Arsitektur & Organisasi KomputerComputer Evolution &
PerformanceI Putu Deny A. (0910680023) Harry Y Limbong
(105060800111105) Teknik Informatika,Fakultas Teknik, Universitas
Brawijaya, Email : [email protected]
PendahuluanKomputer adalah sebuah mesin hitung elektronik yang
secara cepat menerima informasi masukan digital dan mengolah
informasi menurut seperangkat instruksi yang tersimpan dalam
komputer dan menghasilkan keluaran informasi yang dihasilkan
setelah diolah. Dalam bentuk yang paling sederhana komputer terdiri
dari lima bagian utama yang mempunyai fungsi sendiri - sendiri.
Unit-unit tersebut adalah: masukan, memori, aritmetika dan logika,
keluaran dan kontrol.
MODUL
2Computer Evolution & Performance
Tujuan Sejarah Singkat Komputer Generasi Pertama: Tabung Vakum.
Generasi Kedua: Transistor. Generasi Ketiga: Integrated Circuit.
Generasi Keempat: Very Large Scale Integration
Perancangan Kinerja Contoh Evolusi Komputer
Background
AOK / Computer Evolution & PerformanceENIAC Electronic
Numerical Integrator And Computer Eckert and Mauchly University of
Pennsylvania Tabel lintasan peluru Mulai dibuat 1943 Selesai 1946
Sangat terlambat untuk digunakan dalam PD-II Digunakan sampai
1955
Brawijaya University
2011
ENIAC, singkatan dari Electronic Numerical Integrator And
Computer, adalah komputer elektronik penuh pertama yang didesain
agar Turing-complete, yang mampu diprogram ulang dengan cara
mengatur ulang kabelnya agar dapat menyelesaikan segala jenis
masalah perhitungan. Ia didahului oleh Z3 karya Konrad Zuse, yang
dapat diprogram dengan kaset secara penuh namun masih mekanikal dan
oleh komputer Colossus buatan Inggris yang meski elektronik
sepenuhnya namun bukan untuk tujuan umum. Keperluan untuk mengatur
ulang kabel ENIAC dihapuskan pada 1948. ENIAC dikembangkan dan
dibangun oleh Angkatan Darat AS untuk Laboratorium Penelitian
Persenjataan mereka dengan tujuan untuk menghitung tabel tembakan
senjata. Ide tentang ENIAC dipikirkan dan didesain oleh J. Presper
Eckert dan John William Mauchly dari Universitas Pennsylvania.
Komputer tersebut mulai dibangun pada 17 Mei1943 sebagai Proyek PX
dan dibangun di Moore School of Electrical Engineering sejak
pertengahan 1944, dan dioperasikan secara resmi sejak Februari 1946
setelah menelan biaya sebesar $500.000. Ia kemudian dimatikan pada
9 November 1946 untuk diperbaharui dan ditingkatkan memorinya.
ENIAC diperlihatkan kepada umum pada 14 Februari 1946 di
Universitas Pennsylvania dan dipindahkan ke Aberdeen Proving
Grounds, Maryland pada 1947. Pada 29 Juli tahun yang sama, ENIAC
dinyalakan dan akan terus beroperasi hingga pukul 23:45 pada 2
Oktober 1955. Sebuah tim yang terdiri dari delapan wanita
memprogram ENIAC dengan memanipulasi ribuan kabel dan saklarnya.
ENIAC mendapatkan pemberitaan yang luas karena ukurannya yang
besar. Ia memiliki 17.468 tabung vakum, 7.200 dioda kristal, 1.500
pemancar, 70.000 resistor, 10.0000 kapasitor dan sekitar 5 juta
sambungan yang disolder dengan tangan. Beratnya 27 ton dan
ukurannya 2,4 m x 0,9 m x 30 m. ENIAC mengambil luas sekitar 167 m
dan mengonsumsi energi sebesar 160 kW. Namun ENIAC sebenarnya
bukanlah komputer yang canggih di eranya.Tidak seperti Z3 buatan
Konrad Zuse, dan MARK buatan Howard Aiken, ENIAC harus diatur ulang
kabelnya untuk menjalankan program baru
Page 2 of 51
AOK / Computer Evolution & Performancelainya, ENIAC
melakukan penghitungan dalam desimal daripada biner.
Brawijaya University
2011
(Z3 dan MARKI menjalankan programnya dari kaset).Lebih lanjut
lagi, tidak seperti Z3 dan komputer modern
Contoh ENIAC
ENIAC menggunakan sebuah penghitung berbentuk cincin yang
mempunyai sepuluh posisi.Perhitungan dilakukan dengan "menghitung"
pulsa dengan penghitung cincin dan membuat pulsa pembawa baru
apabila counternya sudah beputar kembali ke posisi semula; ide
dasarnya adalah untuk meniru roda digit dalam mesin penghitung
mekanis. ENIAC mempunyai dua puluh slot akumulator yang
masing-masing nya sepuluh digit dan setiap detiknya dapat melakukan
5000 proses penambahan dan pengurangan sederhana di antara
keduapuluh angkaangka tersebut. Empat slot akumulator digunakan
dengan sebuah unit "pengali" dan setiap detiknya dapat dilakukan
385 proses perkalian. 5 slot akumulator yang dikendalikan dengan
unit "pembagi pengakar pangkat dua" setiap detiknya dapat
menjalankan 40 operasi pembagian dan 3 operasi pengakar-dua-an.
Sembilan unit lainnya adalah "Unit Pemulai" (memulai dan
memberhentikan mesin), "Cycling Unit" (mensinkronkan unit unit yang
lain), master programer (mengendalikan sekuens loop), unit pembaca
(dikendalikan dengan pembaca punch card IBM), constant transmitter,
dan tiga tabel fungsi.Page 3 of 51
AOK / Computer Evolution & Performance
Brawijaya University
2011
ENIAC menggunakan tabung radio berbasis oktal yang sering
digunakan pada masanya, akumulator decimalnya di buat dati
flip-flop6SN7, sedangkan 6L7, 6SJ7, 6SA7 dan 6AC7 digunakan untuk
fungsi logika. Sejumlah banyak 6L6 dan 6V6 digunakan sebagai line
driver untuk mengendalikan pulsa diantata kabel di antara rak
pengatur. Beberapa ahli elektronik memperkirakan bahwa gagal-tabung
akan sangat sering terjadi sehingga ENIAC takkan pernah berguna.
Perkiraan ini ternyata hanya setengah benar: beberapa tabung memang
terbakar hampir setiap harinya sehingga ENIAC tidak berfungsi
sekitar setengah hari. Karena tabung-tabung khusus dengan
reliabilitas-tinggi tidak tersedia hingga tahun 1948, Eckert dan
Mauchly harus menggunakan tabung jenis biasa.Namun kebanyakan
daripada kegagalan tersebut ternyata terjadi pada saat pemanasan
dan pendinginan, saat pemanas-pemanas tabung dan katoda berada di
bawah tekanan panas yang terbesar. Hal ini berhasil dikurangi
setelah para insinyur ENIAC memutuskan untuk tidak mematikan ENIAC
sama sekali: kegagalan dikurangi menjadi satu tabung setiap dua
hari. Pada 1954, masa pengoperasian terlama tanpa kegagalan adalah
116 jam (hampir lima hari). Jika kita melihat ketersediaan
teknologi pada masa itu, angka kegagalan ini bisa dibilang sangat
rendah, dan membuktikan konstruksi ENIAC yang sangat baik dan
tepat. Eckert dan Mauchly menggunakan pengalaman yang mereka
peroleh dan mendirikan Eckert-Mauchly Computer Corporation, yang
memproduksi komputer pertama mereka, BINAC pada 1949 sebelum
akhirnya diambil alih Remington Rand pada 1950 dan dinamakan ulang
sebagai divisi Univac mereka. ENIAC beroperasi hingga 2
Oktober1955. Desainnya tidak akan pernah diulang lagi dan akibatnya
kekurangannya tidak pernah diperbaiki, khususnya ketidak mampuannya
menyimpan program. Namun ide-ide ynag berasal dari karya tersebut
dan pengaruhnya pada orang-orang seperti John von Neumann sangat
besar dalam pengembangan komputer-komputer generasi selanjutnya,
awalnya EDVAC, EDSAC dan SEAC. Sejumlah perbaikan juga dilakukan
kepada ENIAC sejak 1948, termasuk mekanisme pemrogram tersimpan
read-only yang menggunakan Tabel Fungsi sebagai ROM program, sebuah
ide yang ditawarkan John von Neumann.Perubahan ini mengurangi
kecepatan ENIAC dengan faktor hingga 6 kali, namun juga mengurangi
masa pemrograman hingga tinggal berjam-jam (dari sebelumnya yang
mencapai berhari-hari), sehingga kekurangan kecepatan tersebut
dianggap pantas. Hingga 2004, sebuah chipsilikon berukuran 0,5mm
persegi mempunyai kapasitas yang sama dengan ENIAC, yang mengambil
satu ruangan.
Page 4 of 51
AOK / Computer Evolution & PerformanceCatatan Singkat ENIAC:
Desimal (bukan biner) Memiliki 20 akumulator untuk 10 digit
Diprogram manual dengan switch (sakelar) 18.000 tabung vakum Berat
30 ton Luas 15,000 square feet Konsumsi daya 140 kW
Brawijaya University
2011
Tabung Vakum
Merupakan suatu alat yang biasanya digunakan untuk menguatkan
sinyal. Dahulu digunakan di banyak alat-alat elektronik tapi kini
tabung vakum hanya digunakan dalam aplikasi khusus. Untuk banyak
tujuan, tabung vakum telah diganti oleh transistor yang murah dan
jauh lebih kecil, baik sebagai alat terpisah maupun dalam sirkuit
terpadu. Pada awal abad ke-21 muncul kembali kesukaan terhadap
tabung vakum, kali ini dalam bentuk tabung mikro field-emitter.Page
5 of 51
AOK / Computer Evolution & Performance
Brawijaya University
2011
Tabung vakum pertama diciptakan oleh John Ambrose Fleming pada
tahun 1904.
Von Neumann / Turing Konsep Penyimpanan program computer. Memori
Menyimpan data dan program. ALU operasi data biner . Unit Kontrol
Menginterpretasikan instruksi dari memori dan mengeksekusi.
Perangkat I/O dikendalikan oleh Unit Kontrol. Princeton Institute
for Advanced Studies IAS Selesai 1952. John von Neumann merupakan
bapak arsitektur komputer. Beliau memiliki konsep bahwa komputer
tidak hanya dipakai untuk berhitung, tetapi juga untuk menyimpan
data, dan program komputer.
Mesin von Neumann
Arsitektur Von Neumann menggambarkan komputer dengan empat
bagian utama:Page 6 of 51
AOK / Computer Evolution & Performance Unit Aritmatika dan
Logis (ALU), Untuk operasi data biner.
Brawijaya University
2011
Unit Kontrol, Menginterpretasikan instruksi dari memori dan
mengeksekusi. Memori, Menyimpan data dan program. alat masukan dan
hasil (secara kolektif dinamakan I/O), Dikendalikan oleh Unit
Kontrol.
Bagian-bagian ini dihubungkan oleh berkas kawat yang disebut
dengan bus. Mesin ini dikerjakan / menjadi komputer di Princeton
Institute for Advanced Studies, dan dinamai "IAS" (Institute for
Advanced Studies). Von Neumann Machine ini selesai pada tahun
1952.
Struktur Mesin von Neumann
IASTahun 1946, von Neumann dan rekan-rekannya mulai melakukan
perancangan stored program komputer baru, dikenal sebagai komputer
IAS. Struktur IAS terdiri dari: Memori Utama, untuk menyimpan data
maupun instruksi. Arithmetic Logic Unit (ALU), untuk mengolah data
binner. Control Unit, untuk melakukan interpretasi instruksi
instruksi di dalam memori sehingga adanya eksekusi instruksi
tersebut.Page 7 of 51
AOK / Computer Evolution & Performance I/O, untuk
berinteraksi dengan lingkungan luar.
Brawijaya University
2011
Struktur IAS
Memori IAS terdiri dari 1000 lokasi penyimpan, yang disebut
word, yang masing-masing terdiri dari 40 binary digit (bit). Baik
data maupun instruksi disimpan di sini. Sehingga bilangan harus
dinyatakan dalam bentuk biner, dan instruksi juga harus berupa kode
biner.
Page 8 of 51
AOK / Computer Evolution & Performance
Brawijaya University
2011
Format Memori IAS
Gambar di atas menjelaskan format-format tersebut : Setiap
bilangan dinyatakan oleh sebuah bit tanda dan 39 bit nilai. Sebuah
word dapat juga terdiri dari 20 bit instruksi, dengan masing-masing
instruksi terdiri dari 8-bit kode operasi (op code) yang
menspesifikasikan operasi yang akan dibentuk dan sebuah 12 bit
alamat yang menandai salah satu word di dalam memori (bilangan dari
0 hingga 999). Control unit mengoperasikan IAS dengan cara
mengambil instruksi-instruksi dari memori dan mengeksekusinya
sekaligus. ALU merupakan singkatan dari Arithmetic Logic Unit dan
terdiri dari 4 komponen, yaitu : Akumulator (AC) dan Multiplier
Quotient (MQ), yang digunakan untuk menyimpansementara ' operand
dan hasil operasi ALU. Misalnya, hasil perkalian dua buah bilangan
40 bit adalah sebuah bilangan 80 bit; 40 bit yang paling berarti
disimpan di dalam AC, dan 40 bit yang kurang berarti disimpan di
MQ. Memory Buffer Register : berisi sebuah word yang akan disimpan
di dalam memori atau digunakan untuk menerima word dari memori.
Arithmetic-Logic Circuits. Sedangkan komponen yang ada di dalam
control unit adalah : Memory Address Register (MAR): Menentukan
alamat word di memori untuk dituliskandari MBR atau dibaca ke MBR.
Instruction Register (IR): Berisi instruksi 8-bit op code yang akan
dieksekusi. Instruction Buffer Register (IBR): Digunakan untuk
menyimpan sementara instruksi sebelah kanan word di dalam memori.
Program Counter (PC): Berisi alamat pasangan instruksi berikutnya
yang akan diambil dari memori. Control CircuitsPage 9 of 51
AOK / Computer Evolution & Performance
Brawijaya University
2011
Komputer IAS memiliki 21 buah instruksi yang dikelompokkan
seperti berikut ini : Data transfer : memindahkan data di antara
memori dengan register-register ALU atau antara dua register ALU.
Unconditional branch : biasanya control unit mengeksekusi
instruksi-instruksi di dalam urutan memori. Urutan ini dapat diubah
dengan instruksi pencabangan yang memudahkan operasi repetitive.
Conditional branch : cabang dapat diubah tergantung pada suatu
persyaratan, jadi memungkinkan titik-titik keputusan. Arithmetic :
operasi yang dibentuk oleh ALU. Address modify : memungkinkan
alamat-alamat untuk dikomputasi dalam ALU dan kemudian disisipkan
ke dalam instruksi-instruksi yang disimpan di dalam memori. Hal ini
memungkinkan fleksibilitas alamat yang tinggi pada program.
Struktur komputer IAS inilah yang menjadi dasar pengembangan
komputer-komputer pada era selanjutnya.
Computer of Institute for Advanced Studies Kapasitas memori:
1000 x 40 bit words Menggunakan sistem bilangan Biner Panjang
instruksi 20 bit ( 1 word = 2 instruksi ) Register-registerdalam
CPU MBR (Memory Buffer Register) MAR (Memory Address Register) IR
(Instruction Register) IBR (Instruction Buffer Register) PC
(Program Counter) AC (Accumulator) MQ (Multiplier Quotient)
Komputer KomersialKomputer komersial pertama adalah UNIVAC I
(Universal Automatic Computer), yang dibuat oleh Eckert-Mauchly
Computer Corporation pada tahun 1947. UNIVAC I digunakan untuk
kalkulasi sensus 1950 oleh US Bureau of Census. Kemudian tercipta
UNIVAC II pada tahun 1950 yang mana UNIVAC II ini lebih cepat, dan
kapasitas memorinya lebih besar.
Page 10 of 51
AOK / Computer Evolution & Performance 1947 - Eckert-Mauchly
Computer Corporation. UNIVAC I (Universal Automatic Computer).
Untuk kalkulasi sensus 1950 oleh US Bureau of Census. Menjadi
divisi dari Sperry-Rand Corporation. UNIVAC II dipasarkan akhir th.
1950-an. Lebih cepat. Kapasitas memori.
Brawijaya University
2011
IBM Pabrik peralatan Punched-card. 1953 IBM-701. Komputer
pertama IBM (stored program computer). Untuk keperluan aplikasi
Scientific. 1955 IBM- 702. Untuk applikasi bisnis. Merupakan awal
dari seri 700/7000 yang membuat IBM menjadi pabrik computer. IBM
pada dasarnya adalah perusahaan peralatan Punched-card, tetapi
kemudian beralih menjadi produsen komputer. IBM-701 merupakan
komputer pertama yang diproduksi oleh IBM pada tahun 1953 yang
berbasis "Stored Program Computer" dan diperuntukan keperluan
aplikasi scientific. IBM- 702 merupakan komputer kedua yang
diproduksi oleh IBM pada tahun 1955 yang diperuntukkan keperluan
bisnis, dan merupakan awal dari seri 700/7000 yang membuat IBM
menjadi pabrik komputer.
Transistor Menggantikan vacuum tubes Lebih kecil Lebih murah
Disipasi panas sedikit Merupakan komponen Solid State Dibuat dari
Silicon (Sand) Ditemukan pada th 1947 di laboratorium Bell Oleh
William Shockley dkk.
Page 11 of 51
AOK / Computer Evolution & Performancebagi komputer-komputer
sebelumnya.
Brawijaya University
2011
Keberadaan transistor menggantikan peranan vacuum tube yang
selama ini menjadi komponen penting Transistor diciptakan oleh
William Shockley dkk di Laboratorium Bell pada tahun 1947.
Karakteristik Transistor : Lebih kecil Lebih murah Disipasi panas
sedikit Merupakan komponen Solid State Dibuat dari Silicon
(Sand)
Komputer Berbasis Prosesor Mesin generasi II NCR & RCA
menghasilkan small transistor machines IBM 7000 DEC - 1957 Membuat
PDP-1
Mikro ElektronikSejarah mikroelektronik dimulai oleh penemuan
microchip. Andaikan microchip tidak pernah ditemukan, maka tidak
akan pernah ada di dunia ini mengenai koneksi internet, handphone,
atau console. Apakah kehebatan dari benda mungil ini? Kehidupan
kita tidak akan lepas dari kebutuhan peralatan elektronikPage 12 of
51
AOK / Computer Evolution & Performanceterpenting dari produk
elektronik itu adalah komponen mikroelektronik.
Brawijaya University
2011
seperti TV, komputer, console (dari PS sampai X-Box),
kalkulator, jam digital, dan sebagainya. Bagian Mikroelektronik
adalah alat elektronik yang menggunakan konsep integrasi
(integrated circuit -IC) berbagai komponen yang dibutuhkan
(misalnya resistor, kapasitor, transistor) dengan menggunakan bahan
kristal yang sama (bahan semikonduktor) yang digabungkan dalam satu
chip berukuran mikro (kecil). Semua komponen tersebut disatukan
sehingga tidak lagi membutuhkan kawat-kawat untuk menghubungkannya
satu sama lain.
Macam komponen microchip dan perangkat mikroelektronik
Penemuan chip mikro atau biasa disebut microchip ini merupakan
revolusi teknologi informasi. Karena komponen ini memungkinkan
informasi yang sangat banyak bisa disimpan secara murah dan
efisien. Sebenarnya cara kerja microchip sama dengan komponen
elektronik generasi sebelumnya. Ada komponen-komponen dasar
elektronik seperti resistor, kapasitor, transistor, dioda,
rectifier yang dihubungkan oleh kawat dengan disolder. Makin banyak
jumlah komponen dasarnya, maka makin tinggi kinerjanya makin hebat
hasilnya. Makin tinggi hasil yang diharapkan, maka casing-nya akan
makin besar lantaran jumlah komponen dasarnya bisa ribuan.
Bayangkan, kalkulator bisa segede studio foto kalau begini caranya.
Nah, di sini baru diketahui kehebatan microchip. Komponen dasar
dalam microchip sudah merupakan satu kesatuan yang bisa langsung
digunakan, tanpa pakai "ritual" solder-solderan. Komputer canggih
yang "mestinya" sebesar gedung, bisa "diciutkan" jadi hanya dua
kilograman dan bisa ditenteng pula.
Page 13 of 51
AOK / Computer Evolution & Performance
Brawijaya University
2011
Selain itu, lantaran temuan microchip pula, perkembangan
teknologi informasi berkembang secara masif. Karena mampu
mengefisienkan kinerja hingga peralatan elektronik bisa berukuran
kecil, maka microchip mendorong temuan sebangsa handphone, console,
TV layar datar, koneksi Internet, sampai misil. Kisah penemuan
microchip ialah diawali oleh Jack Kilby, sang penemu microchip,
ketika sudah memutuskan untuk menekuni bidang elektronik sejak usia
SMA. Ketertarikannya muncul saat ayahnya, seorang insinyur elektro
yang memiliki sebuah perusahaan elektrik kecil, mengalami
permasalahan dengan bisnisnya. Saat itu terjadi badai es yang
sangat besar dan menghancurkan sebagian besar saluran telepon dan
listrik di wilayah tempat tinggal mereka, daerah barat Kansas. Ayah
Jack Kilby kehilangan kontak dengan banyak pelanggan karena matinya
saluran telepon dan listrik tersebut. Ia kemudian bekerja sama
dengan operator radio amatir untuk mendapatkan kontak dengan para
pelanggannya itu. Jack Kilby justru menjadi sangat tertarik melihat
kerja sama ini dan langsung memutuskan untuk mendalaminya. Setelah
lulus dari SMA, Jack Kilby melanjutkan ke University of Illinois
dan mengambil jurusan Teknik Elektro. Gelar sarjana dan masternya
dalam teknik listrik diperoleh dari Universitas Illinois dan
Wisconsin. Lalu ia memulai kariernya tahun 1947 pada divisi
Centralab di Globe Union Inc, Milwaukee. Pekerjaannya adalah
mengembangkan teknologi alat-alat listrik. Satu tahun kemudian, Mr
Kilby bergabung dengan Texas Instruments Incorporated di Dallas
untuk meneliti miniaturisasi peralatan elektronik. Tak lama setelah
bergabung di sana, ia menemukan bahwa semua komponen elektronik,
baik komponen pasif (resistor, kapasitor) maupun komponen aktif
(transistor) terbuat dari bahan kristal yang sama, yaitu bahan
semikonduktor. Ia juga menemukan bahwa semua komponen tersebut
dapat diproduksi secara in-situ dan interconnected (saling
terhubung) sehingga langsung menghasilkan satu sirkuit lengkap
tanpa perlu dihubungkan lagi dengan kawat-kawat (wire). Ia langsung
sampai pada pemikiran bahwa seharusnya semua komponen tersebut bisa
langsung diproduksi dalam satu chip yang disebut integrated
circuit. Setelah itu, lahirlah dari tangannya rangkaian listrik
pertama yang keseluruhan komponennya dibuat dalam suatu
semikonduktor berukuran sekecil setengah klip kertas. Hasil
kerjanya yang diluncurkan pada 12 September 1958 ini merupakan
eksperimen microchip pertama yang sukses dan tercatat dalam
sejarah. Keberhasilan ini mendorong Kilby untuk terus melakukan
penelitian hingga ia dapat menghasilkan lebih dari 60 paten. Untuk
berbagai karyanya ini Kilby mendapat banyak penghargaan, di
antaranya National Medal of Science, Franklin Institute's Stuart
Ballantine Medal, The NAE's Vladimir Zworykin Award, The American
Society of Mechanical Engineers' Holley Medal, The IEEE's Metal of
Honor, Cledo Brunetti Award, dan David Sarnoff Award. Sosoknya juga
muncul di The National Inventors Hall of Fame sejajar dengan para
penemu berkebangsaan Amerika lainnya, seperti Henry Ford, Thomas
Alfa Edison, dan The Wright Brothers. Penghargaan paling prestisius
yang diperolehnya adalah Nobel Fisika tahun 2000 bersama dengan
Zhores I Alferov dari Rusia, dan Herbert Kroemer dari California,
Amerika Serikat.
Page 14 of 51
AOK / Computer Evolution & Performance Secara harafiah
berarti elektronika kecil. Sebuah computer dibuat dari gerbang
logika (gate), sel memori dan interkoneksi. Sejumlah gate dikemas
dalam satu keping semikonduktor. silicon wafer.
Brawijaya University
2011
Generasi Komputer Vacuum tube - 1946-1957 Transistor - 1958-1964
Small scale integration - 1965 Sampai dengan 100 komponen dalam 1
IC (chip) Medium scale integration - sampai 1971 100-3.000 komponen
dalam 1 IC Large scale integration - 1971-1977 3.000 100.000
komponen dalam 1 IC Very large scale integration - 1978 -1991
100.000 100.000,000 komponen dalam 1 IC Ultra large scale
integration 1991 Lebih dari 100.000.000 komponen dalam 1 IC o
Generasi Pertama Dengan terjadinya Perang Dunia Kedua,
negara-negara yang terlibat dalam perang tersebut berusaha
mengembangkan komputer untuk mengeksploit potensi strategis yang
dimiliki komputer. Hal ini meningkatkan pendanaan pengembangan
komputer serta mempercepat kemajuan teknik komputer. Pada tahun
1941, Konrad Zuse, seorang insinyur Jerman membangun sebuah
komputer, Z3, untuk mendesain pesawat terbang dan peluru kendali.
Pihak sekutu juga membuat kemajuan lain dalam pengembangan kekuatan
komputer. Tahun 1943, pihak Inggris menyelesaikan komputer pemecah
kode rahasia yang dinamakan Colossus untuk memecahkan kode rahasia
yang digunakan Jerman. Dampak pembuatan Colossus tidak terlalu
mempengaruhi perkembangan industri komputer dikarenakan dua alasan.
Pertama, Colossus bukan merupakan komputer serbaguna
(general-purpose computer), ia hanya didesain untuk memecahkan kode
rahasia. Kedua, keberadaan mesin ini dijaga kerahasiaannya hingga
satu dekade setelah perang berakhir. Usaha yang dilakukan oleh
pihak Amerika pada saat itu menghasilkan suatu kemajuan lain.
Howard H. Aiken (1900-1973), seorang insinyur Harvard yang bekerja
dengan IBM, berhasil memproduksi kalkulatorPage 15 of 51
AOK / Computer Evolution & Performance
Brawijaya University
2011
elektronik untuk US Navy. Kalkulator tersebut berukuran panjang
setengah lapangan bola kaki dan memiliki rentang kabel sepanjang
500 mil. The Harvard-IBM Automatic Sequence Controlled Calculator,
atau Mark I, merupakan komputer relai elektronik. Ia menggunakan
sinyal elektromagnetik untuk menggerakkan komponen mekanik. Mesin
tersebut beropreasi dengan lambat (ia membutuhkan 3-5 detik untuk
setiap perhitungan) dan tidak fleksibel (urutan kalkulasi tidak
dapat diubah). Kalkulator tersebut dapat melakukan perhitungan
aritmatik dasar dan persamaan yang lebih kompleks. Perkembangan
komputer lain pada masa kini adalah Electronic Numerical Integrator
and Computer (ENIAC), yang dibuat oleh kerjasama antara pemerintah
Amerika Serikat dan University of Pennsylvania. Terdiri dari 18.000
tabung vakum, 70.000 resistor, dan 5 juta titik solder, komputer
tersebut merupakan mesin yang sangat besar yang mengkonsumsi daya
sebesar 160kW. Komputer ini dirancang oleh John Presper Eckert
(1919-1995) dan John W. Mauchly (1907-1980), ENIAC merupakan
komputer serbaguna (general purpose computer) yang bekerja 1000
kali lebih cepat dibandingkan Mark I. Pada pertengahan 1940-an,
John von Neumann (1903-1957) bergabung dengan tim University of
Pennsylvania dalam usaha membangun konsep desain komputer yang
hingga 40 tahun mendatang masih dipakai dalam teknik komputer. Von
Neumann mendesain Electronic Discrete Variable Automatic Computer
(EDVAC) pada tahun 1945 dengan sebuah memori untuk menampung baik
program ataupun data. Teknik ini memungkinkan komputer untuk
berhenti pada suatu saat dan kemudian melanjutkan pekerjaannya
kembali. Kunci utama arsitektur von Neumann adalah unit pemrosesan
sentral (CPU), yang memungkinkan seluruh fungsi komputer untuk
dikoordinasikan melalui satu sumber tunggal. Tahun 1951, UNIVAC I
(Universal Automatic Computer I) yang dibuat oleh Remington Rand,
menjadi komputer komersial pertama yang memanfaatkan model
arsitektur Von Neumann tersebut. Baik Badan Sensus Amerika Serikat
dan General Electric memiliki UNIVAC. Salah satu hasil mengesankan
yang dicapai oleh UNIVAC dalah keberhasilannya dalam memprediksi
kemenangan Dwilight D. Eisenhower dalam pemilihan presiden tahun
1952. Komputer Generasi pertama dikarakteristik dengan fakta bahwa
instruksi operasi dibuat secara spesifik untuk suatu tugas
tertentu. Setiap komputer memiliki program kode biner yang berbeda
yang disebut bahasa mesin (machine language). Hal ini menyebabkan
komputer sulit untuk diprogram dan membatasi kecepatannya. Ciri
lain komputer generasi pertama adalah penggunaan tube vakum (yang
membuat komputer pada masa tersebut berukuran sangat besar) dan
silinder magnetik untuk penyimpanan data. o Generasi Kedua Pada
tahun 1948, penemuan transistor sangat mempengaruhi perkembangan
komputer. Transistor menggantikan tube vakum di televisi, radio,
dan komputer. Akibatnya, ukuran mesin-mesin elektrik berkurang
drastis. Transistor mulai digunakan di dalam komputer mulai pada
tahun 1956. Penemuan lain yang berupa pengembangan memori
inti-magnetik membantu pengembangan komputer generasi kedua yang
lebih kecil, lebih cepat, lebih dapat diandalkan, dan lebih hemat
energi dibanding para pendahulunya. Mesin pertama yangPage 16 of
51
AOK / Computer Evolution & Performance
Brawijaya University
2011
memanfaatkan teknologi baru ini adalah superkomputer. IBM
membuat superkomputer bernama Stretch, dan Sprery-Rand membuat
komputer bernama LARC. Komputer-komputer ini, yang dikembangkan
untuk laboratorium energi atom, dapat menangani sejumlah besar
data, sebuah kemampuan yang sangat dibutuhkan oleh peneliti atom.
Mesin tersebut sangat mahal dan cenderung terlalu kompleks untuk
kebutuhan komputasi bisnis, sehingga membatasi kepopulerannya.
Hanya ada dua LARC yang pernah dipasang dan digunakan: satu di
Lawrence Radiation Labs di Livermore, California, dan yang lainnya
di US Navy Research and Development Center di [[Washington D.C.
Komputer generasi kedua menggantikan bahasa mesin dengan bahasa
assembly. Bahasa assembly adalah bahasa yang menggunakan
singkatan-singakatan untuk menggantikan kode biner. Pada awal
1960-an, mulai bermunculan komputer generasi kedua yang sukses di
bidang bisnis, di universitas, dan di pemerintahan.
Komputer-komputer generasi kedua ini merupakan komputer yang
sepenuhnya menggunakan transistor. Mereka juga memiliki
komponen-komponen yang dapat diasosiasikan dengan komputer pada
saat ini: printer, penyimpanan dalam disket, memory, sistem
operasi, dan program. Salah satu contoh penting komputer pada masa
ini adalah IBM 1401 yang diterima secara luas di kalangan industri.
Pada tahun 1965, hampir seluruh bisnis-bisnis besar menggunakan
komputer generasi kedua untuk memproses informasi keuangan. Program
yang tersimpan di dalam komputer dan bahasa pemrograman yang ada di
dalamnya memberikan fleksibilitas kepada komputer. Fleksibilitas
ini meningkatkan kinerja dengan harga yang pantas bagi penggunaan
bisnis. Dengan konsep ini, komputer dapat mencetak faktur pembelian
konsumen dan kemudian menjalankan desain produk atau menghitung
daftar gaji. Beberapa bahasa pemrograman mulai bermunculan pada
saat itu. Bahasa pemrograman Common Business-Oriented Language
(COBOL) dan Formula Translator (FORTRAN) mulai umum digunakan.
Bahasa pemrograman ini menggantikan kode mesin yang rumit dengan
kata-kata, kalimat, dan formula matematika yang lebih mudah
dipahami oleh manusia. Hal ini memudahkan seseorang untuk
memprogram dan mengatur komputer. Berbagai macam karir baru
bermunculan (programmer, analis sistem, dan ahli sistem komputer).
Industri piranti lunak juga mulai bermunculan dan berkembang pada
masa komputer generasi kedua ini. o Generasi Ketiga Walaupun
transistor dalam banyak hal mengungguli tube vakum, namun
transistor menghasilkan panas yang cukup besar, yang dapat
berpotensi merusak bagian-bagian internal komputer. Batu kuarsa
(quartz rock) menghilangkan masalah ini. Jack Kilby, seorang
insinyur di Texas Instrument, mengembangkan sirkuit terintegrasi
(IC : integrated circuit) di tahun 1958. IC mengkombinasikan tiga
komponen elektronik dalam sebuah piringan silikon kecil yang
terbuat dari pasir kuarsa. Pada ilmuwan kemudian berhasil
memasukkan lebih banyak komponen-komponen ke dalam suatu chip
tunggal yang disebut semikonduktor. Hasilnya, komputer menjadi
semakin kecil karena komponen-komponen dapat dipadatkan dalam chip.
Kemajuan komputer generasi ketiga lainnya adalah penggunaan sistem
operasi (operating system) yang memungkinkan mesin untuk
menjalankan berbagai program yang berbeda secara serentak dengan
sebuah program utama yang memonitor dan mengkoordinasi memori
komputer.Page 17 of 51
AOK / Computer Evolution & Performanceo Generasi Keempat
Brawijaya University
2011
Setelah IC, tujuan pengembangan menjadi lebih jelas: mengecilkan
ukuran sirkuit dan komponenkomponen elektrik. Large Scale
Integration (LSI) dapat memuat ratusan komponen dalam sebuah chip.
Pada tahun 1980-an, Very Large Scale Integration (VLSI) memuat
ribuan komponen dalam sebuah chip tunggal. Ultra-Large Scale
Integration (ULSI) meningkatkan jumlah tersebut menjadi jutaan.
Kemampuan untuk memasang sedemikian banyak komponen dalam suatu
keping yang berukurang setengah keping uang logam mendorong
turunnya harga dan ukuran komputer. Hal tersebut juga meningkatkan
daya kerja, efisiensi dan keterandalan komputer. Chip Intel 4004
yang dibuat pada tahun 1971 membawa kemajuan pada IC dengan
meletakkan seluruh komponen dari sebuah komputer (central
processing unit, memori, dan kendali input/output) dalam sebuah
chip yang sangat kecil. Sebelumnya, IC dibuat untuk mengerjakan
suatu tugas tertentu yang spesifik. Sekarang, sebuah mikroprosesor
dapat diproduksi dan kemudian diprogram untuk memenuhi seluruh
kebutuhan yang diinginkan. Tidak lama kemudian, setiap piranti
rumah tangga seperti microwave, oven, televisi, dan mobil dengan
electronic fuel injection (EFI) dilengkapi dengan mikroprosesor.
Perkembangan yang demikian memungkinkan orang-orang biasa untuk
menggunakan komputer biasa. Komputer tidak lagi menjadi dominasi
perusahaan-perusahaan besar atau lembaga pemerintah. Pada
pertengahan tahun 1970-an, perakit komputer menawarkan produk
komputer mereka ke masyarakat umum. Komputer-komputer ini, yang
disebut minikomputer, dijual dengan paket piranti lunak yang mudah
digunakan oleh kalangan awam. Piranti lunak yang paling populer
pada saat itu adalah program word processing dan spreadsheet. Pada
awal 1980-an, video game seperti Atari 2600 menarik perhatian
konsumen pada komputer rumahan yang lebih canggih dan dapat
diprogram. Pada tahun 1981, IBM memperkenalkan penggunaan Personal
Computer (PC) untuk penggunaan di rumah, kantor, dan sekolah.
Jumlah PC yang digunakan melonjak dari 2 juta unit di tahun 1981
menjadi 5,5 juta unit di tahun 1982. Sepuluh tahun kemudian, 65
juta PC digunakan. Komputer melanjutkan evolusinya menuju ukuran
yang lebih kecil, dari komputer yang berada di atas meja (desktop
computer) menjadi komputer yang dapat dimasukkan ke dalam tas
(laptop), atau bahkan komputer yang dapat digenggam (palmtop). IBM
PC bersaing dengan Apple Macintosh dalam memperebutkan pasar
komputer. Apple Macintosh menjadi terkenal karena mempopulerkan
sistem grafis pada komputernya, sementara saingannya masih
menggunakan komputer yang berbasis teks. Macintosh juga
mempopulerkan penggunaan piranti mouse. Pada masa sekarang, kita
mengenal perjalanan IBM compatible dengan pemakaian CPU: IBM
PC/486, Pentium, Pentium II, Pentium III, Pentium IV (Serial dari
CPU buatan Intel). Juga kita kenal AMD k6, Athlon, dsb. Ini semua
masuk dalam golongan komputer generasi keempat. Seiring dengan
menjamurnya penggunaan komputer di tempat kerja, cara-cara baru
untuk menggali potensial terus dikembangkan. Seiring dengan
bertambah kuatnya suatu komputer kecil, komputer-komputer tersebut
dapat dihubungkan secara bersamaan dalam suatu jaringan untuk
saling berbagi memori, piranti lunak, informasi, dan juga untuk
dapat saling berkomunikasi satu dengan yang lainnya. Jaringan
komputer memungkinkan komputer tunggal untuk membentuk kerjasama
elektronik untuk menyelesaikan suatu proses tugas. Dengan
menggunakan perkabelan langsung (disebut juga Local Area Network
atau LAN), atau kabel telepon, jaringan ini dapat berkembang
menjadi sangat besar.Page 18 of 51
AOK / Computer Evolution & Performanceo Generasi Kelima
Brawijaya University
2011
Mendefinisikan komputer generasi kelima menjadi cukup sulit
karena tahap ini masih sangat muda. Contoh imajinatif komputer
generasi kelima adalah komputer fiksi HAL9000 dari novel karya
Arthur C. Clarke berjudul 2001: Space Odyssey. HAL menampilkan
seluruh fungsi yang diinginkan dari sebuah komputer generasi
kelima. Dengan kecerdasan buatan (artificial intelligence atau AI),
HAL dapat cukup memiliki nalar untuk melakukan percapakan dengan
manusia, menggunakan masukan visual, dan belajar dari pengalamannya
sendiri. Walaupun mungkin realisasi HAL9000 masih jauh dari
kenyataan, banyak fungsi-fungsi yang dimilikinya sudah terwujud.
Beberapa komputer dapat menerima instruksi secara lisan dan mampu
meniru nalar manusia. Kemampuan untuk menterjemahkan bahasa asing
juga menjadi mungkin. Fasilitas ini tampak sederhana. Namun
fasilitas tersebut menjadi jauh lebih rumit dari yang diduga ketika
programmer menyadari bahwa pengertia manusia sangat bergantung pada
konteks dan pengertian ketimbang sekedar menterjemahkan kata-kata
secara langsung. Banyak kemajuan di bidang desain komputer dan
teknologi semkain memungkinkan pembuatan komputer generasi kelima.
Dua kemajuan rekayasa yang terutama adalah kemampuan pemrosesan
paralel, yang akan menggantikan model non Neumann. Model non
Neumann akan digantikan dengan sistem yang mampu mengkoordinasikan
banyak CPU untuk bekerja secara serempak. Kemajuan lain adalah
teknologi superkonduktor yang memungkinkan aliran elektrik tanpa
ada hambatan apapun, yang nantinya dapat mempercepat kecepatan
informasi.Jepang adalah negara yang terkenal dalam sosialisasi
jargon dan proyek komputer generasi kelima. Lembaga ICOT (Institute
for new Computer Technology) juga dibentuk untuk merealisasikannya.
Banyak kabar yang menyatakan bahwa proyek ini telah gagal, namun
beberapa informasi lain bahwa keberhasilan proyek komputer generasi
kelima iniakan membawa perubahan baru paradigma komputerisasi di
dunia. Tunggu saja informasi mana yang lebih valid dan membuahkan
hasil.
Hukum MooreHukum Moore dikemukakan oleh Gordon Moore, saat
bekerja di Fairchild Semiconductor, ia menulis sebuah artikel
berjudul Cramming More Components Onto Integrated Circuits di
majalah Electronics No. 8 Volume 38 pada 19 April 1965. Tulisannya
inilah yang disebut sebagai Hukum Moore. Dalam tulisannya, Moore
meramalkan, pemakaian transistor pada keping IC meningkat secara
eksponensial dua kali lipat setiap tahun. Prediksi Moore dikenal
sebagai Hukum Moore dan terbukti hingga saat ini. Namun
kecenderungan tersebut terus menurun dan mulai dipertanyakan
ketepatannya, sehingga peningkatan jumlah IC secara eksponensial
berlangsung rata-rata menjadi setiap 18 bulan.
Page 19 of 51
AOK / Computer Evolution & Performance
Brawijaya University
2011
Namun Gordon Moore mempertahankan pendapatnya dan membantah,
Hukum Moore tidak lagi relevan dalam penjelasannya di depan
International Solid State Circuits Conference (ISSCC) pada 10
Februari 2003 dalam presentasi berjudul No Exponential Forever, But
We Can Delay Forever. (Eksponensial Tidak Selamanya, Namun Kami
Selalu Dapat Menunda). Moore mengakui, prediksinya tidak selamanya
akurat. Meskipun demikian, Hukum Moore terus dipelajari para ahli
dan menjadi bahan kajian yang penting. Gordon Moore bersama Robert
Noyce mendirikan Intel pada tahun 1968. Tak heran jika kini Gordon
Moore dikenal sebagai salah satu orang terkaya di dunia. Betapa
tidak, berdasarkan data riset Mercury Research pada tahun 2003,
produk Intel menguasai 83,6% pasar processor dunia yang bernilai
jutaan dolar AS. Meski Gordon Moore bukan penemu transistor,
gagasan yang dilontarkan mengenai kecenderungan peningkatan
pemakaian jumlah transistor pada integrated circuit (IC) telah
memberikan sumbangan besar bagi dunia teknologi informasi. Jadi,
gagasan yang dilontarkan oleh Moore ini mengenai kecenderungan
peningkatan pemakaian jumlah transistor pada IC telah memberikan
sumbangan besar bagi kemajuan teknologi informasi. Dikarenakan
jumlah transistor berbanding lurus dengan kecepatan processor.
Semakin banyak transistor dalam sebuah processor, semakin tinggi
pula kecepatan processor tersebut. Sebab, semakin banyak
transistor, semakin besar pula kemampuan menjalankan instruksi
paralel dalam setiap detik. Jika processor 486 hanya bisa
menjalankan 20 MIPS (Million Instruction Per Second), maka Pentium
4 mampu menjalankan 1,5 juta MIPS.Tanpa jasa Moore mungkin kita
belum bisa menikmati komputer berkecepatan 3GHz seperti saat
ini.
Page 20 of 51
AOK / Computer Evolution & Performance
Brawijaya University
2011
Bagian mana sajakah yang terus mengikuti Hukum Moore? 1. Jumlah
transistor Dari Microprosesor INTEL 4004 (2300 Trans.) sampai
dengan Pentium IV (42 jutaTransistor) terlihat double setiap 2
tahun. Dan diprediksi tahun 2010 akan ada 1 milyar transistor dalam
satu chip. 2. Microprocessor Hampir setiap 1,96 tahun keluar
microprocessor baru dengan jumlah Transistor 2X lipat. 3. Besarnya
Ukuran Die/Chip/Dice Tumbuh 7%/tahun atau 14% per dua tahun (2X
lipat setiap 10 tahun). 4. Frequensi Clock Dari 4004 (800 kHz) s/d
Pentium IV (2.8 GHz), terlihat double setiap 2 tahun. 5. Disipasi
Daya Trend-nya ikut naik seiring perkembangan mikroprosesor, dan
ini akan menjadi Major Problem dalam IC Design. karena s/d Pentium
IV, power density sudah mencapai 10W/cm2, kalau melihat grafiknya,
diperkirakan bisa naik sampai dengan 50W/cm2 (Hot Plate), atau
diatas 100W/cm2 (Nuclear Reactor) atau malah 1000W/cm2 (rocket
nozzle) pada 2010 keatas. 6. DRAM Berkembang dari tahun 1980 (84
Kbit)/sebesar halaman. kemudian sebesar Buku (lbkr 7000 Kbit),
hingga sebesar ensiklopedia, lbkr. 1 jt Kbit/1024MByte (2 jam Audio
CD)/30 Sec. HDTV di tahun 2002 sampai diperkirakan dengan melihat
grafiknya, bisa sampai sebesar Human memory/human DNA yaitu 64juta
KBit di thn 2010. DRAM berkembang 4X lipat setiap 3 Tahun. 7. Cell
Phone
Page 21 of 51
AOK / Computer Evolution & Performance
Brawijaya University
2011
Dari 48 juta pada tahun 1996, kemudian 86 juta pada tahun 1997,
162 juta pada tahun 1998, 260 juta pada tahun 1999, hingga 435 juta
pada tahun 2000. Jadi disimpulkan naik 2 kali lipat setiap setahun.
Keuntungan dari semua diatas : 1. Teknologi menyusut 0.7 per
generasi. 2. Tiap generasi dapat mengintegrasikan 2 kali lebih
banyak fungsi per chip sehingga biaya tidak naik. 3. Cost of
function decrease by 2 times. Bagaimana merancang CHIP dengan makin
banyak fungsi, sementara Engineer Elektronika tidak naik 2 kali
lipat setiap 2 tahun? Hal ini bisa dilihat dari data INTEL: 1997
untuk merancang uP (400MHz/13juta Transistor) membutuhkan 210 IC
design Engineer. 1997 untuk merancang uP (500MHz/20juta Transistor)
membutuhkan 270 IC design Engineer. 1999 untuk merancang uP
(600MHz/32juta Transistor) membutuhkan 360 IC design Engineer. 2002
untuk merancang uP (800MHz/130juta Transistor) membutuhkan 800 IC
design Engineer.
Gordon Moore - cofounder of Intel. Meningkatkan kerapatan
komponen dalam chip. Jumlah transistors/chip meningkat 2 x lipat
per tahun. Sejak 1970 pengembangan agak lambat. Jumlah transistors
2 x lipat setiap 18 bulan. Harga suatu chip tetap / hampir tidak
berubah. Kerapatan tinggi berarti jalur pendek, menghasilkan
kinerja yang meningkat. Ukuran semakin kecil, flexibilitas
meningkat. Daya listrik lebih hemat, panas menurun. Sambungan
sedikit berarti semakin handal / reliable.
Pertumbuhan Jumlah Transistor Dalam CPU
Page 22 of 51
AOK / Computer Evolution & Performance
Brawijaya University
2011
Bayangkan jika sebuah transistor berukuran 1 cm, berapa besar
ruang yang dibutuhkan untuk meletakkan sebuah komputer? Padahal,
dalam sebuah komputer, terutama dalam processor, terdapat jutaan
transistor. Pada tahun 1980-an, processor Pentium 486 memiliki
275.000 transistor, sedangkan Pentium II memiliki sedikitnya 7,5
juta transistor. Tak kurang dari 40 juta transistor ada dalam
sebuah processor Pentium 4 atau Athlon XP. Bayangkan, jika terdapat
40 juta transistor pada sekeping processor selebar 5 cm2, seberapa
besar, atau tepatnya seberapa mungil, ukuran satu buah transistor?
Jumlah transistor berbanding lurus dengan kecepatan processor.
Semakin banyak transistor dalam sebuah processor, semakin tinggi
pula kecepatan processor tersebut. Sebab, semakin banyak
transistor, semakin besar pula kemampuan menjalankan instruksi
paralel dalam setiap detik. Jika processor 486 hanya bisa
menjalankan 20 MIPS (Million Instruction Per Second), maka Pentium
4 mampu menjalankan 1,5 juta MIPS. Dalam perkembangannya, processor
selalu mengalami peningkatan kinerja. Bukan hanya produk Intel yang
bernama Pentium, tetapi juga processor AMD. Peningkatan kinerja ini
selalu berdasarkan perhitungan yang matematis. Perhitungan
matematis inilah yang disebut sebagai Hukum Moore. Dalam Hukum
Moore disebutkan, bahwa jumlah transistor dalam sebuah chip akan
berlipat ganda setiap dua tahun. Hukum Moore dikemukakan oleh
Gordon Moore, peraih gelar PhD bidang fisika dan kimia dari
Caltech. Saat bekerja di Fairchild Semiconductor, ia menulis sebuah
artikel berjudul Cramming More Components Onto Integrated Circuits
di majalah Electronics No. 8 Volume 38 pada 19 April 1965.
Tulisannya inilah yang disebut sebagai Hukum Moore.Page 23 of
51
AOK / Computer Evolution & Performance
Brawijaya University
2011
Gordon Moore bersama Robert Noyce mendirikan Intel pada tahun
1968. Tak heran jika kini Gordon Moore dikenal sebagai salah satu
orang terkaya di dunia. Betapa tidak, berdasarkan data riset
Mercury Research pada tahun 2003, produk Intel menguasai 83,6%
pasar processor dunia yang bernilai jutaan dolar AS. Meski Gordon
Moore bukan penemu transistor, gagasan yang dilontarkan mengenai
kecenderungan peningkatan pemakaian jumlah transistor pada
integrated circuit (IC) telah memberikan sumbangan besar bagi dunia
teknologi informasi. Banyak kalangan yang sempat meragukan sampai
kapan Hukum Moore bisa dianggap valid. Namun, sejak Intel
memproduksi chip 70-megabit dengan lebih dari satu setengah miliar
transistor berteknologi 65 nanometer (nm), kepercayaan semakin
meningkat. Hukum Moore ternyata masih relevan dalam perkembangan
processor saat ini. Bayangkan, transistor dalam teknologi 65 nm,
satu nanometer sama dengan sepermiliar meter, masih memiliki saklar
untuk mengaktifkan transistor sebesar 35 nm. Proses teknologi baru
ini meningkatkan jumlah transistor-transistor kecil yang dapat
dimuat ke dalam sebuah chip, memberi pijakan bagi Intel untuk
menghadirkan processor-processor multi-core masa depan. Proses
teknologi 65 nm juga meliputi beberapa fitur unik untuk menghemat
daya dan meningkatkan kinerja. Pada bulan November 2003, Intel
mengumumkan penggunaan proses 65 nm untuk membuat SRAM 4-megabit.
Sejak itu, Intel telah melakukan fabrikasi dari SRAM 70-megabit
yang berfungsi penuh menggunakan proses ini. Sel-sel SRAM yang
kecil memungkinkan bagi integrasi cache lebih besar dalam
processor, yang meningkatkan kinerja. Setiap sel memory SRAM
memiliki enam transistor yang dikemas dalam bidang seluas 0.57 pm.
Kirakira 10 juta dari transistor tersebut dapat ditempat-kan ke
dalam satu milimeter persegi, setara dengan ukuran titik yang
dihasilkan oleh pulpen.
IBM Seri 360
Page 24 of 51
AOK / Computer Evolution & Performance Dimulai tahun 1964.
Mengganti (& tdk kompatibel dengan) seri 7000. Pelopor
munculnya family komputer. Sama atau identik Instruksinya. Sama
atau identik O/S. Bertambahnya kecepatan. Bertambahnya jumlah port
I/O. Bertambahnya ukuran memori. Harga meningkat. Multiplexed
switch structure.
Brawijaya University
2011
Diciptakan pada tahun 1964, dengan maksud menggantikan seri
7000. Bekerja dengan metode Multiplexed switch structure. IBM seri
ini juga disebut-sebut sebagai pelopor "familiy" komputer.
Karakteristik : Sama atau identik Instruksinya Sama atau identik
O/S Bertambahnya kecepatan Bertambahnya jumlah port I/O
Bertambahnya ukuran memori Harga meningkat
DEC PDP 8 1964 Minikomputer pertama Tidak mengharuskan ruangan
ber AC Ukuran kecil Harga $16.000 $100k+ for IBM 360 Embedded
applications & OEM Struktur BUS Pada tahun yang sama saat IBM
mengeluarkan System/360, DEC meluncurkan DEC PDP-8. Komputer ini
memiliki keunggulan bentuknya yang kecil sehingga sangat fleksibel
digunakan. PDP-8 juga memiliki varian varian yang modelnya sama
dengan IBM System/360 untuk menyesuaikan kebutuhan pelanggannya.
Dengan hadirnya PDP-8 ini membawa DEC sebagai perusahaan menyuplai
komputer mini terbesar membawa DEC sebagai pabrik komputer terbesar
kedua setelah IBM.Page 25 of 51
AOK / Computer Evolution & Performance
Brawijaya University
2011
DEC PDP 8 Struktur BUS
Arsitektur PDP-8 sangat berbeda dengan IBM terutama bagian
sistembus. Pada komputer ini menggunakan omnibus system. Sistem ini
terdiri atas 96 buah lintasan sinyal yang terpisah, yang digunakan
untuk membawa sinyal sinyal kontrol, alamat maupun data. Karena
semua komponen menggunakan jalur bus ini maka penggunaannya
dikontrol oleh CPU. Arsitektur bus seperti PDP-8 ini nantinya
digunakan oleh komputer komputer modern.
Memori Semikonduktor 1970 Ukuran kecil ( sebesar 1 sel core
memory) Dapat menyimpan 256 bits Non-destructive read Lebih cepat
dari core memory Kapasitas meningkat 2 kali lipat setiap tahun
Memori ini memakai teknologi LSI atau VLSI (very large scale
integration). Ada beberapa macam memori semikonduktor, yaitu : 1.
RAM : RAM statik (SRAM) dan RAM dinamik (DRAM). 2. ROM : ROM,
Programmable ROM (PROM), Erasable PROM (EPROM), Electrically EPROM
(EEPROM), Flash Memory. Random Access Memory (RAM) Baca dan tulis
data dari dan ke memori dapat dilakukan dengan mudah dan cepat.
Bersifat volatilePage 26 of 51
AOK / Computer Evolution & Performance Perlu catu daya
listrik. RAM Dinamik (DRAM)
Brawijaya University
2011
Disusun oleh sel-sel yang menyimpan data sebagai muatan listrik
pada kapasitor. Ada dan tidak ada muatan listrik pada kapasitor
dinyatakan sebagai bilangan biner 1 dan 0. Perlu pengisian muatan
listrik secara periodik untuk memelihara penyimapanan data. RAM
Statik (SRAM) Disusun oleh deretan flip-flop. Baik SRAM maupun DRAM
adalah volatile. Sel memori DRAM lebih sederhana dibanding SRAM,
karena itu lebih kecil. DRAM lebih rapat (sel lebih kecil = lebih
banyak sel per satuan luas) dan lebih murah. DRAM memrlukan
rangkaian pengosong muatan. DRAM cenderung lebih baik bila
digunakan untuk kebutuhan memori yang lebih besar. DRAM lebih
lambat. Read Only Memory (ROM) Menyimpan data secara permanen Hanya
bisa dibaca Dua masalah ROM Langkah penyisipan data memerlukan
biaya tetap yang tinggi. Tidak boleh terjadi kesalahan (error).
Programmabel ROM (PROM)
Bersifat non volatile dan hanya bisa ditulisi sekali saja.
Proses penulisan dibentuk secara elektris. Diperlukan peralatan
khusus untuk proses penulisan atau pemrograman.Erasable PROM
(EPROM) Dibaca secara optis dan ditulisi secara elektris. Sebelum
operasi write, seluruh sel penyimpanan harus dihapus menggunakan
radiasi sinar ultra-violet terhadap keping paket. Proses
penghapusan dapat dilakukan secara berulang, setiap penghapusan
memerlukan waktu 20 menit. Untuk daya tampung data yang sama EPROM
lebih mahal dari PROM. Electrically EPROM (EEPROM) Dapat ditulisi
kapan saja tanpa menghapus isi sebelumnya.
Page 27 of 51
AOK / Computer Evolution & Performance
Brawijaya University
2011
Operasi write memerlukan watu lebih lama dibanding operasi read.
Gabungan sifat kelebihan nonvolatilitas dan fleksibilitas untuk
update dengan menggunakan bus control, alamat dan saluran data.
EEPROM lebih mahal dibanding EPROM. Sel memori memiliki sifat
tertentu sbb.: Memiliki dua keadaan stabil untuk representasi
bilangan biner 1 atau 0. Memiliki kemampuan untuk ditulisi Memiliki
kemampuan untuk dibaca. Organisasi Logik Keping (Chip Logic) Memori
Organisasi DRAM 16 Mbit secara umum. Array memori diorganisasikan
sebagai empat buah kuardrat 2048 terhadap 2048 elemen.
Elemen-elemen aray dihubungkan dengan saluran horizontal (baris)
dan vertikal (kolom). Setiap saluran horizontal terhubung ke
terminal Data-in/Sense masing-masing sel pada kolomnya.
RAS
CAS
WE
OE
Timing and Control
Refresh Counter
MUX
A0 A1 .
Row Address Buffer
Row Decoder Memory Array (2048x2048x4) Data Input Sense
Amplifier And I/O Gate Data Output Column Decoder Buffer Buffer D1
D2 D3 D4
.A10
Column Address Buffer
Page 28 of 51
AOK / Computer Evolution & Performance
Brawijaya University
2011
Intel Tahun 1971 4004 Mikroprosesor pertama Semua komponen CPU
dalam 1 IC (chip) 4 bit Tahun 1972 8008 8 bit Untuk aplikasi yang
spesifik Tahun 1974 8080 Generasi pertama dari intel general
purpose microprocessor Tahun 1978 8086, 80286 Tahun 1985 80386
Tahun 1989 80486 Intel merupakan suatu perusahaan microprocessor
dan processor yang terkenal di dunia. Dan produkproduknya pun
banyak digunakan oleh orang-orang. Di komputer, laptop, server
tidak sedikit yang menggunakan produk Intel sebagai processornya.
Processor Intel terkenal akan teknologi-teknologi yang
diterapkannya. Baik itu Dual Core yang diterapkan pada satu
processor yang bisa mempercepat proses komputer, Maupun jumlah GOPS
(Giga Operations Per Second) yang dimilikinya. Tapi semua itu juga
bermula dari hal yang kecil. Banyak sejarah-sejarah yang dialami
processor-processor Intel sebelum Processor tersebut menjadi
sehebat sekarang yang processornya sekarang dijuluki Otak Komputer
tercepat di dunia yaitu Core i7 dan Corei& Extreem yang
tercepatnya. Sejarah - sejarahnya juga sangat banyak yaitu: 1. Pada
tahun 1971 prosesor Intel mengeluarkan processor seri MCS4 yang
merupakan cikal bakal dari prosesor i4040. Processor 4 bit ini yang
direncanakan untuk menjadi otak calculator , pada tahun yang sama
(1971), intel membuat revisi ke i440. Awalnya dipesan oleh sebuah
perusahaan Jepang untuk pembuatan kalkulator , ternyata prosesor
ini jauh lebih hebat dari yang diharapkan sehingga Intel membeli
hak guna dari perusahaan Jepang tersebut untuk perkembangan dan
penelitian lebih lanjut. Di sinilah cikal bakal untuk perkembangan
ke arah prosesor komputer. 2. Pada tahun 1972 muncul processor 8
bit pertama i8008, tapi agak kurang disukai karena multivoltage,
lalu baru muncul processor i8080, disini ada perubahan yaitu jadi
triple voltage, pake teknologi NMOS (tidak PMOS lagi), dan
mengenalkan pertama kali sistem clock generator (pake chip
tambahan), dikemas dalam bentuk DIP Array 40 pins. Kemudian muncul
juga processor2 : MC6800 dari Motorola 1974, Z80 dari Zilog -1976
(merupakan dua rival berat), dan prosessor prosessor lain seri 6500
buatan MOST, Rockwell, Hyundai, WDC, NCR dst. Z80 full compatible
dengan i8008 hanya sampai level bahasa mesin. Level bahasa
rakitannya berbeda (tidak kompatibel level software). Prosesor
i8080 adalah prosesor dengan register internal 8-bit, bus eksternal
8-bit, dan memori addressing 20-bit (dapat mengakses 1 MB memori
total), dan modus operasi REAL.Page 29 of 51
AOK / Computer Evolution & Performance
Brawijaya University
2011
3. Pada tahun 1977 muncul prosessor tipe 8085, clock
generatornya onprocessor, cikal bakalnya penggunaan single voltage
+5V (implementasi s/d 486DX2, pd DX4 mulai +3.3V dst). 4. Pada
tahun 1978 muncul prosessor i8086, prosesor ini memiliki register
16-bit, bus data eksternal 16bit, dan memori addressing 20-bit.
Prosessor ini juga dilengkapi dengan teknologi HMOS, komponen
pendukung bus 16 bit sangat langka , sehingga harganya menjadi
sangat mahal. 5. Untuk menjawab tuntutan pasar yang semakin
berkembang, maka Intel mengeluarkan prosessor tipe i8088 16bit bus
internal, 8bit bus external. Sehingga i8088 dapat memakai komponen
peripheral 8bit bekas i8008. IBM memilih chip ini untuk pebuatan
IBM PC karena lebih murah daripada i8086. Kalau saja CEO IBM waktu
itu tidak menyatakan PC hanyalah impian sampingan belaka, tentu
saja IBM akan menguasai pasar PC secara total saat ini. IBM PC
first release Agustus 1981 memiliki 3 versi IBM PC, IBM PC-Jr dan
IBM PC-XT (extended technology). Chip i8088 ini sangat populer,
sampai NEC meluncurkan sebuah chip yang dibangun berdasarkan
spesifikasi pin chip ini, yang diberi nama V20 dan V30. NEC V20 dan
V30 adalah processor yang compatible dengan intel sampai level
bahasa assembly (software). Chip 8088 dan 8086 kompatibel penuh
dengan program yang dibuat untuk chip 8080, walaupun mungkin ada
beberapa program yang dibuat untuk 8086 tidak berfungsi pada chip
8088 (perbedaan lebar bus). 6. Di tahun selanjutnya Intel
mengeluarkan prosessor tipe i80186 dan i80188. Sejak munculnya
prosesor tipe i80186, prosessor mulai dikemas dalam bentuk PLCC,
LCC dan PGA 68 kaki.. i80186 secara fisik berbentuk bujursangkar
dengan 17 kaki persisi (PLCC/LCC) atau 2 deret kaki persisi (PGA)
dan mulai dari i80186 inilah chip DMA dan interrupt controller
disatukan ke dalam processor. semenjak menggunakan 286, komputer
IBM menggunakan istilah IBM PC-AT (Advanced Technology)dan mulai
dikenal pengunaan istilah PersonalSystem (PS/1). Dan juga mulai
dikenal penggunaan slot ISA 16 bit yang dikembangkan dari slot ISA
8 bit , para cloner mulai ramai bermunculan. Ada AMD, Harris &
MOS yang compatible penuh dengan intel. Di 286 ini mulai dikenal
penggunaan Protected Virtual Adress Mode yang memungkinkan
dilakukannya multitasking secara time sharing (via hardware
resetting). 7. Lalu untuk meraih momentum yang hilang dari chip
i8086, Intel membuat i80286, prosesor dengan register 16-bit, bus
eksternal 16-bit, mode protected terbatas yang dikenal dengan mode
STANDARD yang menggunakan memori addressing 24-bit yang mampu
mengakses maksimal 16 MB memori. Chip 80286 ini tentu saja
kompatibel penuh dengan chip-chip seri 808x sebelumnya, dengan
tambahan beberapa set instruksi baru. Sayangnya chip ini memiliki
beberapa bug pada desain hardware-nya, sehingga gagal mengumpulkan
pengikut. 8. Pada tahun 1985, Intel meluncurkan desain prosesor
yang sama sekali baru: i80386. Sebuah prosesor 32-bit , dalam arti
memiliki register 32-bit, bus data eksternal 32-bit, dan
mempertahankan kompatibilitas dengan prosesor generasi sebelumnya,
dengan tambahan diperkenalkannya mode PROTECTED 32-BIT untuk memori
addressing 32-bit, mampu mengakses maksimum 4 GB , dan tidak lupa
tambahan beberapa instruksi baru. Chip ini mulai dikemas dalam
bentuk PGA (pin Grid Array). Prosesor Intel sampai titik ini belum
menggunakan unit FPU secara internal . Untuk dukungan FPU,Page 30
of 51
AOK / Computer Evolution & PerformanceIBM (Blue Lightning)
dst, macam-macamnya :
Brawijaya University
2011
Intel meluncurkan seri 8087. Sejak 386 ini mulai muncul
processor cloner : AMD, Cyrix, NGen, TI, IIT,
i80386 DX (full 32 bit). i80386 SX (murah karena 16bit
external). i80486 DX (int 487). i80486 SX (487 disabled). Cx486 DLC
(menggunakan MB 386DX, juga yang lain). Cx486 SLC (menggunakan MB
386SX). i80486DX2. i80486DX2 ODP. Cx486DLC2 (arsitektur MB 386).
Cx486SLC2 (arsitektur MB 386). i80486DX4. i80486DX4 ODP. i80486SX2.
Pentium. Pentium ODP.
9. Sekitar tahun 1989 Intel meluncurkan i80486DX. Seri yang
tentunya sangat populer, peningkatan seri ini terhadap seri 80386
adalah kecepatan dan dukungan FPU internal dan skema clock
multiplier (seri i486DX2 dan iDX4), tanpa tambahan instruksi baru.
Karena permintaan publik untuk prosesor murah, maka Intel
meluncurkan seri i80486SX yang tak lain adalah prosesor i80486DX
yang sirkuit FPU-nya telah disabled . Seperti yang seharusnya, seri
i80486DX memiliki kompatibilitas penuh dengan set instruksi
chip-chip seri sebelumnya. AMD dan Cyrix kemudian membeli rancangan
prosesor i80386 dan i80486DX untuk membuat prosesor
Intel-compatible, dan mereka terbukti sangat berhasil. Pendapat
saya inilah yang disebut proses cloning, sama seperti cerita NEC
V20 dan V30. AMD dan Cyrix tidak melakukan proses perancangan
vertikal (berdasarkan sebuah chip seri sebelumnya), melainkan
berdasarkan rancangan chip yang sudah ada untuk membuat chip yang
sekelas. 10. Pada tahun 1993, dan Intel meluncurkan prosesor
Pentium. Peningkatannya terhadap i80486: struktur PGA yang lebih
besar (kecepatan yang lebih tinggi , dan pipelining, TANPA
instruksi baru. Tidak ada yang spesial dari chip ini, hanya fakta
bahwa standar VLB yang dibuat untuk i80486 tidak cocok (bukan tidak
kompatibel) sehingga para pembuat chipset terpaksa melakukan
rancang ulang untuk mendukung PCI. Intel menggunakan istilah
Pentium untuk menghambat saingannya. Sejak Pentium ini para cloner
mulai rontok tinggal AMD, Cyrix . Intel menggunakan istilah Pentium
karena Intel kalah di pengadilan paten. alasannya angka tidak bisa
dijadikan paten, karena itu intel mengeluarkan Pentium menggunakan
TM. AMD + Cyrix tidak ingin tertinggal, mereka mengeluarkan standar
PentiumPage 31 of 51
AOK / Computer Evolution & Performance
Brawijaya University
2011
Rating (PR) sebelumnya ditahun 92 intel sempat berkolaborasi
degan Sun, namun gagal dan Intel sempat dituntut oleh Sun karena
dituduh menjiplak rancangan Sun. Sejak Pentium, Intel telah
menerapkan kemampuan Pipelining yang biasanya cuman ada diprocessor
RISC (RISC spt SunSparc). Vesa Local Bus yang 32bit adalah
pengembangan dari arsitektur ISA 16bit menggunakan clock yang tetap
karena memiliki clock generator sendiri (biasanya >33Mhz)
sedangkan arsitektur PCI adalah arsitektur baru yang kecepatan
clocknya mengikuti kecepatan clock Processor (biasanya kecepatannya
separuh kecepatan processor).. jadi Card VGA PCI kecepatannya
relatif tidak akan sama di frekuensi MHz processor yang berbeda
alias makin cepat MHz processor, makin cepat PCI-nya. 11. Pada
tahun 1995, kemunculan Pentium Pro. Inovasi disatukannya cache
memori ke dalam prosesor menuntut dibuatnya socket 8 . Pin-pin
prosesor ini terbagi 2 grup: 1 grup untuk cache memori, dan 1 grup
lagi untuk prosesornya sendiri, yang tak lebih dari pin-pin Pentium
yang diubah susunannya. Desain prosesor ini memungkinkan
keefisienan yang lebih tinggi saat menangani instruksi 32-bit,
namun jika ada instruksi 16-bit muncul dalam siklus instruksi
32-bit, maka prosesor akan melakukan pengosongan cache sehingga
proses eksekusi berjalan lambat. Cuma ada 1 instruksi yang
ditambahkan: CMOV (Conditional MOVe). 12. Pada tahun 1996, prosesor
Pentium MMX. Sebenarnya tidak lebih dari sebuah Pentium dengan unit
tambahan dan set instruksi tambahan, yaitu MMX. Intel sampai
sekarang masih belum memberikan definisi yang jelas mengenai
istilah MMX. Multi Media eXtension adalah istilah yang digunakan
AMD . Ada suatu keterbatasan desain pada chip ini: karena modul MMX
hanya ditambahkan begitu saja ke dalam rancangan Pentium tanpa
rancang ulang, Intel terpaksa membuat unit MMX dan FPU melakukan
sharing, dalam arti saat FPU aktif MMX non-aktif, dan sebaliknya.
Sehingga Pentium MMX dalam mode MMX tidak kompatibel dengan
Pentium. Bagaimana dengan AMD K5? AMD K5-PR75 sebenarnya adalah
sebuah clone i80486DX dengan kecepatan internal 133MHz dan clock
bus 33MHz . Spesifikasi Pentium yang didapat AMD saat merancang K5
versi-versi selanjutnya dan Cyrix saat merancang 686 hanyalah
terbatas pada spesifikasi pin-pin Pentium. Mereka tidak diberi
akses ke desain aslinya. Bahkan IBM tidak mampu membuat Intel
bergeming (Cyrix, mempunyai kontrak terikat dengan IBM sampai tahun
2005). Mengenai rancangan AMD K6, tahukah anda bahwa K6 sebenarnya
adalah rancangan milik NexGen? Sewaktu Intel menyatakan membuat
unit MMX, AMD mencari rancangan MMX dan menambahkannya ke K6.
Sayangnya spesifikasi MMX yang didapat AMD sepertinya bukan yang
digunakan Intel, sebab terbukti K6 memiliki banyak
ketidakkompatibilitas instruksi MMX dengan Pentium MMX. 13. Pada
tahun 1997, Intel meluncurkan Pentium II, Pentium Pro dengan
teknologi MMX yang memiliki 2 inovasi: cache memori tidak menjadi 1
dengan inti prosesor seperti Pentium Pro , namun berada di luar
inti namun berfungsi dengan kecepatan processor. Inovasi inilah
yang menyebabkan hilangnya kekurangan Pentium Pro (masalah
pengosongan cache) Inovasi kedua, yaitu SEC (Single Edge Cartidge),
Kenapa? Karena kita dapat memasang prosesor Pentium Pro di slot SEC
dengan bantuan adapter khusus. Tambahan : karena cache L2
onprocessor, maka kecepatan cache = kecepatan processor, sedangkan
karena PII cachenya diluar (menggunakan processor module), maka
kecepatannyaPage 32 of 51
AOK / Computer Evolution & Performancealasan :
Brawijaya University
2011
setengah dari kecepatan processor. Disebutkan juga penggunaan
Slot 1 pada PII karena beberapa Memperlebar jalur data (kaki banyak
Juga jadi alasan Socket 8), pemrosesan pada PPro dan PII dapat
paralel. Karena itu sebetulnya Slot 1 lebih punya kekuatan di
Multithreading / Multiple Processor. ( sayangnya O/S belum banyak
mendukung, benchmark PII dual processorpun oleh ZDBench lebih
banyak dilakukan via Win95 ketimbang via NT). Memungkinkan upgrader
Slot 1 tanpa memakan banyak space di Motherboard sebab bila tidak
ZIF socket 9 , bisa seluas Form Factor(MB)nya sendiri konsep hemat
space ini sejak 8088 juga sudah ada .Mengapa keluar juga
spesifikasi SIMM di 286? beberapa diantaranya adalah efisiensi
tempat dan penyederhanaan bentuk. Memungkinkan penggunaan cache
module yang lebih efisien dan dengan speed tinggi seimbang dengan
speed processor dan lagi-lagi tanpa banyak makan tempat, tidak
seperti AMD / Cyrix yang terpaksa mendobel L1 cachenya untuk
menyaingi speed PII (karena L2-nya lambat) sehingga kesimpulannya
AMD K6 dan Cyrix 686 bukan cepat di processor melainkan cepat di
hit cache! Sebab dengan spec Socket7 kecepatan L2 cache akan
terbatas hanya secepat bus data / makin lambat bila bus datanya
sedang sibuk, padahal PII thn depan direncanakan beroperasi pada
100MHz (bukan 66MHz lagi). Point inilah salah satu alasan kenapa
intel mengganti chipset dari 430 ke 440 yang berarti juga harus
mengganti Motherboard. 14. Pada tanggal 6 Oktober 1998, Intel
Corporation meliris prosessor rangkap versi tercepat Intel Pentium
II Xeon dengan kecepatan 450 MHz, dirancang khusus untuk digunakan
pada Prosessordual (two-way) Workstation dan servers. Prosessor
baru ini di harapkan mampu membangun sebuah kepercayaan yang kokoh
agar Pentium II Xeon dapat di terima di pasaran dan bisa dijadikan
prosessor dasar bagi semua Workstation dan Servers. Prosessor
rangkap (Dual-processor/two-way) akan membuat para users secara
tidak langsung pindah ke prosessor generasi baru ini, hal ini
dikarenakan berbagai problem yang selama ini pelik di selesaikan
oleh prosessor-prosessor terdahulu seperti Mission-Critical. System
Vendor yang mencakup Compaq, Dell, Fujitsu, Gateway, HP, IBM,
Intergraph, NEC, Siemens Nixdorf (SNI), TriStar dan UMAX telah
merencanakan untuk beralih ke Prosessor baru ini yang konon akan
membawa mereka ke tingkat pemrosesan data yang lebih menakjubkan.
Perkembangan teknologi prosessor Intel terus mendorong cara kerja
komputer ke tingkatan yang lebih tinggi lagi, menghasilkan
perluasan yang sangat pesat pada sektor pemasaran pada Workstation
dan Servers, jelas Anand Chandrasekher, Divisi Produksi Intel
Workstation. Suatu tanda yang sangat menggembirakan bagi kami
ketika peluncuran Prosessor Pentium II Xeon ke pasaran; banyak
konsumen baru yang sangat tertarik pada arsitektur Prosessor ini,
oleh karena itu peluncuran perdana Prosessor pentium II Xeon dengan
kecepatan 450 MHz, seharusnya mampu mempercepat trend pengembangan
prosessor yang berkecepatan tinggi di masa kini. Seperti anggota
keluarga yang lain dari Intel Inside microprocessor, hal yang
paling menonjol pada prosessorPage 33 of 51
AOK / Computer Evolution & Performance
Brawijaya University
2011
Pentium II Xeon 450 MHz adalah Chaches Level 2 (L2) yang lebih
besar, kecepatan pemrosesan data, penanganan khusus pada proteksi
arus panas, Kemampuan Multiprosessing, dan 100-MHz Bus sistem.
AGPset Intel 440GX untuk Workstation dan servers dengan satu atau
dua prosessor mampu menyediakan support memory hingga 20-GB dan
Grafik AGP yang lebih halus dan lebih real. Prosessor ini juga
menunjang pengembangan Sistem Operasi seperti Windows NT(New
Technology) untuk Workstation, Windows NT untuk Servers, Netware
dan UNIX. Prosessor Pentium II Xeon 450 MHz dengan 512 KB L2 cache
seharga $824, sekitar Rp. 5.768.000,- (kurs Rp 7000,- per Dollar);
Prosessor Pentium II Xeon 450 MHz empat jalur (Four-way) jika tidak
berhalangan akan terealisasi di awal tahun 1999. 15. Pada tahun
1999, Intel mengeluarkan prosessor dengan tipe Intel Pentium III
Processor. Processor Pentium III merupakan processor yang diberi
tambahan 70 instruksi baru yang secara dramatis memperkaya
kemampuan pencitraan tingkat tinggi, tiga dimensi, audio streaming,
dan aplikasi-aplikasi video serta pengenalan suara. Disamping itu
pada tahun yang sama Intel juga mengeluarkan prosesor tipe Intel
Pentium III Xeon. Processor Intel ini kembali merambah pasaran
server dan workstation dengan mengeluarkan seri Xeon tetapi jenis
Pentium III yang mempunyai 70 perintah SIMD. Keunggulan processor
ini adalah ia dapat mempercepat pengolahan informasi dari sistem
bus ke processor, yang juga mendongkrak performa secara signifikan.
Processor ini juga dirancang untuk dipadukan dengan processor lain
yang sejenis. 16. Pada tahun 2000, Intel mengeluarkan prosessor
dengan tipe Intel Pentium 4 Processor. Processor Pentium IV
merupakan produk Intel yang kecepatan prosesnya mampu menembus
kecepatan hingga 3,06 GHz. Pertama kali keluar processor ini
berkecepatan 1.5 GHz dengan form factor pin 423, setelah itu intel
merubah form factor processor Intel Pentium 4 menjadi pin 478 yang
dimulai dari processor Intel Pentium 4 berkecepatan 1,3 GHz sampai
yang terbaru yang saat ini mampu menembus kecepatannya hingga 3,4
GHz. 17. Pada tanggal 9 Agustus 2006, Intel Corporation meluncurkan
prosesor Intel Core 2 Duo yang ditujukan bagi PC dan workstation
desktop dan laptop consumer dan bisnis prosesor dengan teknologi
yang dapat menghasilkan kinerja lebih, konsumsi daya lebih kecil,
serta keleluasaan pemakaian bagi para penggunanya.
Prosesor-prosesor Core 2 Duo adalah prosesor-prosesor terbaik di
dunia, kata Paul Otellini, Presiden dan CEO Intel. Terakhir kali
industri melihat inti komputer dibuat kembali seperti ini adalah
ketika Intel memperkenalkan prosesor Pentium. Prosesor Core 2 Duo
desktop berisi 291 juta transistor namun hanya mengkonsumsi daya 40
persen lebih sedikit dan tetap dapat menghasilkan kinerja yang
dibutuhkan bagi aplikasi-aplikasi masa sekarang dan mendatang.
Keluarga prosesor yang sudah ditunggu-tunggu ini telah memiliki
dukungan luas dengan lebih dari 550 rancangan sistem para
manufaktur komputer paling banyak dalam sejarah Intel. Pada
akhirnya, puluhan ribu pelaku usaha akan menjual komputer-komputer
atau komponen-komponen dengan menggunakan prosesorprosesor ini. 18.
Prosesor-prosesor Intel Core 2 Duo dibangun di beberapa fasilitas
manufaktur bervolume tinggi dan canggih di dunia menggunakan proses
berteknologi silikon 64-nanometer dari Intel. Versi PC desktopPage
34 of 51
AOK / Computer Evolution & Performance
Brawijaya University
2011
dari prosesor-prosesor ini juga menghasilkan peningkatan kinerja
hingga 40 persen dan efisiensi daya hingga 40 persen dibandingkan
prosesor terbaik Intel generasi sebelumnya. Menurut beberapa
organisasi review independen, prosesor-prosesor ini memenangkan
lebih dari sembilan dari 10 benchmark kinerja server, PC desktop
dan PC gaming. Keluarga prosesor Intel Core 2 Duo terdiri dari
prosesor-prosesor PC desktop yang dibuat khusus untuk para pengguna
dari kalangan usaha, rumah, dan enthusiast, seperti pemain-pemain
game high-end, dan lima prosesor PC mobile yang dirancang untuk
memenuhi kebutuhan gaya hidup mobile. Beragam workstation yang
menggunakan prosesor Intel Core 2 Duo juga akan menghasilkan
kinerja yang memimpin industri dalam hal desain, pembuatan konten
dan komputasi teknis. Keluarga prosesor ini didasarkan pada
arsitektur mikro Intel Core yang revolusioner, dirancang untuk
menghasilkan kinerja yang bertenaga namun dengan pemakaian daya
efisien. Dengan kekuatan dua inti, atau mesin komputasi,
prosesor-prosesor ini bisa mengerjakan banyak pekerjaan dengan
lebih cepat. Prosesor-prosesor ini juga bisa bekerja tanpa masalah
saat menjalankan lebih dari satu aplikasi, seperti membuat e-mail
ketika sedang men-download musik atau video dan melakukan scan
virus. Chip-chip inti-ganda ini juga meningkatkan performa beragam
aplikasi seperti melihat dan memainkan video definisi tinggi,
melindungi PC dan aset-asetnya selama transaksi e-commerce, dan
memungkinkan umur batere yang lebih baik untuk notebook-notebook
yang lebih ramping dan ringan. 19. Konsumer dan dunia usaha akan
memiliki dua pilihan untuk membeli prosesor-prosesor Intel Core 2
Duo sebagai bagian dari platform-platform berfokus pasar utama dari
Intel, yang terdiri dari teknologiteknologi hardware dan software
Intel yang dibuat khusus untuk kebutuhan-kebutuhan komputasi
spesifik, termasuk teknologi Intel vPro untuk dunia usaha,
teknologi bergerak Intel Centrino Duo untuk laptop, dan teknologi
Intel Viiv untuk pengguna di rumah. Prosesor-prosesor Intel Core 2
Duo memiliki banyak inovasi tingkat lanjut, seperti: Intel Wide
Dynamic Execution: Meningkatkan kinerja dan efisiensi.
Masing-masing inti bisa menyelesaikan hingga empat instruksi penuh
secara bersamaan menggunakan sebuah pipeline 14-tahap yang efisien.
Intel Smart Memory Access: Meningkatkan kinerja sistem dengan
menyembunyikan latency memori, yang kemudian mengoptimalkan
penggunaan bandwidth data komputer yang tersedia untuk menyediakan
data ke prosesor ketika dibutuhkan. Intel Advance Smart Cache:
Memiliki sebuah cache atau cadangan memori L2 yang berbagi untuk
mengurangi daya dengan meminimalkan lalu lintas memori tapi
meningkatkan kinerja dengan memungkinkan satu inti untuk
menggunakan seluruh cache ketika core yang lain sedang tidak
bekerja. Hanya Intel yang menyediakan kemampuan ini di seluruh
segmen. Intel Advanced Digital Media Boost: Secara efektif
menggandakan kecepatan eksekusi untuk instruksi-instruksi yang
banyak digunakan di aplikasi-aplikasi multimedia dan grafis.Page 35
of 51
AOK / Computer Evolution & Performance
Brawijaya University
2011
Intel 64 Technology: Penambahan ke arsitektur Intel 32-bit ini
mendukung komputasi 64-bit, termasuk memungkinkan prosesor untuk
mengakses memori yang lebih besar. Intel Dynamic Power
Coordination: Mengkoordinasikan transisi-transisi Enhanced Intel
SpeedStep Technology dan tahap manajemen daya idle (C-states)
secara independen per inti untuk membantu mengirit daya. Intel
Dynamic Bus Parking: Memungkinkan penghematan daya dan umur batere
yang lebih baik dengan memungkinkan chipset untuk menurunkan daya
bersama dengan prosesor dalam modus frekuensi rendah. Enhanced
Intel Deeper Sleep dengan Dynamic Cache Sizing: Menghemat daya
dengan menguras data cache ke memori sistem selama periode
ketidak-aktifan untuk menurunkan voltasi prosesor 20. Pada tahun
2008, tepatnya pada tanggal 17 Agustus, Intel mengeluarkan produk
terbarunya yaitu prosessor tipe Intel Core 2 Extreme Quad Core.
Produk terbarunya tersebut diberi nama Core 2 Extreme QX9300
processor dengan fitur 45W TDP dan memberikan perhatian khusus pada
sisi pendingin atau cooling system. The New Intel Core 2 Extreme
QX9300 ini memiliki Core clock set pada 2.53GHz dan mengusung FSB
atau Front Side Bus sebesar 1066 serta memiliki cache memory
sebesar 12MB. Acara peluncuran prosesor quad core ini hanya 2hari
sebelum jadwal IDF 2008 dimulai. Untuk masalah harga, The New Core
2 Extreme ini memberikan fasilitas yang cukup menjanjikan namun
harga yang ditawarkan relative murah untuk kemampuan sebuah
processor yang luar biasa. Adapun harga untuk mobile processor ini
berkisar $1038 dimana pihak Intel telah melakukan sedikit
kesepakatan untuk menentukan harga dari processor QX9300 ini.
Sebagai perbandingan, Dual Core Mobile Chip dengan fitur sejenis
yaitu clock speed sebesar 2.53Ghz dengan harga $340, namun kinerja
nya 3x lebih lambat jika dibandingkan dengan QX9300. Tentu saja
jika ingin menyamai QX9300 maka penggunanya akan membayar harga
yang lebih mahal. Berdasarkan sumber lain dari tim pengembang Quad
Core, pengembangan pun akan dilakukan untuk merambah pangsa pasar
desktop. 21. Intel juga meliris jenis prosesor lain yaitu dengan
nama Core 2 Quad Q8200. Prosesor ini memiliki Core clock sebesar
2.33GHz dan direncanakan untuk diperkenalkan pada bulan Agustus
tepatnya tanggal 31. Processor ini memiliki FSB atau front side bus
sebesar 1333 dan besar cache memory 4MB. Berdasarkan keterangan
pihak Intel, harga untuk prosesor ini yaitu sebesar $224, dimana
ini merupakan harga pasti dan pihak Intel telah memproduksi ribuan
unit prosesor ini untuk dipasarkan secara luas. Sehingga Q8200 ini
menjadi processor termurah dikelas quad core processor yang
mengusung teknologi 45nm fabrication technology line. Processor
Q9300 dengan core clock 2.5GHz dan Processor Q9400 dengan clock
2.66GHz dipasarkan dengan harga $266.
Meningkatkan KecepatanPage 36 of 51
AOK / Computer Evolution & Performance Pipelining On board
cache On board L1 & L2 cache Branch prediction Data flow
analysis Speculative execution
Brawijaya University
2011
Superscalar adalah sebuah uniprocessor yang dapat mengeksekusi
dua atau lebih operasi scalar dalam bentuk paralel. Superscalar
juga merupakan salah satu rancangan untuk meningkatkan kecepatan
CPU. Kebanyakan dari komputer saat ini menggunakan mekanisme
superscalar ini. Standar pipeline yang digunakan adalah untuk
pengolahan bilangan matematika integer (bilangan bulat, bilangan
yang tidak memiliki pecahan), kebanyakan CPU juga memiliki
kemampuan untuk pengolahan untuk data floating point (bilangan
berkoma). Pipeline yang mengolah integer dapat juga digunakan untuk
mengolah data bertipe floating point ini, namun untuk aplikasi
tertentu, terutama untuk aplikasi keperluan ilmiah CPU yang
memiliki kemampuan pengolahan floating point dapat meningkatkan
kecepatan prosesnya secara dramatis. Peristiwa menarik yang bisa
dilakukan dengan metoda superscalar ini adalah dalam hal
memperkirakan pencabangan instruksi (brach prediction) serta
perkiraan eksekusi perintah (speculative execution). Peristiwa ini
sangat menguntungkan buat program yang membutuhkan pencabangan dari
kelompok intruksi yang dijalankankannya. Program yang terdiri dari
kelompok perintah bercabang ini sering digunakan dalam pemrograman.
Contohnya dalam menentukan aktifitas yang dilakukan oleh suatu
sistem berdasarkan umur seseorang yang sedang diolahnya, katakanlah
jika umur yang bersangkutan lebih dari 18 tahun, maka akan
diberlakukan instruksi yang berhubungan dengan umur tersebut,
anggaplah seseorang tersebut dianggap telah dewasa, sedangkan untuk
kondisi lainnya dianggap belum dewasa. Tentu perlakuannya akan
dibedakan sesuai dengan sistem yang sedang dijalankan. Lalu apa
yang dilakukan oleh CPU untuk hal ini? Komputer akan membandingkan
nilai umur data yang diperolehnya dengan 18 tahun sehingga komputer
dapat menentukan langkah dan sikap yang harus diambilnya
berdasarkan hasil perbandingan tersebut. Sikap yang diambil tentu
akan diambil berdasarkan pencabangan yang ada. Pada CPU yang
mendukung perintah pencabangan ini, CPU membutuhkan lumayan banyak
clock cycle, mengingat CPU menempatkan semuanya pada pipeline dan
menemukan perintah berikutnya yang akan dieksekusinya. Sirkuit
untuk branch prediction melakukan pekerjaan ini bekerja sama dengan
pipeline, yang dilakukan sebelum proses di ALU dilaksanakan, dan
memperkirakan hasil dari pencabangan tersebut. Jika CPU berfikir
bahwa branch akan menuju suatu cabang, biasanya berdasarkan
pekerjaan sebelumnya, maka perintah berikutnya sudah dipersiapkan
untuk dieksekusi berikut data-datanya, bahkan dengan adanya
pipeline ini, bila tidak diperlukan suatu referensi dari instruksi
terakhir, maka bisa dilaksanakan dengan segera, karena data dan
instruksi yang dibutuhkan telah dipersiapkan sebelumnya.
Page 37 of 51
AOK / Computer Evolution & Performance
Brawijaya University
2011
Dalam hal speculative execution, artinya CPU akan menggunakan
melakukan perhitungan pada pipeline yang berbeda berdasarkan
kemungkinan yang diperkirakan oleh komputer. Jika kemungkinan yang
dilakukan oleh komputer tepat, maka hasilnya sudah bisa diambil
langsung dan tinggal melanjutkan perintah berikutnya, sedangkan
jika kemungkinan yang diperkirakan oleh komputer tidak tepat, maka
akan dilaksanakan kemungkinan lain sesuai dengan logika instruksi
tersebut. Teknik yang digunakan untuk pipeline dan superscalar ini
bisa melaksanakan branch prediction dan speculative execution
tentunya membutuhkan ekstra transistor yang tidak sedikit untuk hal
tersebut. Sebagai perbandingan, komputer yang membangkitkan
pemrosesan pada PC pertama yang dikeluarkan oleh IBM pada mesin
8088 memiliki sekitar 29.000 transistor. Sedangkan pada mesin
Pentium III, dengan teknologi superscalar dan superpipeline,
mendukung branch prediction, speculative execution serta berbagai
kemampuan lainnya memiliki sekitar 7,5 juta transistor. Beberapa
CPU terkini lainnya seperti HP 8500 memiliki sekitar 140 juta
transistor.
Ketidakseimbangan Kinerja Kecepatan prosesor meningkat.
Kapasitas memori meningkat . Perkembangan kecepatan memori lebih
lambat (tertinggal) dibanding kecepatan prosesor.
Perbandingan Kinerja Logic dan Memori
Page 38 of 51
AOK / Computer Evolution & Performance
Brawijaya University
2011
Solusi Meningkatkan jumlah bit per akses Mengubah interface DRAM
Cache Mengurangi frekuensicy akses memory Cache yg lebih kompleks
dan cache on chip Meningkatkan bandwidth interkoneksi Bus kecepatan
tinggi - High speed buses Hierarchy of buses
Perangkat I/O Perangkat untuk kebutuhan I/O Besar data
throughput yang dibutuhkan Dapat dihandle oleh prosesor
Permasalahan Perpindahan data Solusi: Caching Buffering
Higher-speed interconnection buses More elaborate bus structures
Multiple-processor configurations Secara umum, terdapat beberapa
jenis seperti device device (network card, modem), dan
human-interface penyimpanan (disk, tape), transmission keyboard,
mouse). Device tersebut
device (screen,
dikendalikan oleh instruksi I/O. Alamat-alamat yang dimiliki
oleh device akan digunakan oleh direct I/O instruction dan
memory-mapped I/O. Beberapa konsep yang umum digunakan ialah port,
bus (daisy chain/ shared direct access), dan controller (host
adapter). Port adalah koneksi yang digunakan oleh device untuk
berkomunikasi dengan mesin. Busadalah koneksi yang menghubungkan
beberapa device menggunakan kabel-kabel. Controller adalah
alat-alat elektronik yang berfungsi untuk mengoperasikan port, bus,
dan device. Langkah yang ditentukan untuk device adalah
command-ready, busy, dan error. Host mengeset commandready ketika
perintah telah siap untuk dieksekusi oleh controller. Controller
mengeset busy ketika sedang mengerjakan sesuatu, dan men clear busy
ketika telah siap untuk menerima perintah selanjutnya. Error diset
ketika terjadi kesalahan.
Page 39 of 51
AOK / Computer Evolution & Performance Polling
Brawijaya University
2011
Busy-waiting/ polling adalah ketika host mengalami looping yaitu
membaca status register secara terusmenerus sampai status busy
di-clear. Pada dasarnya polling dapat dikatakan efisien. Akan
tetapi polling menjadi tidak efisien ketika setelah berulang-ulang
melakukan looping, hanya menemukan sedikit device yang siap untuk
men-service, karena CPU processing yang tersisa belum selesai.
Interupsi Mekanisme Dasar Interupsi Ketika CPU mendeteksi bahwa
sebuah controller telah mengirimkan sebuah sinyal ke interrupt
request line (membangkitkan sebuah interupsi), CPU kemudian
menjawab interupsi tersebut (juga disebut menangkap interupsi)
dengan menyimpan beberapa informasi mengenai state terkini
CPU--contohnya nilai instruksi pointer, dan memanggil interrupt
handler agar handler tersebut dapat melayani controller atau alat
yang mengirim interupsi tersebut. Fitur Tambahan pada Komputer
Modern Pada arsitektur komputer modern, tiga fitur disediakan oleh
CPU dan interrupt controller (pada perangkat keras) untuk dapat
menangani interrupsi dengan lebih bagus. Fitur-fitur ini antara
lain adalah kemampuan menghambat sebuah proses interrupt handling
selama prosesi berada dalam critical state, efisiensi penanganan
interupsi sehingga tidak perlu dilakukan polling untuk mencari
device yang mengirimkan interupsi, dan fitur yang ketiga adalah
adanya sebuah konsep multilevel interupsi sedemikian rupa sehingga
terdapat prioritas dalam penanganan interupsi (diimplementasikan
dengan interrupt priority level system). Interrupt Request Line
Pada peranti keras CPU terdapat kabel yang disebut interrupt
request line, kebanyakan CPU memiliki dua macam interrupt request
line, yaitu nonmaskable interrupt dan maskable interrupt. Maskable
interruptdapat dimatikan/ dihentikan oleh CPU sebelum
pengeksekusian deretan critical instruction (critical instruction
sequence) yang tidak boleh diinterupsi. Biasanya, interrupt jenis
ini digunakan oleh device controller untuk meminta pelayanan CPU.
Interrupt Vector dan Interrupt Chaining Sebuah mekanisme interupsi
akan menerima alamat interrupt handling routine yang spesifik dari
sebuah set, pada kebanyakan arsitektur komputer yang ada sekarang
ini, alamat ini biasanya berupa sekumpulan bilangan yang menyatakan
offset pada sebuah tabel (biasa disebut interrupt vector). Tabel
ini menyimpan alamat-alamat interrupt handler spesifik di dalam
memori. Keuntungan dari pemakaian vektor adalah untuk mengurangi
kebutuhan akan sebuah interrupt handler yang harus mencari semua
kemungkinan sumber interupsi untuk menemukan pengirim
interupsi.Page 40 of 51
AOK / Computer Evolution & Performance
Brawijaya University
2011
Akan tetapi, interrupt vector memiliki hambatan karena pada
kenyataannya, komputer yang ada memiliki device (dan interrupt
handler) yang lebih banyak dibandingkan dengan jumlah alamat pada
interrupt vector. Karena itulah, digunakanlah teknik interrupt
chaining dimana setiap elemen dari interrupt vector menunjuk/
merujuk pada elemen pertama dari sebuah daftar interrupt handler.
Dengan teknik ini, overhead yang dihasilkan oleh besarnya ukuran
tabel dan inefisiensi dari penggunaan sebuah interrupt handler
(fitur pada CPU yang telah disebutkan sebelumnya) dapat dikurangi,
sehingga keduanya menjadi kurang lebih seimbang. Penyebab Interupsi
Interupsi dapat disebabkan berbagai hal, antara lain exception,
page fault, interupsi yang dikirimkan oleh device controllers, dan
system call Exception adalah suatu kondisi dimana terjadi sesuatu/
dari sebuah operasi didapat hasil tertentu yang dianggap khusus
sehingga harus mendapat perhatian lebih, contoh nya pembagian
dengan 0 (nol), pengaksesan alamat memori yang restricted atau
bahkan tidak valid, dan lain-lain. System calladalah sebuah fungsi
pada aplikasi (perangkat lunak) yang dapat mengeksekusikan
instruksi khusus berupa software interrupt atau trap. DMA Definisi
DMA adalah sebuah prosesor khusus (special purpose processor) yang
berguna untuk menghindari pembebanan CPU utama oleh program I/O
(PIO). Transfer DMA Untuk memulai sebuah transfer DMA, host akan
menuliskan sebuah DMA command block yang berisi pointer yang
menunjuk ke sumber transfer, pointer yang menunjuk ke tujuan/
destinasi transfer, dan jumlah byte yang ditransfer, ke memori. CPU
kemudian menuliskan alamat command block ini ke DMA controller,
sehingga DMA controller dapat kemudian mengoperasikan bus memori
secara langsung dengan menempatkan alamatalamat pada bus tersebut
untuk melakukan transfer tanpa bantuan CPU. Tiga langkah dalam
transfer DMA: 1. Prosesor menyiapkan DMA transfer dengan menyedia
kan data-data dari device, operasi yang akan ditampilkan, alamat
memori yang menjadi sumber dan tujuan data, dan banyaknya byte yang
di transfer. 2. DMA controller memulai operasi (menyiapkan bus,
menyediakan alamat, menulis dan membaca data), sampai seluruh blok
sudah di transfer. 3. DMA controller meng-interupsi prosesor,
dimana selanjutnya akan ditentukan tindakan berikutnya. Pada
dasarnya, DMA mempunyai dua metode yang berbeda dalam mentransfer
data. Metode yang pertama adalah metode yang sangat baku dan simple
disebutPage 41 of 51
AOK / Computer Evolution & Performance
Brawijaya University
2011
HALT, atau Burst Mode DMA, karena DMA controllermemegang kontrol
dari sistem bus dan mentransfer semua blok data ke atau dari memori
pada single burst. Selagi transfer masih dalam progres, sistem
mikroprosessor di-set idle, tidak melakukan instruksi operasi untuk
menjaga internal register. Tipe operasi DMA seperti ini ada pada
kebanyakan komputer. Metode yang kedua, mengikut-sertakan DMA
controller untuk memegang kontrol dari sistem bus untuk jangka
waktu yang lebih pendek pada periode dimana mikroprosessor sibuk
dengan operasi internal dan tidak membutuhkan akses ke sistem bus.
Metode DMA ini disebut cycle stealing mode. Cycle stealing DMA
lebih kompleks untuk diimplementasikan dibandingkan HALT DMA,
karena DMA controller harus mempunyai kepintaran untuk merasakan
waktu pada saat sistem bus terbuka. Handshaking Proses handshaking
antara DMA controller dan device controller dilakukan melalui
sepasang kabel yang disebut DMA-request dan DMA-acknowledge. Device
controller mengirimkan sinyal melalui DMA-requestketika akan
mentransfer data sebanyak satu word. Hal ini kemudian akan
mengakibatkan DMA controller memasukkan alamat-alamat yang
dinginkan ke kabel alamat memori, dan mengirimkan sinyal melalui
kabel DMAacknowledge. Setelah sinyal melalui kabel DMA-acknowledge
diterima, device controller mengirimkan data yang dimaksud dan
mematikan sinyal pada DMA-request. Hal ini berlangsung
berulang-ulang sehingga disebut handshaking. Pada saat DMA
controller mengambil alih memori, CPU sementara tidak dapat
mengakses memori (dihalangi), walau pun masih dapat mengaksees data
pada cache primer dan sekunder. Hal ini disebut cycle stealing,
yang walau pun memperlambat komputasi CPU, tidak menurunkan kinerja
karena memindahkan pekerjaan data transfer ke DMA controller
meningkatkan performa sistem secara keseluruhan. Cara-cara
Implementasi DMA Dalam pelaksanaannya, beberapa komputer
menggunakan memori fisik untuk proses DMA , sedangkan jenis
komputer lain menggunakan alamat virtual dengan melalui tahap
"penerjemahan" dari alamat memori virtual menjadi alamat memori
fisik, hal ini disebut direct virtual-memory address atau DVMA.
Keuntungan dari DVMA adalah dapat mendukung transfer antara dua
memory mapped device tanpa intervensi CPU.
Page 42 of 51
AOK / Computer Evolution & Performance
Brawijaya University
2011
Perbandingan Laju Data Perangkat I/O
Kunci Keseimbangan Komponen prosesor Memori Perangkat I/O
Struktur koneksi
Peningkatan Arsitektur & Organisasi Chip Meningkatkan
kecepatan prosesor o Ukuran gerbang logika (IC) yang lebih kecil o
Lebih banyak gate, dikemas lebih rapat, menambah clock rate Waktu
propagasi untuk sinyal berkurang
Menambah ukuran dan kecepatan cache Diperuntuk bagi prosesor
Waktu akses cache turun secara signifikan
Perubahan organisasi dan arsitektur prosesorPage 43 of 51
AOK / Computer Evolution & Performanceo o Meningkatkan
kecepatan eksekus Parallel
Brawijaya University
2011
Permasalahan Dengan Kecepatan Clock & Login Densit