pengolah data, dan CU (Control Unit) sebagai pengontrol kerja komputer. Selain itu, terdapat juga cache memory/register sebagai tempat penyimpanan

sementara.

MemoryMerupakan bagian dari komputer sebagai tempat program

dan data disimpan. Memori terbagi menjadi internal dan eksternal. Memori internal berupa RAM (Random Access

Memory) dan ROM (Read Only Memory). Memory internal dapat diakses langsung oleh processor, sedangkan

eksternal melalui piranti I/O

7




CPU & Memory

Data BusJalur perpindahan data antar komponen komputer. Lebar data bus akan menentukan kinerja dari sistem komputer. Sifat dari data bus adalah bidirectional, sehingga dapat membaca dan menerima data. Biasanya terdiri dari 8, 16, 32 dan 64 jalur.

Address BusUntuk menentukan lokasi tujuan atau seumber

pada proses transfer data. Address bus digunakan CPU untuk mengirimkan alamat

memori yang akan ditulis atau dibaca. Biasanya terdiri dari 16, 20, 24, atau 32 jalur.

Control BusDigunakan untuk mengontrol akses ke data bus dan address bus.

8

Struktur Utama Komputer



Computer

Main

Memory

Input

Output

Systems

Interconnection

Peripherals

Communication

lines

Central

Processing

Unit

Computer

9

Struktur Utama CPU



Computer Arithmetic

and

Logic Unit

Control

Unit

Internal CPU

Interconnection

Registers

CPU

I/O

Memory

System

Bus

CPU

10

Komponen Utama CPU

Arithmetic and Logic Unit (ALU), bertugasmembentuk fungsi - fungsi pengolahan data komputer

Control Unit, bertugas mengontrol operasi CPU dansecara keseluruhan mengontrol komputer sehinggaterjadi sinkronisasi kerja antar komponen dalammenjalankan fungsi - fungsi operasinya

Registers, adalah media penyimpan internal CPU yang digunakan saat proses pengolahan data

CPU Interconnections, adalah sistem koneksi danbus yang menghubungkan komponen internal CPU, yaitu ALU, unit kontrol dan register - register dan jugadengan bus - bus eksternal CPU yang menghubungkandengan sistem lainnya



11

Prinsip Kerja Komputer



Input Proses Output

inputProses pemasukan data kedalam komputer denganmenggunakan alat input yang terhubung dengan I/O ports

prosesProses pengolahan data sesuai program yang diberikan menggunakan CPU

outputProses menghasilkan keluaran dari hasilpengolahan data, melalui alat output

12

Fungsi Komputer

Pengolahan Data1

2

3

4

Pemindahan Data

Kontrol

Penyimpanan Data



13

Fungsi Komputer

DataMovementApparatus

ControlMechanism

DataStorageFacility

DataProcessing

Facility

Fungsi dari Komputer



14

Contoh: keyboard ke screen


ControlMechanism

DataStorageFacility

DataProcessing

Facility

Fungsi Komputer (1)

Fungsi Pemindahan Data



15


ControlMechanism

DataStorageFacility

DataProcessing

Facility

Contoh: Internet download ke disk

Fungsi Komputer (2)

Fungsi Penyimpanan Data



16


ControlMechanism

DataStorageFacility

DataProcessing

Facility

Contoh: updating bank statement

Fungsi Komputer (3)

Pemrosesan data dari/ke penyimpanan data



17


ControlMechanism

DataStorageFacility

DataProcessing

Facility

Contoh: printing a bank statement

Fungsi Komputer (4)

Pemrosesan data dari penyimpanan data ke I/O



18Fungsi CPU

Fungsi CPU adalah penjalankan

program - program yang disimpan dalam memoriutama dengan cara mengambilinstruksi - instruksi, menguji instruksi tersebutdan mengeksekusinya satu persatu sesuai alurperintah

Proses Eksekusi Program adalah dengan

mengambil pengolahan instruksi yang terdiri daridua langkah, yaitu : operasi pembacaan instruksi(fetch) dan operasi pelaksanaan instruksi(execute)



19Siklus Fetch-Eksekusi

CPU awalnya akan membaca instruksi darimemori

Terdapat register dalam CPU yang berfungsimengawasi dan menghitung instruksiselanjutnya, yang disebut Program Counter (PC)

PC akan menambah satu hitungannya setiap kali CPU membaca instruksi

Instruksi - instruksi yang dibaca akan dibuatdalam register instruksi (IR)



20Aksi-Aksi CPU

CPU - Memori, perpindahan data dari CPU kememori dan sebaliknya

CPU - I/0, perpindahan data dari CPU ke modulI/0 dan sebaliknya

Pengolahan Data, CPU membentuk sejumlahoperasi aritmatika dan logika terhadap data

Kontrol, merupakan instruksi untuk pengontrolanfungsi atau kerja. Misalnya instruksi pengubahanurusan eksekusi



21Siklus Instruksi Dasar



22Siklus Instruksi

Instruction Address Calculation (IAC), yaitu mengkalkulasi ataumenentukan alamat instruksi berikutnya yang akan dieksekusi.

Instruction Fetch (IF), yaitu membaca atau pengambil instruksi darilokasi memorinya ke CPU

Instruction Operation Decoding (IOD), yaitu menganalisa instruksiuntuk menentukan jenis operasi yang akan dibentuk dan operand yang akan digunakan

Operand Address Calculation (OAC), yaitu menentukan alamatoperand, hal ini dilakukan apabila melibatkan referensi operand padamemori

Operand Fetch (OF), adalah mengambil operand dari memori atau darimodul I/0

Data Operation (DO), yaitu membentuk operasi yang diperintahkandalam instruksi

Operand store (OS), yaitu menyimpan hasil eksekusi ke dalam memori



23Fungsi Interrupt

Fungsi interupsi adalah mekanisme penghentianatau pengalihan pengolahan instruksi dalam CPU kepada routine interupsi. Hampir semua modul(memori dan I/0) memiliki mekanisme yang dapatmenginterupsi kerja CPU

Tujuan interupsi secara umum untukmanajemen pengeksekusian routine instruksi agar efektif dan efisien antar CPU dan modul - modul I/0 maupun memori

Setiap komponen komputer dapat menjalankantugasnya secara bersamaan, tetapi kendali terletakpada CPU disamping itu kecepatan eksekusimasing - masing modul berbeda sehingga denganadanya fungsi interupsi ini dapat sebagaisinkronisasi kerja antar modul



24Sinyal Interupsi

Program, yaitu interupsi yang dibangkitkandengan beberapa kondisi yang terjadi padahasil eksekusi program. Contohnya: arimatikaoverflow, pembagian nol, oparasi ilegal

Timer, adalah interupsi yang dibangkitkanpewaktuan dalam prosesor. Sinyal inimemungkinkan sistem operasi menjalankanfungsi tertentu secara reguler

I/O, sinyal interupsi yang dibangkitkan olehmodul I/O sehubungan pemberitahuan kondisierror dan penyelesaian suatu operasi

Hardware failure, adalah interupsi yang dibangkitkan oleh kegagalan daya ataukesalahan paritas memori



25Mekanisme Interupsi



26Mekanisme Interupsi

Saat suatu modul telah selesai menjalankantugasnya dan siap menerima tugas berikutnyamaka modul ini akan mengirimkan permintaaninterupsi ke prosesor

Prosesor akan menghentikan eksekusi yang dijalankannya untuk menghandle routine interupsi

Setelah program interupsi selesai maka prosesorakan melanjutkan eksekusi programnya kembali

Saat sinyal interupsi diterima prosesor ada duakemungkinan tindakan, yaitu interupsiditerima/ditangguhkan dan interupsi ditolak



27Iterupsi Ditangguhkan

Prosesor menangguhkan eksekusiprogram yang dijalankan danmenyimpan konteksnya. Tindakan iniadalah menyimpan alamat instruksiberikutnya yang akan dieksekusi dandata lain yang relevan

Prosesor menyetel program counter (PC) ke alamat awal routine interrupt handler



28Iterupsi Ganda

Menolak atau tidak mengizinkan interupsi lain saat suatu interupsi ditangani prosesor. Kemudian setelah prosesor selesai menanganisuatu interupsi maka interupsi lain baru di tangani. Pendekatan ini disebut pengolahaninterupsi berurutan / sekuensial

Prioritas bagi interupsi dan interrupt handler mengizinkan interupsi berprioritas lebih tinggiditangani terlebih dahulu. Pedekatan ini disebutpengolahan interupsi bersarang



29Interupsi Bersarang

Sistem memiliki tiga perangkat I/0: printer, disk, dansaluran komunikasi

Pada awal sistem melakukan pencetakan dengan printer, saat itu terdapat pengiriman data pada salurankomunikasi sehingga modul komunikasi memintainterupsi

Proses selanjutnya adalah pengalihan eksekusi interupsimodul komunikasi, sedangkan interupsi printer ditangguhkan

Saat pengeksekusian modul komunikasi terjadiinterupsi disk, namun karena prioritasnya lebih rendahmaka interupsi disk ditangguhkan

Setelah interupsi modul komunikasi selesai akandilanjutkan interupsi yang memiliki prioritas lebih tinggi, yaitu disk

Bila interupsi disk selesai dilanjutkan eksekusi interupsiprinter

Selanjutnya dilanjutkan eksekusi program utama© Eko Budi Setiawan, S.Kom., M.T.


30Interupsi Sekuensial



31Interupsi Bersarang



32

Thank You



To Be Continued..

Organisasi & Arsitektur Komputer

Documents