2.1 Pengenalan Arsitektur Komputer
2.1.1 Pengertian Komputer
Komputer adalah alat yang dipakai untuk mengolah informasi menurut prosedur yang telah dirumuskan. Kata computer semula dipergunakan untuk menggambarkan orang yang perkerjaannya melakukan perhitungan aritmatika, dengan atau tanpa alat bantu, tetapi arti kata ini kemudian dipindahkan kepada mesin itu sendiri. Asal mulanya, pengolahan informasi hampir eksklusif berhubungan dengan masalah aritmatika, tetapi komputer modern dipakai untuk banyak tugas yang tidak berhubungan dengan matematika.
Dalam definisi seperti itu terdapat alat seperti slide rule, jenis kalkulator mekanik mulai dari abakus dan seterusnya, sampai semua komputer elektronik yang kontemporer. Istilah lebih baik yang cocok untuk arti luas seperti "komputer" adalah "pemroses informasi" atau "sistem pengolah informasi."
Definisi
Sekalipun demikian, definisi di atas mencakup banyak alat khusus yang hanya bisa memperhitungkan satu atau beberapa fungsi. Ketika mempertimbangkan komputer modern, sifat mereka yang paling penting yang membedakan mereka dari alat menghitung yang lebih awal ialah bahwa, dengan pemrograman yang benar, semua komputer dapat mengemulasi sifat apa pun (meskipun barangkali dibatasi oleh kapasitas penyimpanan dan kecepatan yang berbeda), dan, memang dipercaya bahwa mesin sekarang bisa meniru alat perkomputeran yang akan kita ciptakan di masa depan (meskipun niscaya lebih lambat). Dalam suatu pengertian, batas kemampuan ini adalah tes yang berguna karena mengenali komputer "maksud umum" dari alat maksud istimewa yang lebih awal. Definisi dari "maksud umum" bisa diformulasikan ke dalam syarat bahwa suatu mesin harus dapat meniru Mesin Turing universal. Mesin yang mendapat definisi ini dikenal sebagai Turing-lengkap, dan yang pertama mereka muncul pada tahun 1940 di tengah kesibukan perkembangan di seluruh dunia. Lihat artikel sejarah perkomputeran untuk lebih banyak detail periode ini.
2.1.2 Variasi tipe komputer dalam beberapa hal
PENGGOLONGAN KOMPUTER
Berdasarkan Data yang Diolah
1. Analog Computer
♦ Digunakan untuk data yang sifatnya kontinyu dan bukan data yang berbentuk angka tetapi dalam bentuk fisik, misalnya arus listrik, temperatur, kecepatan, tekanan,dsb
♦ Output dari komputer analog umumnya adalah untuk pengaturan atau pengontrolan suatu mesin, misalnya untuk mengatur temperature di dalam suatu alat pembakaran.
♦ Keuntungan komputer analog adalah kemampuannya untuk menerima data dalam besaran fisik dan langsung mengukur data tertentu tanpa harus dikonversikan terlebih dahulu seperti pd komputer digital sehingga proses komputer analog lebih cepat dibandingkan dengan komputer digital.
♦ Kelemahan komputer analog adalah terletak pada faktor ketepatannya. Komputer digital lebih tepat dibandingkan dengan komputer analog.
2. Digital Computer
♦ Digunakan untuk data yang berbentuk angka atau hurup
♦ Biasanya dipakai untuk aplikasi bisnis dan aplikasi teknik
♦ Keunggulan komputer digital adalah :
o Memproses data lebih tepat dibanding komputer analog
o Dapat menyimpan data selama masih dibutuhkan untuk diproses
o Dapat melakukan operasi logika
o Data yang telah dimasukkan dapat dikoreksi atau dihapus
o Output dari komputer digital dapat berupa angka, hurup, grafik maupun gambar
3. Hybrid Computer
♦ Merupakan komputer kombinasi dari komputer analog dan digital
♦ Mampu memproses data lebih cepat dari komputer digital dan lebih tepat dari komputer analog
♦ Biasanya dipakai untuk aplikasi khusus
Berdasarkan Penggunaannya
1. Special Purpose Computer
♦ Komputer yang dirancang untuk menyelesaikan masalah yang khusus yg biasanya hanya berupa satu masalah saja
♦ Program komputer sudah tertentu dan sudah tersimpan di dalam komputernya
♦ Komputer ini dapat berupa komputer digital maupun komputer analog, dan umumnya komputer analog adalah special purpose computer
♦ Spesial purpose computer banyak dikembangkan untuk pengontrolan yang otomatis pada proses-proses industri seperti misalnya pabrik kimia, penyulingan minyak, pabrik baja serta untuk tujuan militer
2. General Purpose Computer
♦ Komputer yang dirancang untuk menyelesaikan bermacam-macam masalah dengan program-program yang bermacam-macam pula
♦ Dibandingkan dengan special-purpose computer, kecepatannya lebih rendah
♦ Dipakai untuk berbagai keperluan, untuk aplikasi bisnis, teknik, pendidikan, pengolahan kata, permainan, dsb.
♦ Komputer ini dapat berupa komputer digital maupun komputer analog, dan umumnya komputer digital adalah general purpose computer
Berdasarkan Ukurannya
♦ Ukuran dari komputer ditunjukkan oleh kemampuannya dalam mengolah data ditentukan oleh :
o Kapasitas main memory (simpanan dalam), yg dinyatakan dalam satuan byte, ( dengan kapasitas 4 KB, 32 KB, 64 KB, 128 KB, 256 KB bahkan dapat dikembangkan sampai 2 MB)
o Konfigurasi dari operand register (operand register digunakan untuk menampung data yang sedang dioperasikan), bisa dengan ukuran 8 bit, 16 bit, 32 bit dan 64 bit
o Kecepatan pengolahan data
o Jumlah dan macam alat-alat input dan outputnya
o Ukuran fisik komputer dan ruangan yang dibutuhkan
♦ Berdasarkan ukuran, komputer dapat digolongkan ke dalam komputer mikro(micro computer), komputer mini (mini computer), komputer kecil (small computer), komputer menengah (medium computer), komputer besar (large computer) dan komputer super (super computer).
1. Micro Computer
♦ Disebut juga dengan personal computer atau desktop computer
♦ Ukuran main memory berkisar 16 KB sampai lebih dari 1 MB
♦ Konfigurasi operand register 8 bit, 16 bit, 32 bit atau 64 bit
♦ Umumnya single user ( pemakainya tunggal)
♦ Ruangan yang dibutuhkan kecil dan dapat diletakkan di atas meja
♦ Harganya relative murah
♦ Perkembangan lebih lanjut dari komputer mikro adalah komputer super-mikro (super micro computer) dimana komputer super mikro sudah multiuser system
2. Mini Computer
♦ Dapat digolongkan lagi menjadi mini-mini komputer, midi-mini computer, maxi-mini computer dan super mini komputer tergantung dari kemampuannya
♦ Ukuran main memory berkisar 4 MB sampai lebih dari 128 MB
♦ Konfigurasi operand register 8 bit, 16 bit, 32 bit atau 64 bit
♦ Umumnya multi user ( pemakainya banyak)
♦ Bentuk dari komputer mini cukup kecil, dapat dipindah-pindah dan dapat diletakkan di rumah kecil
♦ Harganya relative lebih mahal daripada komputer mikro tergantung dari banyaknya terminal dan alat input serta ouputnya, harganya mulai dari Rp. 15 juta
♦ Mulai digunakan thn 1960 sebanyak 5000 komputer dan tahun 1970 jumlah ini telah meningkat sampai dengan 10000 komputer
♦ Diterapkan terhadap aplikasi pengendalian produksi, riset laborotarium dan komunikasi data
3. Small Computer
♦ Disebut juga dengan nama small-scale mainframe computer
♦ Ukuran main memory berkisar 64 KB dan dapat dikembangkan sampai lebih dari 8 MB
♦ Konfigurasi operand register 8 bit, 16 bit, 32 bit atau 64 bit
♦ Kebanyakan menggunakan system multi programming, multi processing dan virtual storage serta bersifat multi user
♦ Harganya relative lebih mahal daripada komputer mini tergantung dari banyaknya terminal dan alat input serta ouputnya, mulai dari Rp. 50 juta
4. Medium Computer
♦ Disebut juga dengan nama medium-scale mainframe computer
♦ Ukuran main memory berkisar 512 KB dan dapat dikembangkan sampai lebih dari 8 MB
♦ Medium computer dapat mempunyai sejumlah besar dan bermacam-macam alat input atau output
♦ Digunakan untuk komunikasi data dengan ratusan terminal yang terpisah dari pusat komputernya, dimana pusat komputernya biasanya menggu8nakan medium computer dan terminal dapat menggunakan micro atau mini computer
♦ Kebanyakan menggunakan system multi programming, multi processing dan virtual storage serta bersifat multi user
♦ Harganya relative lebih mahal daripada small computer mulai dari Rp. 150 juta
5. Large Computer
♦ Disebut juga dengan nama mainframe computer atau large scale mainframe computer karena bentuk fisiknya besar seperti lemari
♦ Ukuran main memory berkisar 512 KB dan dapat dikembangkan sampai lebih dari 8 MB
♦ Digunakan oleh perusahaan-perusahaan besar, misalnya perusahaan penerbangan yg mempunyai ratusan kantor cabang tersebear di selruh dunia yg tiap-tiap kantor mempunyai terminal yg dihubungkan dengan pusat komputernya.
♦ Mempunyai kecepatan dalam proses data dan efektif dlm penerapan system time sharing sehingga dapat dipakai banyak pemakai secara bersamaan
♦ Harganya relative lebih mahal daripada small computer mulai dari Rp. 300 juta
6. Super Computer
♦ Dikembangkan oleh perusahaan-perusahaan Amerika Serikat dan Jepang
♦ IBM sebagai salah satu perusahaan yg mengembangkan super computer
♦ Penelitian juga dilakukan oleh Cray Research dengan hasil Cray-1 computer
♦ Penerapan system time-sharing yang lebih efektif dengan menggunakan ribuan terminal yg dapat dihubungkan dengan super computer dan ribuan pemakai dapat menggunakannya secara bersamaan
♦ Harga super computer mulai dari 7 juta US $ sampai dengan 17 juta US
2.1.3 Unit Fungsional komputer terdiri dari lima bagian utama
1. Unit Input
Keyboard
Keyboards memungkinkan seorang user untuk memasukkan perintah dan
data ke dalam system komputer.
Contoh gambar sebuah keyboard.
Mouse
Mouse adalah peralatan input yang mempunyai sejumlah tombol.
Perpindahan dengan tangan sepanjang permukaan mouse, akan merubah
posisi tampilan pada layar yang merefleksikan perpindahan tersebut.
Tombol pada mouse digunakan untuk memilih item, dan membuat pilihan
pada layar.
Mouse secara significant dapat mereduksi input yang
dimasukkan oleh pemakai melalui serangkaian pengetikan
perintah pada keyboard dengan mengklik pada tombol mouse
atau item yang tampil pada layar monitor.
Trackball, Joystick, dan Touchpad
Mouse mengenable
operator untuk memindahkan kursor pada layer
computer. Sekumpulan perangkat input inovatif telah dikembangkan untuk
melakukan fungsi serupa, untuk memenuhi berbagai lingkungan aplikasi dan
preferensi user.
Prinsip operasi trackball sangat mirip dengan mouse mekanik. Suatu bola
dipasang pada shallow well pada keyboard. User memutar bola tersebut untuk
mengindikasikan pergerakan kursor yang diinginkan di layar.
Joystick
adalah stick pendek berputar yang dapat digerakkan dengan tangan
untuk menunjuk ke tiap arah dalam bidang XY.
Pada saat informasi ini dikirim ke
computer, software menggerakkan kursor pada layar dengan arah yang sama.
2. Memori
Fungsi utama dari mainstorage/memori adalah menyediakan tempat bagi data dan instruksi. Bagian ini terdiri dari internal memory yaitu berupa RAM (Random Acces Memory) dan ROM (Read Only Memory) serta eksternal memory yaitu berbagai macam disk seperti harddisk, floppy disk dan optical disk.
RAM mempunyai kemampuan untuk melakukan pengecekan data disimpanan, yang disebut dengan parity check. Bila data hilang atau rusak dapat diketahui dari sebuah bit tambahan yang disebut dengan parity bit. ROM adalah memori yang hanya dapat dibaca saja, pemakai tidak dapat mengisi sesuatu ke dalam ROM. Isi ROM telah diisi oleh pabrik pembuatnya, berupa system operasi yang terdiri dari program-program pokok yang diperlukan oleh sistem komputer.
Perintah-perintah yang ada pada ROM sebagian akan dipindahkan pada RAM. RAM (Random Acces Memori) adalah memori komputer yang dapat diisi dengan program data selama ada aliran listrik, bila aliran listrik mati isi RAM akan terhapus semuanya. Pada waktu program komputer dijalankan, sebagian program yang telah kita masukkan atau kita ketik akan diletakkan di RAM.
3. Aritmatika & Logika
ALU adalah yang melaksanakan pengolahan data secara fisik, termasuk penjumlahan, pengurangan, pembagian juga logical operasi, seperti manyatukan data, menurutkan data, memilih data dan lain-lain.
4. Unit Output
1. Monitor
Monitor adalah peralatan yang memungkinkan komputer untuk
menampilkan informasi balik ke pemakai/user, dalam bentuk teks maupun
grafik. Monitors mempunyai ukuran yang bervariasi, 14", 15", 17" dan lainnya. Semakin besar ukurannya (dalam inch), maka semakin mahal, dan
semakin luas gambar yang dapat ditampilkan pada monitor.
Monitor memiliki beberapa variasi bentuk, resolusi
screen yang berbeda yang merujuk pada jumlah titik
yang bisa ditampung dalam koordinat X dan Y (640 x
480, atau 800 x 600), dan refresh rate, yang
menunjukkan berapa kali per detik suatu gambar dapat
ditampilkan pada screen (60Hz berarti 60 kali per
detik). Monitor dengan resolusi screen yang lebih tinggi semisal 1024x768
membutuhkan ukuran monitor yang lebih lebar missal 21" (jika tidak
maka akan kelihatan kecil sekali gambarnya jika ditampilkan dalam
monitor berukuran 14"), dan juga membutuhkan refresh rate yang
lebih tinggi semisal 72Hz, untuk mencegah tampilan gambar pada
screen terlihat berkedip-kedip (flickering).
2. Printer
Printer digunakan untuk mencetak pada kertas apa yang ditampilkan pada
screen atau untuk mencetak data yang dioleh oleh komputer.
Printer ada yang berwarna (color) dan ada yang
hitam putih (black and white). Printer berwarna
lebih lambat dan lebih mahal daripada printer hitam
putih. Juga teknologi yang digunakan untuk
mencetak informasi pada kertas bervariasi
tergantung tipe printer.
5.Unit Kontrol
Unit kontrol atau yang sering dikenal dengan control unit, akan menyimpan perintah sekarang yang dilakukan oleh komputer, memerintahkan ALU untuk melaksanaan dan mendapat kembali informasi (dari memori) yang diperlukan untuk melaksanakan perintah itu, dan memindahkan kembali hasil ke lokasi memori yang sesuai. Sekali yang terjadi, unit kontrol pergi ke perintah berikutnya (biasanya ditempatkan di slot berikutnya, kecuali kalau perintah itu adalah perintah lompatan yang memberitahukan kepada komputer bahwa perintah berikutnya ditempatkan di lokasi lain).
Bagian CPU yang menyebabkan fungsi komputer tercapai ini mengeluarkan sinyal-sinyal kontrol yang bersifat internal bagi CPU untuk memindahkan data antar Register agar ALU melakukan fungsinya untuk mengatur operasi-operasi internal lainnya. Register, yang merupakan bagian dari unit kontrol, adalah tempat penyimpan data sementara dalam CPU selama proses eksekusi. Apabila terjadi proses eksekusi, data dalam register dikirim ke ALU untuk diproses, hasil eksekusi nantinya diletakkan ke register kembali. Unit kontrol akan menghasilkan sinyal yang akan mengontrol operasi ALU dan pemindahan data ke dan dari ALU. Unit kontrol juga mengeluarkan sinyal kontrol eksternal bagi pertukaran data memori dan modul-modul I/O.
2.1.4 Pengertian Software
Piranti lunak atau perangkat lunak adalah program komputer yang berfungsi sebagai sarana interaksi antara pengguna dan perangkat keras. Perangkat lunak dapat juga dikatakan sebagai 'penterjemah' perintah-perintah yang dijalankan pengguna komputer untuk diteruskan ke atau diproses oleh perangkat keras.
Perangkat lunak adalah program komputer yang isinya dapat diubah dengan mudah. Perangkat lunak umumnya digunakan untuk mengontrol perangkat keras, melakukan perhitungan, berinteraksi dengan perangkat lunak lainnya, dan lain-lain.
Contoh dari perangkat lunak1. Sistem operasi
2.1.5 Meningkatkan Performa komputer
Untuk Meningkatkan Performa / kinerja komputer pertama sekali yang harus diperhatikan adalah mengukur kapabilitas dan kompatibilitas sistem yang ada pada suatu perangkat I/O sehingga antar terjadi hubungan yang dinamis pada masing-masing perangkat
3.1 Keterkaitan Data dengan komputer
3.1.1 Pengolahan data terbagi 2
- Analog
- Digital
Dilihat dari fungsi komputer merupakan suatu perangkat digunakan untuk memproses data kemudian hasil prosesnya diselesaikan secara elektronis didalam CPU
Menurut pengolahan data komputer diklasifikasikan menjadi 2 yaitu Analog & Digital
Analog : Suatu sinyal yang dikirimkan dari suatu pemancar (transmitter) ke penerima (receiver) untuk berkomunikasi, data tersebut dikirim dalam bentuk, suara, huruf, angka, dan karakter lain (tulisan tangan / dicetak) foto , gambar, film dll
Digital : Sistem yang memproses nilai diskrit (langkah demi langkah )
Permodulasian : Suatu teknik untuk merubah signal Digital ke dalam bentuk signal Analog, sehingga data kumpulan jajaran digit dari komputer dapat dihantar melalui kabel telfon yang menghantar informasi secara Analog
Ex: AM, FM, PM
Permodulasian dilakukan oleh alat MODEM (Modulation Demodulation)
Signal Analog Signal Digital / sebaliknya3.1.2 ASCII
ASCII singkatan dari American Standard Code for Information Interchange. Standard
yang digunakan pada industri untuk mengkodekan huruf, angka, dan karakterkarakter
lain pada 256 kode (8 bit biner) yang bisa ditampung.
Ex : Huruf A=65, B=66, C=67 dst
3.1.3 Contoh soal Permodulasian AM :
Sebuah Host mengirim data ” IYA ” dengan menggunakan permodulasian AM dengan kecepatan 1 Baud= 2 Bps Amplitudo , +/- 12 Volt, +/- 9 Volt, +/- 6 Volt, +/- 3 Volt
Gbrkan bentuk signal Analog untuk menghantarkan huruf ”IYA”
Jawab
1 Baud = 2 Bps (dengan Melihat Kode ASCI )
00 = +/- 12 Volt
01 = +/- 9 Volt
10 = +/- 6 Volt
11 = +/- 3 Volt
I = 01001001
Y = 01011001
A = 01000001
3.1.4 Sistem Bilangan pada computer
1. Bits
Setiap angka 0 dan 1 biasa disebut Bit. Bit adalah singkatan dari Binary Digit. Kata
Binary diambil dari nama Binary Number System (Sistem Bilangan Biner). Tabel 2.1.
berikut menunjukkan tentang bit
2. Sistem Bilangan Biner
Sistem bilangan biner disusun dari angkaangka,
sama seperti sistem bilangan desimal
(sistem bilangan 10) yang sering digunakan saat ini. Tetapi untuk desimal
menggunakan angka 0 sampai 9, sistem bilangan biner hanya menggunakan angka 0
dan 1.
Berikut adalah tabel contoh sistem bilangan biner.
3. Sistem Bilangan Desimal
Sebelum mempelajari tentang bilangan biner, ada baiknya mengetahui tentang sistem
bilangan yang umum dipakai, yaitu desimal (bilangan basis 10). Perhatikan table
 |
Contoh :
1243 = (1 X 10 3 ) + (2 X 10 2 ) + (4 X 10 1 ) + (3 X 10 0 )
= 1000 + 200 + 40 + 3
4. Sistem Bilangan Biner
Untuk bilangan biner (bilangan basis 2), perhatikan tabel
Contoh :
101102 = (1 X 2 4 ) + (0 X 2 3 ) + (1 X 2 2 ) + (1 X 2 1 ) + (0 X 2 0 )
= (16 + 0 + 4 + 2 +0) = 22
16810 = 101010002.
Cara II :
168 / 2 = 84 sisa 0
84 / 2 = 42 sisa 0
42 / 2 = 21 sisa 0
21 / 2 = 10 sisa 1
10 / 2 = 5 sisa 0
5 / 2 = 2 sisa 1
2 / 2 = 1 sisa 0
1 / 2 = 0 sisa 1
Bit biner terbesar dimulai dari bawah, sehingga 16810 = 101010002
5. Sistem Bilangan Heksadesimal
Bilangan heksadesimal biasa disebut bilangan basis 16, artinya ada 16 simbol yang
mewakili bilangan ini. Tabel 1.8. berikut menunjukkan konversi bilangan
heksadesimal :
Untuk konversi bilangan biner ke heksadesimal, perhatikan contoh berikut :
101101010100100102 = 0001 0110 1010 1001 0010
= 1 6 A 9 2
Jadi bil. biner 10110101010010010 sama dengan bil. heksadesimal 16A92.
6. Sistem Bilangan Oktal
Bilangan oktal disebut bilangan basis 8, artinya ada 8 simbol yang mewakili bilangan
ini. Tabel 1.9. berikut menunjukkan konversi bilangan oktal :
Untuk konversi bilangan biner ke oktal, perhatikan contoh berikut :
101101010100100102 = 010 110 101 010 010 010
= 2 6 5 2 2 2 8
Jadi bil. biner 10110101010010010 sama dengan bil. oktal 265222.
Untuk konversi dari oktal ke heksadesimal, ubah terlebih dahulu bilangan oktal yang
akan dikonversi menjadi biner. Hal ini berlaku juga untuk konversi dari heksadesimal
ke oktal. Perhatikan contoh berikut :
7258 = 111 010 1012
= 0001 1101 0101
= 1 D 5 16
FE16 = 1111 11102
= 011 111 110
= 3 7 6 8
3.1.5 Sandi yang terdapat pada komputer
1. Sandi 8421 BCD (Binary Coded Decimal)
Sandi 8421 BCD adalah sandi yang mengkonversi bilangan desimal langsung ke
bilangan binernya, sehingga jumlah sandi BCD adalah 10, sesuai dengan jumlah
simbol pada desimal. Perhatikan tabel 2.10. berikut :
Contoh :
19710 sandi BCDnya
adalah : 0001 1001 0111
2. Sandi 2421
Sandi 2421 hampir sama dengan sandi 8421, terutama untuk bilangan desimal 0
sampai dengan 4. Tetapi sandi berikutnya merupakan pencerminan yang diinversi.
Perhatikan tabel
Perhatikan sandi desimal 5. Sandi tersebut merupakan cermin dari sandi 4 desimal,
tetapi logikanya diinversi. Begitu pula pada sandi desimal 6 yang merupakan cermin
dari sandi desimal 3 yang diinversi, dst.
Contoh :
37810 sandi 2421nya
adalah : 0011 1101 1110
3.1.6 Boolean atau Logika Biner
Logika memberi batasan yang pasti dari suatu keadaan. Sehingga keadaan tersebut
tidak dapat berada dalam dua ketentuan sekaligus. Karena itu, dalam logika dikenal
aturanaturan
sebagai berikut :
Suatu
keadaan tidak dapat benar dan salah sekaligus.
Masingmasing
adalah hanya benar atau salah (salah satu).
Suatu
keadaan disebut BENAR bila TIDAK SALAH.
Dua keadaan itu dalam aljabar boole ditunjukkan dengan dua konstanta, yaitu logika
“1” dan logika “0”.
Misal :
Logika “1” Logika “0”
Benar Salah
Hidup Mati
Siang Malam
Contoh diatas dapat dituliskan :
Tidak Benar atau Benar = Salah
Tidak Hidup atau Hidup = Mati
Tidak Siang atau Siang = Malam
Tanda garis atas dipakai untuk menunjukkan pertentangan atau lawan dari keadaan
itu. Sehingga tanda garis tersebut merupakan pertentangan logika (Logical Inversion)
yang mempunyai fungsi untuk menyatakan “Tidak” (Not).
Ā = Tidak A atau Ā = NOT A
Himpunan adalah kumpulan dari elemen yang setidaknya memiliki sifat yang sama,
dan bisa memiliki kelompok yang terbatas atau tidak terbatas jumlahnya. Misalnya
himpunan mahasiswa politeknik. Himpunan tersebut tentu saja terdiri dari bermacammacam
kelompok. Jika dapat diambil tiga kelompok :
Kelompok
yang berasal dari luar jawa : J.
Kelompok
yang sedang kuliah : K.
Kelompok
yang mengerjakan laporan akhir : L.
Sehingga seseorang setidaknya masuk dalam satu kelompok tersebut, bahkan dapat
terjadi masuk dalam dua kelompok sekaligus. Misalnya mahasiswa luar jawa yang
sedang mengerjakan laporan akhir, berarti masuk kelompok J dan L (J AND L). J
AND L dituliskan juga dengan J . L.
Gabungan antara mahasiswa luar jawa dan mahasiswa yang mengerjakan laporan
akhir memiliki pengertian : mahasiswa luar jawa atau mahasiswa mengerjakan
laporan akhir, J atau L (J OR L). J OR L dituliskan juga dengan J + L.
Logika Biner (gerbang Boolean) adalah rangkaian digital yang menerima satu atau
lebih masukan tegangan untuk memperoleh keluaran tertentu sesuai dengan aturan
boole yang berlaku.
Jika membicarakan komputer, maka perbedaan tegangan yang digunakan sebagai
on/off atau nilai biner 1/0. nilai 1 ekivalen dengan tegangan +5 volt dan nilai 0
ekivalen dengan tegangan 0 volt
4.1 Rangkaian Logika Kombinasional & Sekuensial
Rangkaian yang termasuk rangkaian logika kombinasional yaitu Dekoder, Enkoder, Multiplekser, Demultiplekser. Pada rangkaian-rangkaian itu terlihat bahwa kondisi keluaran hanya dipengaruhi oleh kondisi masukan pada saat itu.
- Rangkaian Adder : Half Adder
- Rangkaian Adder : Full Adder
- Enkoder
- Dekoder
DECIMAL TO BCD ENCODER
Encoder yang sudah umum yaitu decimal to BCD encoder. Switch dengan penekan tombol mirip dengan tombol kalkulator dihubungkan dengan tegangan Vcc. Jika tombol 3 ditekan, maka gerbang-gerbang OR pada jalur C dan D akan mempunyai input bernilai 1. Oleh karena itu maka outputnya menjadi :
ABCD = 0011
Dan selengkapnya dapat dilihat pada tabel dibawah ini :
| INPUT | OUTPUT | ||||||||||||
| 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | A | B | C | D |
| 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 |
| 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 |
| 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 1 |
| 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 |
| 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 1 |
| 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 1 | 0 |
| 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 1 | 1 | 1 |
| 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 |
| 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 1 | 0 | 0 | 1 |
2. DECODER
Rangkaian dekoder mempunyai sifat yang berkebalikan dengan enkoder yaitu merubah kode biner menjadi sinyal diskrit. Syarat perancangan sebuah dekoder adalah m <= 2n dimana m adalah kombinasi keluaran dan n adalah jumlah bit masukan. Sehingga dapat disimplkan bahwa variabel keluaran bebas tapi harus tetap memperhatikan unsur efisiensi rangkaian. Misal dekoder 3 bit memiliki 8 atau kurang kombinasi keluaran tetapi bisa memiliki jumlah saluran keluaran lebih dari 8 (10 atau 55 atau 100 dan sebagainya). Contoh rangkaian dekoder adalah rangkaian dekoder dot matrik, dan dekoder seven segmen
Bila semua segmen menyala, maka dapat dibaca sebagai angka decimal 8. Angka decimal 0 dan 3 terlihat pada menyalanya segmen – segmen sesuai gambar. Untuk penampilan huruf, hanya beberapa huruf saja yang dapat dibaca dari tujuh segmen.
Tabel Kebenaran dekoder seven segmen
| INPUT | OUTPUT | |||||||||
| A | B | C | D | a | b | c | d | e | f | g |
| 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 0 |
| 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 1 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| 0 | 0 | 1 | 0 | 1 | 1 | 0 | 1 | 1 | 0 | 1 |
| 0 | 0 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 0 | 0 | 1 |
| 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 1 | 1 | 0 | 0 | 1 | 1 |
| 0 | 1 | 0 | 1 | 1 | 0 | 1 | 1 | 0 | 1 | 1 |
| 0 | 1 | 1 | 0 | 1 | 0 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
| 0 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| 1 | 0 | 0 | 0 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
| 1 | 0 | 0 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 0 | 1 | 1 |
| 1 | 0 | 1 | 0 | 1 | 1 | 1 | 0 | 1 | 1 | 1 |
| 1 | 0 | 1 | 1 | 0 | 0 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
| 1 | 1 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 1 | 1 | 1 | 0 |
| 1 | 1 | 0 | 1 | 0 | 1 | 1 | 1 | 1 | 0 | 1 |
| 1 | 1 | 1 | 0 | 1 | 0 | 0 | 1 | 1 | 1 | 1 |
| 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 0 | 0 | 0 | 1 | 1 | 1 |
a = ∑ (m0,m2,m3,m5,m6,m7,m8,m9,m10,m12,m14,m15)
b = ∑ (m0,m1,m2,m3,m4,m7,m8,m9,m10,m13)
c = ∑ (m0,m1,m3,m4,m5,m6,m7,m8,m9,m10,m11,m13)
d = ∑ (m0,m2,m3,m5,m6,m8,m9,m11,m12,m13,m14)
e = ∑ (m0,m2,m6,m8,m10,m11,m12,m13,m14,m15)
f = ∑ (m0,m4,m5,m6,m8,m9,m10,m11,m12,m14,m15)
g = ∑ (m2,m3,m4,m5,m6,m8,m9,m10,m11,m13,m14,m15)
Rangkaian Logika Sekuensial (Flip-Flop)
1. Flip-Flop R-S
Flip-flop R-S adalah rangkaian dasar dari semua jenis flip-flop yang ada. Terdapat berbagai macam rangkaian flip-flop R-S, pada percobaan ini flip-flop R-S disusun dari empat buah gerbang NAND 2 masukan. Dua masukan flip-flop ini adalah S (set) dan R (reset), serta dua keluarannya adalah Q dan Q’.
Kondisi keluaran akan tetap ketika kedua masukan R dan S berlogika 0. Sedangkan pada kondisi masukan R dan S berlogika 1 maka kedua keluaran akan berlogika 1, hal ini sangat dihindari karena bila kondisi masukan diubah menjadi berlogika 0 kondisi kelurannya tidak dapat diprediksi (bisa 1 atau 0). Keadaan ini disebut kondisi terlarang. Selanjutnya kondisi terlarang, pacu, dan tak tentu akan dijelaskan melalui Tabel 3.1.
Tabel 3.2.a. Kondisi terlarang, pacu, dan tak tentu, karena perubahan clock
| No. | S | R | Clock | Keterangan |
| 1. | 1 | 1 | Aktif (1) | Kondisi terlarang |
| 2. | 1 | 1 | Tepi turun (Berubah dari 1 ke 0) | Kondisi pacu |
| 3. | 1 | 1 | Tidak aktif (0) | Kondisi tak tentu |
Tabel 3.2.b. Kondisi terlarang, pacu, dan tak tentu, karena perubahan clock dan masukan yang serempak
| No. | S | R | Clock | Keterangan |
| 1. | 1 | 1 | Aktif (1) | Kondisi terlarang |
| 2. | 0 | 0 | Tepi turun | Kondisi pacu |
| 3. | 0 | 0 | Tidak aktif (0) | Kondisi tak tentu |
| | | | | |
2. Flip-flop D
Flip-flop D dapat disusun dari flip-flop S-R atau flip-flop J-K yang masukannya saling berkebalikan. Hal ini dimungkinkan dengan menambahkan salah satu masukannya dengan inverter agar kedua masukan flip-flop selalu dalam kondisi berlawanan. Flip-flop ini dinamakan dengan flip-flop data karena keluarannya selalu sama dengan masukan yang diberikan. Saat flip-flop pada keadaan aktif, masukan akan diteruskan ke saluran keluaran.
2. Flip-flop J-K
Flip-flop J-K merupakan penyempurnaan dari flip-flop R-S terutama untuk mengatasi masalah osilasi, yaitu dengan adanya umpan balik, serta masalah kondisi terlarang seperti yang telah dijelaskan di atas, yaitu pada kondisi masukan J dan K berlogika 1 yang akan membuat kondisi keluaran menjadi berlawanan dengan kondisi keluaran sebelumnya atau dikenal dengan istilah toggle. Sementara untuk keluaran berdasarkan kondisi-kondisi masukan yang lain semua sama dengan flip-flop R-S.
5.1 Aritmatika Logika Unit
Macam- macam operasi ALU
· Adder (Penjumlahan) : Half Adder, Full Adder, Paralel Adder
· Pengurangan (Substraktor)
· Perkalian (Multiplexer)
· Pembagian : bila hasilnya 0 & 1
Adder
Rangkaian ALU (Arithmetic and Logic Unit) yang digunakan untuk menjumlahkan
bilangan dinamakan dengan Adder. Karena Adder digunakan untuk memproses
operasi aritmetika, maka Adder juga sering disebut rangkaian kombinasional
aritmetika. ALU akan dijelaskan lebih detail pada bab 3. Ada
1. Rangkaian Adder yang hanya menjumlahkan dua bit disebut Half Adder.
2. Rangkaian Adder yang menjumlahkan tiga bit disebut Full Adder.
3. Rangkaian Adder yang menjumlahkan banyak bit disebut paralel Adder
Half Adder
Rangkaian half adder merupakan dasar penjumlahan bilangan biner yang masingmasing
hanya terdiri dari satu bit, oleh karena itu dinamakan penjumlah tak lengkap.
1. Jika A=0 dan B=0 dijumlahkan, hasilnya S (Sum) = 0.
2. Jika A=0 dan B=1 dijumlahkan, hasilnya S (Sum) = 1.
3. Jika A=1 dan B=1 dijumlahkan, hasilnya S (Sum) = 0. dengan nilai pindahan
Cy(Carry Out) = 1.
Dengan demikian, half adder memiliki 2 masukan (A dan B) dan dua keluaran (S dan Cy)
Dari tabel diatas, terlihat bahwa nilai logika dari Sum sama dengan nilai logika dari
gerbang XOR, sedangkan nilai logika Cy sama dengan nilai dari gerbang logika
AND. Dari tabel tersebut, dapat dibuat rangkaian half adder seperti pada gambar
Full Adder
Full adder mengolah penjumlahan untuk 3 bit bilangan atau lebih (bit tidak terbatas),
oleh karena itu dinamakan rangkaian penjumlah lengkap. Perhatikan tabel kebenaran
dari Full adder berikut
Parallel Adder
Parallel Adder adalah rangkaian Full Adder yang disusun secara parallel dan
berfungsi untuk menjumlah bilangan biner berapapun bitnya, tergantung jumlah Full
Adder yang diparallelkan. Gambar berikut menunjukkan Parallel Adder yang terdiri
dari 4 buah Full Adder yang tersusun parallel sehingga membentuk sebuah penjumlah 4 bit
Penjumlahan
Komputer hanya dapat melakukan proses aritmetika menggunakan bilangan biner.
Semua sistem bilangan harus diubah terlebih dahulu ke biner agar dapat diproses.
Proses yang biasa dilakukan oleh komputer untuk menjumlahkan sistem bilangan
desimal biasanya adalah menyandikan ke 8421BCD terlebih dahulu sebelum
dijumlahkan. Sebelum mempelajari tentang penjumlahan pada 8421BCD, ada baiknya
mengetahui cara menjumlahkan bilangan biner.
Penjumlahan Biner
Ada 4 kondisi yang terjadi pada penjumlahan biner yaitu apabila 0 + 0, 0 + 1, 1 + 0,
dan 1 + 1. Jika yang terjadi adalah 1 + 1, kita tidak dapat menyatakan hasil jumlah
dalam satu digit. Tetapi kita harus melakukan penyimpanan (Carry Out) kedalam
kolom yang lebih tinggi. Ini berlaku untuk seluruh sistem bilangan. Sebagai contoh
pada bilangan desimal 2 + 5 = 7 dengan carry out = 0, 9 + 9 = 8 dengan carry out = 1.
Contoh :
Penjumlahan 8421BCD
Sandi 8421BCD hanya menggunakan bilangan biner untuk 0 sampai 9, karena yang
disandikan hanya 1 digit angka desimal. Dalam penjumlahan yang perlu diperhatikan
adalah jika hasilnya lebih dari 9 sehingga akan dihasilkan auxillary carry (Carry dari
bilangan keempat LSB) maupun carry dari MSB.
Berikut adalah aturan penjumlahan sandi 8421BCD:
Jika
jumlah biner dan jumlah BCD sama, yaitu AC (Auxillary Carry) = 0 dan Carry
= 0 maka tidak diperlukan aturan tambahan.
Jika
jumlah biner tidak sama dengan jumlah desimal maka memerlukan pengaturan
tambahan :
Jika Auxillary Carry (AC) = 0 atau AC = 1 dan Carry (Cy) = 0 dimana hasil
penjumlahan binernya lebih dari 9 desimal, maka perlu ditambahkan 6 pada nible
rendah tersebut, dan tambahkan 1 pada nible yang lebih tinggi.
Pengurangan
Pengurangan pada dasarnya merupakan penjumlahan, yaitu penjumlahan dengan
bilangan negatif.
500 – 255 = 245 (Pengurangan)
500 + ()
255 = 245 (Penjumlahan)
Komputer hanya bekerja pada bilangan “0” dan “1” dan tidak mengenal bilangan
negatif. Untuk menunjukkan bilangan negatif, komputer menggunakan tanda modulus
(Modulus Sign). Pada penjumlahan desimal tanda modulus yang digunakan adalah
“0” untuk bilangan positif dan “9” untuk bilangan negatif. Untuk bilangan negatif,
pada operasi penjumlahannya, harus dikomplemen. Komplemen yang digunakan pada
bilangan desimal adalah komplemen10
dan komplemen9.
Perkalian
Perkalian antara bilangan biner adalah perkalian yang paling mudah diantara sistem
bilangan lainnya.
Pada Teknik Komputer, perkalian dilakukan menggunakan register geser kanan (Shift
Right Register). Perhatikan contoh berikut :
Register A untuk menyimpan data yang akan dikalikan (Multiplicand).
Register B untuk menyimpan data pengali (Multiplier).
Register P untuk menyimpan hasil perkalian.
Pembagian
Kebalikan dari perkalian, pembagian (Division) adalah suatu bentuk dari pengurangan
yang dilakukan berulangulang.
Dan proses ini juga dapat dilakukan pada rangkaian
logika dengan cara pengurangan dan penggeseran ke kiri (menggunakan shiftleft
register). Berikut adalah aturan dari pembagian:
Kurangkan bilangan pembagi (Divisor) dari MSB bilangan yang akan dibagi
(Dividend), lihat hasil pengurangan.
Bila hasilnya 1 atau positif :
Berarti hasil pembagian (Product) adalah 1. Setelah itu hasil pengurangan digeser
kekiri satu bit, dan dimulai lagi pengurangan oleh bilangan pembagi (Divisor).
Bila hasilnya 0 atau negatif :
Berarti hasil pembagian (Product) adalah 0. Dalam hal ini sebelum digeser ke kiri
harus ditambah dulu dengan bilangan pembagi (Divisor). Setelah digeser ke kiri satu
bit, dimulai lagi proses pengurangan oleh bilangan pembagi. Pengurangan oleh
bilangan pembagi dilakukan dengan penjumlahan komplemen2.
Bila dalam
penjumlahan tersebut terdapat pindahan (Carry), maka carry tersebut diabaikan.
Perhatikan contoh berikut :
1010 : 410 = 10102 : 1004
Karena ada hasil pengurangan yang negatif, maka digit yang dihasilkan
setelah itu adalah digit pecahan, sehingga hasil yang benar 10,12 atau 2,510.
6.1 Floating Point
7.1 Control Unit
CONTROL UNIT (CU)
7.1.1 Model Control Unit
Unit kontrol atau yang sering dikenal dengan control unit, akan menyimpan perintah sekarang yang dilakukan oleh komputer, memerintahkan ALU untuk melaksanaan dan mendapat kembali informasi (dari memori) yang diperlukan untuk melaksanakan perintah itu, dan memindahkan kembali hasil ke lokasi memori yang sesuai. Sekali yang terjadi, unit kontrol pergi ke perintah berikutnya (biasanya ditempatkan di slot berikutnya, kecuali kalau perintah itu adalah perintah lompatan yang memberitahukan kepada komputer bahwa perintah berikutnya ditempatkan di lokasi lain).
Bagian CPU yang menyebabkan fungsi komputer tercapai ini mengeluarkan sinyal-sinyal kontrol yang bersifat internal bagi CPU untuk memindahkan data antar Register agar ALU melakukan fungsinya untuk mengatur operasi-operasi internal lainnya. Register, yang merupakan bagian dari unit kontrol, adalah tempat penyimpan data sementara dalam CPU selama proses eksekusi. Apabila terjadi proses eksekusi, data dalam register dikirim ke ALU untuk diproses, hasil eksekusi nantinya diletakkan ke register kembali. Unit kontrol akan menghasilkan sinyal yang akan mengontrol operasi ALU dan pemindahan data ke dan dari ALU. Unit kontrol juga mengeluarkan sinyal kontrol eksternal bagi pertukaran data memori dan modul-modul I/O.
Model dari unit kontrol
7.1.2 Macam-macam unit kontrol
Macam-macam Unit Kontrol
1. Unit Kontrol Single-Cycle
Proses di unit kontrol ini hanya terjadi dalam satu clock cycle artinya setiap instruksi (fetch, decode, execute) ada pada satu cycle; maka dari itu tidak memerlukan state. Dengan demikian fungsi boolean masing-masing control line hanya merupakan fungsi dari opcode saja. Clock cycle harus mempunyai panjang yang sama untuk setiap jenis instruksi.
Sinyal kontrol yang dihasilkan bergantung pada jenis instruksinya. Misalnya jika melibatkan memori ”R-format” atau ”lw” maka akan sinyal ”Regwrite” akan aktif. Hal lain jika melibatkan memori “lw” atau “sw” maka akan diberi sinyal kontrol ke ALU, yaitu “ALUSrc”.
Desain single-cycle ini lebih dapat bekerja dengan baik dan benar tetapi cycle ini tidak efisien.
2. Unit Kontrol Multi-Cycle
Gambar disamping menunjukkan diagram blok dari unit kontrol multi-cycle. Berbeda dengan unit kontrol yang single-cycle, unit kontrol yang multi-cycle lebih memiliki banyak fungsi.
Dengan memperhatikan state dan opcode, fungsi boolean dari masing-masing control line output dapat ditentukan. Masing-masingnya akan menjadi fungsi dari 10 buah input logic. Jadi akan terdapat banyak fungsi boolean, dan masing-masingnya tidak sederhana.
Pada cycle ini, sinyal kontrol tidak lagi ditentukan dengan melihat pada bit-bit instruksinya. Bit-bit opcode memberitahukan operasi apa yang selanjutnya akan di-execute CPU; bukan instruksi cycle selanjutnya.
7.1.3 Fungsi unit kontrol
Fungsi Unit Kontrol
1. Pengurutan (sequencing): unit kontrol bertugas mengontrol sejumlah operasi mikro dalam urutan yang benar
2. Eksekusi (execution): unit kontrol menyebabkan setiap operasi mikro dilakukan
7.1.4 Input Unit Kontrol
Input Unit Kontrol
Unit kontrol mempunyai beberapa input, diantaranya:
- Clock: berfungsi untuk sinkronisasi operasi antar komponen
- Flag: flag-flag ini diperlukan unit kontrol untuk mengetahui status CPU. Flag diset ALU sebagai hasil dari suatu operasi, misalnya: overflow flag, diset 1 bila hasil komputasi melampaui panjang register tempat flag disimpan.
- Instruction register: menggunakan opcode untuk menentukan operasi mikro yang akan dilakukan selama siklus eksekusi
- Sinyal kontrol dari ”bus control”: memberi jalur ke unit kontrol untuk sinyal-sinyal tertentu, seperti sinyal interrupt dan sinyal acknowledgment
7.1.5 Output Unit Kontrol
Sinyal kontrol di dalam CPU (control signals within CPU): output unit kontrol terdiri dari dua macam sinyal, yaitu:
- sinyal-sinyal yang menyebabkan perpindahan data antar register
- sinyal-sinyal yang dapat mengaktifkan fungsi ALU yang spesifik
Sinyal kontrol ke ”bus control” juga terdiri atas 2 sinyal, yaitu:
- sinyal kontrol ke memori
- sinyal kontrol ke modul-modul I/O
7.1.6 Implementasi Unit Kontrol
- Implementasi hardwired
Unit kontrol merupakan rangkaian kombinatorial. Sinyal-sinyal logika inputnya akan didekodekan menjadi sinyal-sinyal logika output, yang merupakan sinyal-sinyal kontrol ke sistem komputer. Sinyal-sinyal input tersebut, seperti clock, flag, register instruction, dan sinyal kontrol merupakan input bagi unit kontrol untuk mengetahui status komputer. Sinyal keluaran yang dihasilkan akan mengendalikan sistem kerja komputer.
N buah input biner akan menghasilkan 2N output biner. Setiap instruksi memiliki opcode yang yang berbeda-beda.
Opcode yang berbeda dalam instruksi akan menghasilkan sinyal kontrol yang berbeda pula. Pewaktu unit kontrol mengeluarkan rangkaian pulsa yang periodik.
Pulsa waktu ini digunakan untuk mengukur durasi setiap operasi mikro yang dijalankan CPU, intinya digunakan untuk sinkronisasi kerja masing-masing bagian.
Masalah dalam Merancang Implementasi Hardwired:
Ø Memiliki kompleksitas dalam pengurutan dan operasi mikronya
Ø Sulit didesain dan dilakukan pengetesan
Ø Tidak fleksibel
Ø Sulit untuk menambahkan instruksi baru
- Implementasi microprogrammed
Implementasi yang paling reliabel saat ini adalah implementasi microprogrammed. Unit kontrol memerlukan sebuah memori untuk menyimpan program kontrolnya.
Fungsi–fungsi pengontrolan dilakukan berdasarkan program kontrol yang tersimpan pada unit kontrol. Selain itu, fungsi–fungsi pengontrolan tidak berdasarkan dekode dari input unit kontrol lagi.
Teknik ini dapat menjawab kesulitan–kesulitan yang ditemui dalam implementasi hardwired.
8.1 Memori & Piranti Penyimpanan
8.1.1 Jenis-Jenis memori
Berdasarkan komponen yang digunakan terbagi atas :
1. Vacuum Tubes
Komputer generasi pertama ENIAC tahun 1946 menggunakan komponen
tabung hampa udara untuk main memory. Memori ini relatif berukuran besar
dan tiap-tiap tabung hampa udara mewakili 1 bit
2. Magnetic Core Storage
Digunakan sekitar tahun 1960 – 1970. Terdiri dari ribuan cincin magnetik
kecil berukuran 18 mm dengan lubang berdiameter 10 mm. Tiap-tiap core
dihubungkan dengan kabel kawat membentuk suatu bidang core (core plane)
dan ditumpuk membentuk suatu core stack.
Masing-masing core dapat menyimpan 1 bit bila dimagnetasi dengan suatu
arus listrik dari dua arah jurusan yang masing-masing bermuatan ½ arus.
3. Planar Thin-Film Storage
Terbuat dari lempengan tipis keramik atau metal tembus pandang yang berisi
kumpulan besi nikel berbentuk empat persegi panjang kecil dihubungkan
dengan kabel-kabel.
4. Semiconductor Storage
Mulai banyak digunakan sejak tahun 1970-an hingga sekarang.Terbuat dari
VLSI (Very Large Scale Integration) yaitu meletakkan sejumlah besar circuit
ke dalam suatu chip. Teknologi yang digunakan adalah MOS (Metal Oxide
Semiconductor) dan bersifat volatile.
Komputer IBM 704, pada General
Electric Computer facility di
Sebuah mesin vacuum tube
dengan magnetic core storage.
Single layer thin film dengan Ta2N resistors
5. Josephson Junction
Diciptakan oleh Brian Josephson dari Inggris. Merupakan memori yang dapat
melakukan switch dari bit 1 ke bit 0 atau sebaliknya dengan kecepatan yang
tinggi, yaitu kurang dari sepertriliun detik. Menggunakan suatu tempat
tertutup yang berisi helium cair dengan suhu sekitar -200 derajat celcius.
6. Charged-Coupled Device (CCD)
Merupakan memori yang terdiri dari ribuan metal bujur sangkar berukuran
kecil yang masing-masing dapat menyimpan informasi digit binari dalam
bentuk beban elektronik (electric charge)
8.1.2 Hirarki Memori
Sebagian besar komputer memiliki hirarki memori yang terdiri atas tiga level yaitu :
1. Physical Register di CPU, berada di Level teratas. Informasi yang berada di Register dapat diakses dalam satu Clock cycle CPU
2. Primary Memory (Executable memory ), berada dilevel tengah. Contohnya RAM . Primary Memory diukur dengan satu byte dalam satu waktu, secara relatif dapat diakses dengan cepat, bersifat volatil (informasi bisa hilang ketika komputer dimatikan). CPU mengakses memori ini dengan instruksi single load dan store dalam beberapa clock cycle
3. Secondary Memory, berada dilevel bawah. Contohnya, disk atau tape. Secondary memory diukur sebagai kumpulan dari bytes(block of bytes) waktu aksesnya lambat, bersifat non-volatil (informasi tetap tersimpan ketika komputer dimatikan). Memori ini diterapkan di storage device, jadi akses meliputi aksi oleh driver dan device
8.1.3 Memori Internal
Ø Memori internal
o Berada di luar CPU tetapi bersifat internal terhadap sistem komputer,
o Diperlukan oleh CPU untuk proses eksekusi (operasi) program, sehingga dapat diakses secara langsung oleh prosesor (CPU) tanpa modul perantara,
o Memori internal sering juga disebut sebagai memori primer atau memori utama.
o Memori internal biasanya menggunakan media RAM
Random Access Memori (RAM)
Ram adalah suatu memori baca tulis, artinya data dapat dibaca dari atau ditulis ke RAM dan dapat dilakukan secara berulang-ulang dengan data yang berbeda-beda. Jenis memori ini merupakan jenis volatile (mudah menguap), yaitu data yang tersimpan akan hilang jika catu dayanya dimatikan. Karena alasan tersebut, maka program utama tidak pernah disimpan di RAM. Random artinya data yang disimpan pada RAM dapat diakses secara acak. RAM dibagi lagi menjadi dua jenis, yaitu jenis statik dan jenis dinamik. RAM statik menyimpan satu bit informasi dalam sebuah flip-flop. Jenis RAM ini asyncronous dan tidak memerlukan sinyal clock. RAM statik biasanya digunakan untuk aplikasi-aplikasi yang tidak memerlukan kapasitas memori RAM yang besar. RAM dinamik menyimpan satu bit informasi data sebagai muatan. RAM dinamik menggunakan kapasitansi gerbang substrat sebuah transistor MOS sebagai sel memori elementer. Untuk menjaga agar data yang tersimpan RAM dinamik tetap utuh, data tersebut harus disegarkan kembali dengan cara membaca dan menulis ulang data tersebut kememori. RAM dinamik ini digunakan untuk aplikasi ynag memerlukan RAM dengan kapasitas besar, misalnya dalam sebuah komputer pribadi (PC).
Read Only Memory (ROM)
Jenis memori ini datanya hanya bisa dibaca dan tidak bisa ditulis secara berulang-ulang. Memori ini berjenis non-volatile, artinya data yang disimpan tidak mudah menguap (hilang) walaupun catu dayanya dimatikan. Karena itu memori ini biasa digunakan untuk menyimpan program utama dari suatu sistem. Jenis ROM yang dikenal dipasaran ada lima jenis yaitu :
- ROM (Read Only Memory) yang diprogram dalam proses pembuatannya. Jenis ini tidak dapat diprogram ulang.
- PROM (Programmable ROM) yang diprogram dengan cara memutuskan hubungan sekering internal. PROM hanya dapat diprogram satu kali dan tidak dapat diprogram ulang.
- EPROM (Erasable PROM) yang diprogram dengan cara mengisi gerbang tersekat dari piranti. Dihapus dengan cara pemberian sinar ultra violet melalui jendela pada bagian atas IC. Setelah dihapus dapat diprogram ulang.
- EEPROM (Electrically EPROM) sama saja dengan EPROM, hanya cara penghapusannya dilakukan secara listrik.
- Flash EPROM yang diprogram dengan cara mengisi gerbang tersekat pada piranti. Memori ini dapat diisi ulang.
Dari semua jenis memori diatas, yang sering digunakan adalah memori jenis EPROM dan EEPROM karena harganya paling murah dan mudah didapat dipasaran.
8.1.4 Memori Eksternal
Ø Memori eksternal
o Bersifat eksternal terhadap sistem komputer dan tentu saja berada di luar CPU,
o Diperlukan untuk menyimpan data atau instruksi secara permanen.
o Tidak diperlukan di dalam proses eksekusi sehingga tidak dapat diakses secara langsung oleh prosesor (CPU). Untuk akses memori eksternal ini oleh CPU harus melalui pengontrol/modul I/O.
o Memori eksternal sering juga disebut sebagai memori sekunder.
o Memori ini terdiri atas perangkat storage peripheral seperti : disk, pita magnetik, dll.
berbagai jenis memory Eksternal
1. Berdasarkan jenis akses data
Berdasarkan jenis aksesnya memori eksternal dikelompokkan menjadi 2 jenis yaitu :
- DASD (Direct Access Storage Device) dimana ia mempunyai akses langsung terhadap data. Contoh : Magnetik(Floppy disk, hard disk), Removable hard disk(Zip disk, Flash disk), Optical Disk
- SASD (Sequential Access Storage Device) : Akses data secara tidak langsung (berurutan) seperti : Pita Magnetik
2.Berdasarkan Karakteristik Bahan
Berdasarkan karakteristik bahan pembuatanya, memori eksternal digolongkan menjadi beberapa kelompok
a. Punched Card atau kartu berlobang
a. merupakan kartu kecil berisi lubang-lubang yang menggambarkan berbagai instruksi atau data. Kartu ini dibaca melalui puch card reader yang sudah tidak digunakan lagi sejak tahun 1979
b. Magnetik Disk
Magnetik disk merupakan disk yang terbuat dari bahan yang bersifat magnetik contoh : Floppy dan hardsik .
c. Optical Disk
Optical disk terbuat dari bahan optik seperti resin (Polycaronate) dan dilapisi permukaan yang sangat reflektif seperti aluminium contoh : CD dan DVD
d. Magnetik Tape
Sedangkan magnetik tape terbuat dari bahan yang bersifat magnetik tetapi berbentuk pita, seperti halnya pita kaset tape recorder
9.1 Bus & Sistem Bus
Dalam Arsitektur komputer, sebuah Bus adalah sebuah subsistem yang mentransfer data atau listrik antar komponen komputer didalam sebuah komputer atau antar komputer
Bus komputer awal merupakan bus listrik paralel dengan banyak hubungan, tetapi istilah ini sekarang digunakan untuk pengaturan fisik yang menyediakan fungsi logika yang sama dengan sebuah bus listrik paralel, dan dapat dihubungkan dengan kabel dalam sebuah topologi multidrop atau daisy chain atau dihubungkan dengan switch, seperti dalam kasus bus USB
System bus atau bus System , dalam Arsitektur komputer merujuk pada bus yang digunakan oleh sistem komputer untuk menghubungkan semua komponennya dalam menjalankan tugas, sebuah bus adalah sebutan untuk jalur dimana data dapat mengalir dalam komputer . jalur-jalur ini digunakan untuk komunikasi dan dapat dibuat antara dua elemen atau lebih. Data atau program yang tersimpan dalam memori dapat diakses dan dieksekusi oleh CPU melalui perantara sistem bus
9.1.1 Transfer informasi pada bus
Suatu mendukung bermacam-macam transfer data. Semua bus mendukung transfer baca (master slave) dan transfer tulis( slave ke master). Pada semua multiplexed address/data bus, pertama-tama bus digunakan untuk menspesifikasikan alamat dan kemudian untuk melakukan transfer data. Untuk operasi baca, biasanya terdapat waktu tunggu pada saat data sedang diambil dari slave untuk ditaruh pada bus. Baik bagi operasi baca maupun tulis, mungkin juga terdapat delay bila hal itu diperlukan untuk melalui arbitrasi agar mendapatkan kontrol bus untuk sisa operasi (yaitu, mengambil alih bus untuk melakukan request baca atau tulis, kemudian mengambil alih lagi bus untuk membentuk operasi baca atau tulis
Pada alamat dedicate dan bus-bus, alamat ditaruh ada bus alamat dan tetap berada disana selama data tersimpan pada bus data. Bagi operasi tulis, master menaruh data pada bus data begitu alamat telah stabil dan slave telah mempunyai kesempatan untuk mengetahui alamatnya, bagi operasi baca slave menaruh data pada bus dan begitu slae mengetahui alamatnya dan telah mengembil data
9.1.2 Sistem Bus dengan Jalur Data, Alamat, dan Kontrol
Jalur bus yang digunakan untuk mentransfer data dapat dikelompokkan
rnenjadi tiga tipe; jalur data, alamat, dan kontrol.
· Data bus, yaitu bus yang digunakan untuk jalur transportasi data dan instruksi
· Address bus, yaitu bus yang digunakan untuk jalur transportasi untuk alamat di main memory untuk data atau instruksi yang akan diambil atau direkam
· Control bus, yaitu bus yang digunakan untuk mengirimkan signal sebagai pemberitahuan akan dikirimkan suatu informasi atau telah diterimanya informasi yang akan dikirimkan dari suatu alat ke alat lainnya
9.1.3 Hirarki Bus
Bus merupakan lintasan komunikasi yang menghubungkan dua atau lebih perangkat computer. Karakteristik penting sebuah bus adalah bahwa bus merupakan media transmisi yang dapat digunakan bersama. Sejumlah perangkat yang terhubung ke bus dan suatu sinyal yang ditransmisikan oleh salah satu perangkat ini data diterimaoleh salah satu perangkat yang terhubung ke bus
Umumnya sebuah bus terdiri dari sejumlah lintasan komunikasi atau saluran. Masing-masing saluran dapat mentransmisi sinyal yang menunjukan biner 1 dan biner 0. serangkaian digit biner dapat ditransmisi melalui saluran tunggal.
9.1.4 Bus Data dan Bus Alamat
1. Bus data
Jalur data yang dilalui informasi ke dan dari microprocessor bahan, data, keterangan, catatan, fakta, fakta atau bagian dari fakta yang mengandung arti yang dihubungkan dengan kenyataan ,simbol-simbol, gambar, kata-kata, angka, huruf yang menunjukan ide, objek, kondisi dan lainnya
Data itu sendiri merupakan bentuk jamak dari datum yang berarti informasi jelasnya data itu dapat berupa apa saja dan dapat ditemui dimana saja
2. Bus Alamat
Bus alamat pengalamatan transformasi data bus. Pengalamatan bus ini berisi, 16, 20,24 jalur sinyal paralel atau lebih. CPU mengirim alamat lokasi memori atau port yang ingin ditulis atau dibaca di bus ini jumlah lokasi memori yang dapat dialamati ditentukan jumlah jalur alamat. Jika CPU mempunyai N jalur alamat, maka dapat mengalamati 2 pangkat N lokasi memori dan atau port secara langsung.
10.1 Unit Input & Output
Salah satu fitur dasar komputer adalah kemampuannya untuk mempertukarkan
data dengan perangkat lain. Kemampuan komunikasi ini memungkinkan operator
manusia, misalnya, untuk menggunakan keyboard dan layer display untuk mengolah
teks dan grafik.
10.1.1 Dasar Unit Input Output
Unit I/O memberi CPU kemampuan untuk berkomunikasi dengan peripheral. Merupakan entity dalam komputer yang bertanggung jawab atas pengontrol sebuah perangkat eksternal atau lebih dan untuk pertukaran data antara alat-alat tersebut dengan memory utama dan atau register-register dalam CPU
Alasan- alasan dipertukarkannya unit I/O :
· Adanya aneka ragam peripheral yang memiliki macam-macam metode operasi
· Perbedaan kecepatan transfer data antara sistem BUS dengan piranti I/O BUS= 20 nano detik sedang I/O lebih dari 100 nano detik
· Peripheral seringkali menggunakan format data dan panjang word yang berlainan dengan komputer
· Perbedaan besar tegangan dan arus data yang diperlukan untuk transfer informasi dari dan ke peripheral dengan sistem bus
Tujuan Unit I/O
· Melakukan kompensasi perbedaan kecepatan dan perwaktuan antara CPU dan peripheral
· Melakukan penyesuaian tegangan dan arus satu aras ke aras lain
· Menyesuaikan panjang data antara sistem BUS dan BUS I/O
10.1.2 Antarmuka I/O
.
Gambar 12.2 mengilustrasikan hardware yang diperlukan untuk
menghubungkan perangkat I/O ke bus. Dekoder alamat mengenable
perangkat
tersebut untuk mengenali alamatnya pada saat alamat ini muncul pada jalur alamat.
Register data menyimpan data yang ditransfer ked an dari prosessor. Register status
berisi informasi yang relevan dengan operasi perangkat I/O. Register data dan status
dihubungkan dengan bus data dan ditetapkan dengan alamatalamat
unik. Dekoder
alamat, register data dan status, dan sirkuit control yang diperlukan untuk
mengkoordinasikan transfer I/O membentuk sirkuit antar muka perangkat.
Gambar 12.2. Antarmuka I/O untuk perangkat input
Perangkat I/O beroperasi pada kecepatan yang sangat berbeda dengan
prosessor. Pada saat operator manusia memasukkan karakter pada keyboard,
prosessor mampu mengeksekusi jutaan instruksi antarentri
karakter yang berurutan.
Suatu instruksi yang membaca karakter dari keyboard sebaiknya hanya dieksekusi
pada saat karakter tersebut tersedia dalam input buffer antarmuka keyboard. Juga kita
harus memastikan bahwa karakter input tersebut hanya dibaca sekali.
10.1.3 Transfer data pada I/O.
Transfer data
Format transfer
- Paralel : semua bit pada karakter (word dengan
panjang tertentu) dikirim secara bersamaan dalam
batas waktu yang diberikan.
- Serial : Data dikirim secara berurutan dalam satu saluran.
Transfer data secara paralel lebih cepat daripada secara
serial karena saluran transmisinya banyak, kelemahannya
kalau terlalu panjang akan terjadi interferensi antar
saluran.
Mode transfer data
1. Synchronous mode
Baris kendali digunakan untuk mengsinkronkan waktu
pada semua kejadian yang terjadi selama periode
waktu tertentu.
Kelemahan:
• Tiap piranti I/O berbeda-beda kecepatan operasinya,
sehingga harus diturunkan pada kecepatan yang
paling rendah.
2. Asynchronous mode
Menggunakan teknik jabat tangan (hand shaking) untuk
menyakinkan transfer data antara pengirim dan
penerima tidak ada kesalahan (data valid)
11.1 Interupsi
Interupsi merupakan bagian penting dari sistem arsitektur komputer. Setiap sistem komputer memiliki mekanisme yang berbeda. Interupsi bisa terjadi apabila perangkat keras (hardware) atau perangkat lunak minta “ dilayani” oleh processor apabila terjadi interupsi maka processor menghentikan proses yang sedang dikerjakannya, kemudian beralih mengerjakan service rutin untuk melayani intrupsi tersebut. Setelah selesai mengerjakan service rutin maka prosesor kembali melanjutkan proses yang tertunda
11.1.1 Kelas Sinyal Interupsi
· Program, yaitu Interupsi yang dibangkitkan dengan beberapa kondisi yang terjadi pada hasil eksekusi program. Contioh: Aritmatika overflow, pembagian nol, operasi ilegal
· Timer, adalah Interupsi yang dibangkitkan pewaktuan dalam prosesor\. Sinyal ini memungkinkan sistem operasi menjalankan fungsi tertentu secara reguler
· I/ O sinyal Interupsi yang di bangkitkan oleh Modul I/O sehubngan pemberitahuan kondisi Error dan penyelesaian suatu operasi
· Hardware Failure , adalah Interupsi yang dibangkitkan oleh kegagalan daya atau kesalahan paritas memori
11.1.2 Proses Interupsi
· Dengan adanya mekanisme Interupsi, prossesor dapat digunakan untuk mengeksekusi intsruksi- instruksi lain
· Saat suatu modul telah selesai menjalankan tugasnya dan siap menerima tugas berikutnya maka modul ini akan mengirimkan permintaan interupsi ke prosesor
· Kemudian prosesor akan menghentikan eksekusi yang dijalankannya untuk menghandle routine interupsi
· Setelah program interupsi selesai maka processor akan melanjutkan eksekusi programnya kembali
· Saat sinyal Interupsi diterima processor ada dua kemungkinan tindakan , yaitu Interupsi diterima / ditangguhkan dan Interupsi ditolak
11.1.3 Interupsi Ditangguhkan
Apa yang dilakukan Processor ?
· Processor menangguhkan eksekusi program yang dijalankan dan menyimpan konteksnya tindakan ini adalah menyimpan alamat instruksi berikutnya yang akan dieksekusi dan data lain yang relevan
· Processor menyetel program Counter (PC) ke alamat awal routine intterupt handler
11.1.4 Sistem Operasi Kompleks
· Interupsi ganda (Multiple interupt)
Misalnya suatu komputer akan menerima permintaan interupsi saat proses pencetakan dengan printer selesai, disamping itu dimungkinkan dari saluran komunikasi akan mengirimkan permintaan interupsi setiap kali data tiba
Dapat diambil dua buah pendekatan untuk menangani interupsi ganda ini
12.1 Arsitektur dan Klasifikasi Sistem Komputer
Sebuah sistem operasi atau dalam bahasa asingnya Operating System adalah sebuah program yang mengatur hardware komputer. Sistem operasi juga menyediakan fondasi untuk aplikasi diatasnya dan bertindak sebagai penghubung antara user dengan hardware.setiap sistem operasi memiliki caranya masing-masing untuk menyelesaikan tugasnya. Hal ini menimbulkan aneka ragam sistem operasi yang sangat menakjubkan
Ada 3 skema klasifikasi arsitektural sistem komputer, yaitu:
1. Klasifikasi Flynn
· Didasarkan pada penggandaan alur instruksi dan alur data dalam sistem komputer.
2. Klasifikasi Feng
· Didasarkan pada pemrosesan paralel dan serial
3. Klasifikasi Händler
· Didasarkan pada derajat keparalelan dan pipelining dalam berbagai tingkat subsistem.
12.1.1 Klasifikasi Fylnn
KLASIFIKASI FLYNN
Klasifikasi sistem komputer yang didasarkan pada penggandaan alur instruksi dan alur data diperkenalkan oleh Michael J. Flynn
Alur instruksi (instruction stream) adalah urutan instruksi yang dilaksanakan oleh mesin
Alur data adalah urutan data yang dipanggil oleh alur instruksi
Baik instruksi maupun data diambil dari modul memori
Instruksi didecode (diartikan) oleh Control Unit.
Alur data mengalir dua arah antara prosesor dan memori.
Ada 4 kategori sistem komputer dalam klasifikasi Flynn:
1. Single Instruction stream – Single Data stream (SISD)
2. Single Instruction stream – Multiple Data stream (SIMD)
3. Multiple Instruction stream – Single Data stream (MISD)
4. Multiple Instruction stream – Multiple Data stream (MIMD)
12.1.2 Klasifikasi Feng
KLASIFIKASI FENG
Tse Yun Feng mengusulkan pembagian klasifikasi arsitektur komputer berdasarkan derajat keparalelan (degree of parallelism).
Jumlah bit maksimum yang dapat diproses dalam satu satuan waktu oleh sistem komputer disebut derajat keparalelan maksimum P.
Bila Pi adalah jumlah bit yang dapat diproses dalam siklus prosesor ke – i (atau periode clock ke – i),
Siklus prosesor T dinyatakan oleh i = 1,2,3, ......, T
Maka derajat keparalelan rata-rataa adalah :
Word Serial and Bit Serial (WSBS)
Word Paralel and Bit Setial (WPBS)
Word Serial and Bit Paralel (WSBP)
Word Paralel and Bit Paralel (WPBP)
12.1.3 Klasifikasi Handler
Klasifikasi Händler
· Didasarkan pada derajat keparalelan dan pipelining dalam berbagai tingkat subsistem.
12.1.4 Menjelaskan Multi Komputer & Multi Processor
Multiprosesor : MIMD dengan memori yang dapat digunakan bersama, semua prosesornya memiliki akses ke pool memori utama.
Multikomputer : MIMD dengan memori terdistribusi, setiap prosesornya memiliki memori khusus sendiri.
Motivasi pembuatan organisasi multikomputer adalah untuk mengatasi keterbatasan skala multiprosesor.
Karena prosesor-prosesor multikomputer harus berkomunikasi, maka elemen penting perancangan multikomputer adalah jaringan interkoneksi yang harus dapat beroperasi seefisien mungkin.
Ada
Terdapat trade-off antara lintasan terpanjang dan jumlah koneksi fisik yang diperlukan.
