JURNAL ORGANISASI DAN ARSITEKTUR KOMPUTER Oleh Fitriyana

Arsitektur dan Organisasi Komputer

1

JURNAL ORGANISASI DAN ARSITEKTUR KOMPUTER Oleh Fitriyana NPM : 201043500184 Ekstensi 4D Teknik Informatika Universitas Indraprasta PGRI 2010

Abstraksi - Penulisan jurnal ini membahas tentang arsitektur dan organisasi komputer secara keseluruhan. Adapun metode yang disajikan, yaitu secara deduktif (gambaran secara umum ke lebih spesifik atau mendetail dari setiap komponen-komponen yang terkait di dalam komputer) agar lebih mudah untuk dipahami. Dalam penulisan jurnal ini, bahasan yang penulis dapat sajikan, yaitu : a. Pengantar Organisasi Komputer; b. Evolusi dan Kinerja Komputer; c. Struktur CPU; d. Memori; e. Peralatan Penyimpanan; f. Unit Masukan dan Keluaran; g. Bus. Diharapkan hasil dari penulisan jurnal ini agar dapat mengetahui, mengenal, dan memahami mulai dari pengertian, komponen – komponen yang terkait serta cara kerja / proses yang nantinya akan menjadi output atau hasil dari sebuah

kerja

komputer. jurnal ini diharapkan dapat memahami sifat

PENDAHULUAN

dan karakteristik sistem-sistem komputer Jurnal ini membahas tentang penjelasan atau gambaran

secara

deduktif

dari

suatu

organisasi & arsitektur komputer yakni mengenai struktur dan fungsi komputer, dimana tema ini menjadi bagian dari mata kuliah Teknik Informatika pada semester atau tingkat IV. Tujuan penulis dalam pembuatan jurnal ini adalah dalam rangka pemenuhan tugas pada mata kuliah Organisasi dan Arsitektur Komputer. Setelah mempelajari

Dosen : Nahot Frastian, S. Kom.

yang berkembang saat ini. Tantangan yang dihadapi adalah adanya bermacam-macam komputer dan perkembangan yang pesat dibidang komputer, namun demikian konsep dasar organisasi komputer telah digunakan secara konsisten secara menyeluruh. Jurnal ini bermaksud

untuk

memberikan

bahasan

lengkap dan mudah tentang dasar-dasar organisasi

komputer.


2

lengkap dan mudah tentang dasar-dasar

organisasi

komputer

BAHAN dan METODE

proses yang nantinya akan menjadi output atau hasil dari sebuah kerja komputer.

Dalam rangka penyusunan jurnal ini, penulis mengumpulkan bahan – bahan dari berbagai



Komputer adalah sebuah mesin hitung

referensi baik dari media cetak : buku karya

elektronik

William Stallings (jilid 1 dan 2) dan media

menerima informasi masukan digital

online

dan

:

www.google.com.

Metode

yang

mengolah

secara

informasi

cepat

tersebut

pembahasan yang disajikan secara deduktif,

menurut seperangkat instruksi yang

yakni dari penjelasan secara global ke

tersimpan dalam komputer tersebut

penjelasan

dan menghasilkan keluaran informasi

secara

terperinci

dari

suatu

yang dihasilkan setelah diolah. Daftar

organisasi dan arsitektur komputer .

perintah tersebut dinamakan program

HASIL

komputer dan unit penyimpanannya

Kita

adalah memori komputer.

dapat mengetahui, mengenal, dan

memahami mulai dari pengertian, komponen



komputer terdiri dari lima bagian utama

– komponen yang terkait serta cara kerja /

yang

mempunyai

fungsi

sendiri-sendiri, yaitu : melaksanakan diinginkan.

operasi

yang

Langkah-langkah

pengolahan ditentukan oleh program yang

disimpan

dalam

memori.

Akhirnya hasil-hasil yang diperoleh dikirimkan kembali keluar melalui Unit masukan menerima informasi

unit keluaran. Seluruh kegiatan ini

yang yang dikodekan dari operator

dikoordinasi oleh unit kontrol.

manusia

lewat

alat-alat

elektromekanik seperti papan ketik pada suatu terminal video, atau dari komputer-komputer lain lewat jalur komunikasi digital. Informasi yang diterima dan disimpan dalam memori untuk

dipergunakan

langsung aritmetika

diolah

kelak,

oleh

dan


logika

atau

rangkaian untuk



Organisasi Komputer adalah bagian yang terkait erat dengan unit–unit operasional dan interkoneksi antar komponen penyusun sistem komputer dalam

merealisasikan

arsitekturalnya. organisasional hardware,

aspek

Contoh adalah

perangkat

aspek teknologi

antarmuka,




teknologi memori, sistem memori, dan

Komputer

sinyal–sinyal kontrol.

berinteraksi dengan cara tertentu dengan

Arsitektur Komputer lebih cenderung

dunia luar. Interaksi dengan dunia luar

pada kajian atribut–atribut sistem

dilakukan melalui perangkat peripheral dan

komputer yang terkait dengan seorang

saluran komunikasi.

programmer. Contohnya, set instruksi, aritmetika yang digunakan, teknik

adalah

sebuah

3

sistem

yang

Dalam struktur internal komputer, terdapat empat struktur utama:

pengalamatan, mekanisme I/O 

Perbedaan Utama :

� Central

Organisasi Komputer

berfungsi

� Bagian yang terkait erat dengan unit–unit operasional. � Contoh: perangkat

Processing sebagai

Unit

(CPU),

pengontrol

operasi

komputer dan pusat pengolahan fungsi – fungsi komputer. Kesepakatan, CPU cukup disebut sebagai processor (prosesor) saja.

teknologi

hardware,

� Memori

antarmuka,

teknologi

penyimpan data.

memori, sistem memori, dan sinyal–

Utama,

berfungsi

sebagai

� I/O, berfungsi memindahkan data ke

sinyal kontrol lingkungan luar atau perangkat lainnya. � System Interconnection, merupakan sistem

Arsitektur Komputer � atribut–atribut sistem komputer

yang menghubungkan CPU, memori utama dan I/O.

yang

terkait

dengan

seorang

programmer. � Contoh: set instruksi, aritmetika yang digunakan, teknik pengalamatan, mekanisme I/O

PEMBAHASAN BAB 1 PENGANTAR ORGANISASI KOMPUTER Komponen yang paling menarik namun Dosen : Nahot Frastian, S. Kom.


4

paling kompleks adalah CPU. Struktur CPU

perpindahan data yang jauh atau dari remote

terlihat pada gambar 1.2, dengan struktur

device,

utamanya adalah :

komunikasi

� Control Unit, berfungsi untuk mengontrol

mengilustrasikan operasi–operasi komputer.

operasi CPU dan mengontrol komputer secara keseluruhan. � Arithmetic

komputer

melakukan

data.

proses

Gambar

1.4

Gambar 1.4a adalah operasi pemindahan data, gambar 1.4b adalah operasi penyimpanan data, gambar 1.4c dan gambar 1.4d adalah

And

Logic

Unit

(ALU),

operasi pengolahan data.

berfungsi untuk membentuk fungsi – fungsi pengolahan data komputer. � Register, berfungsi sebagai penyimpan internal bagi CPU. � CPU

Interconnection,

berfungsi

menghubungkan seluruh bagian dari CPU.

BAB 2 EVOLUSI DAN KINERJA KOMPUTER komputer memerlukan unit penyimpanan sehingga

diperlukan

suatu

mekanisme

2.1. Sejarah Singkat Komputer

penyimpanan data. Walaupun hasil komputer

1. Generasi Pertama : Tabung Vakum (1945

digunakan saat itu, setidaknya komputer

– 1955)

memerlukan media penyimpanan untuk data prosesnya. Dalam interaksi dengan dunia luar

ENIAC

sebagai fungsi pemindahan data diperlukan

ENIAC (Electronic Numerical Integrator And

antarmuka (interface), proses ini dilakukan

Computer), pada tahun 1946 dirancang dan

oleh unit Input/Output (I/O) dan perangkatnya

dibuat oleh John Mauchly dan John Presper

disebut peripheral. Saat interaksi dengan

Eckert


di

Universitas

Pennsylvania


5

merupakan komputer digital elektronik untuk kebutuhan umum pertama di dunia. ENIAC dibuat di bawah lembaga Army’s Ballistics Research Laboratory (BRL). Sebuah badan yang bertanggung jawab dalam pembuatan jarak dan tabel lintasan peluru kendali senjata baru. Sebelumnya tugas ini dilakukan oleh kurang

lebih

200

menggunakan

personil

kalkulator

dengan untuk

menyelesaikan persamaan matematis peluru kendali yang memakan waktu lama.

John Van Neumann seorang ahli matematika yang

merupakan

ENIAC

ENIAC mempunyai berat 30 ton, bervolume 15.000 kaki persegi, dan berisi lebih dari 18.000 tabung vakum. Daya listrik yang dibutuhkan sebesar 140 KW. Kecepatan operasi mencapai 5.000 operasi penambahan

pada

memperbaiki rancangan EDVAC

konsultan tahun

pembuatan

1945

kelemahan

mencoba

ENIAC

dengan

komputer

barunya,

bernama

(Electronic

Discrete

Variable

Computer) dengan konsep program tersimpan (stored-program concept).

per detik. ENIAC masih merupakan mesin desimal, representasi data bilangan dalam

Tahun 1946 komputer dengan stored-

bentuk desimal dan arimetiknya dibuat dalam

program concept dipublikasikasikan, yang

bentuk desimal. Memorinya terdiri atas 20

kemudian di kenal dengan Komputer IAS

akumulator,

yang

masing

–

masing

(Computer of Institute for Advanced Studies).

akumulatornya mampu menampung 10 digit

Struktur komputer IAS terlihat pada gambar

desimal. Setiap digit direpresentasikan oleh

2.1. Komputer ini terdiri :

cincin yang terdiri atas 10 buah tabung vakum. Kekurangan utama mesin ini adalah masih manual pemrogramannya, yaitu dengan

Memori Utama, untuk menyimpan data maupun instruksi. Arithmetic Logic Unit (ALU), untuk

menyetel switch – switch, memasang dan

mengolah data binner.

menanggalkan kabel – kabelnya. ENIAC

Control

Unit,

untuk

melakukan

selesai pada tahun 1946 sejak proposal

interpretasi instruksi – instruksi di dalam

diajukan tahun 1943, sehingga tahun 1946

memori sehingga adanya eksekusi instruksi

merupakan

tersebut.

gerbang

bagi

komputer elektronik.

zaman

baru

I/O,

untuk

lingkungan luar.


berinteraksi

dengan


6

untuk dituliskan dari MBR atau dibaca oleh MBR. Instruction

Register

(IR),

berisi

instruksi 8 bit kode operasi yang akan dieksekusi. Instruction Buffer Register (IBR), digunakan untuk penyimpanan sementara instruksi sebelah kanan word di dalam memori. Memori IAS terdiri atas 1.000 lokasi penyimpanan yang disebut word. Word terdiri atas 40 binary digit (bit). Data maupun instruksi

disimpan

sehingga

data

dikodekan

dalam

maupun

dalam

bentuk

memori

instruksi biner.

ini, harus

Format

memori terlihat pada gambar 2.2. Setiap bilangan terdiri atas sebuah bit tanda dan 39 bit nilai. Sebuah word terdiri atas 20 bit instruksi dengan masing – masing 8 bit kode operasi (op code) dan 12 bit alamat.

Program Counter (PC), berisi alamat pasangan instruksi berikutnya yang akan diambil dari memori. Accumulator Quotient

(MQ),

(AC) dan Multiplier digunakan

untuk

penyimpanan sementara operand dan hasil ALU. Misalnya, hasil perkalian 2 buah bilangan 40 bit adalah sebuah bilangan 80 bit; 40 bit yang paling berarti (most significant bit) disimpan dalam AC dan 40 bit lainnya (least significant bit) disimpan dalam MQ. IAS beroperasi secara berulang membentuk siklus instruksi. Komputer IAS memiliki 21 instruksi, yang dapat dikelompokkan seperti

Struktur detail komputer IAS disajikan

berikut ini :

dalam gambar 2.3. Gambar ini menjelaskan

Data tranfer, memindahkan data di

bahwa baik unit kontrol maupun ALU berisi

antara memori dengan register – register ALU

lokasi – lokasi penyimpanan, yang disebut

atau antara dua register ALU sendiri.

register, yaitu : Memory Buffer Register (MBR), berisi sebuah word yang akan disimpan di dalam memori atau digunakan untuk menerima word dari memori. Memory Address Register (MAR), untuk menentukan alamat word di memori Dosen : Nahot Frastian, S. Kom.

Unconditional branch, perintah – perintah eksekusi percabangan tanpa syarat tertentu. Conditional perintah

eksekusi

branch,

perintah

percabangan

–

yang

memerlukan syarat tertentu agar dihasilkan suatu nilai dari percabangan tersebut.


Arithmetic,

kumpulan

operasi

–

operasi yang dibentuk oleh ALU.

7

memori lebih besar dan kinerja yang lebih baik diluncurkan tahun 1950. Mulai saat itu

Address Modify, instruksi – instruksi

perusahaan telah mengembangkan produk –

yang memungkinkan pengubahan alamat saat

produk baru yang kompatibel dengan produk

di

sebelumnya sehingga pangsa pasar konsumen

komputasi

sehingga

memungkinkan

fleksibilitas alamat yang tinggi pada program.

mereka

tetap

terjaga

menggunakan

produknya. IBM pun tidak mau kalah dengan mengeluarkan produk mereka yang akhirnya mendominasi pangsa pasar bisnis saat ini. Seri IBM pertama adalah seri 701 tahun 1953 dan terus berkembang menjadi lebih baik hingga sekarang. 2. Generasi Kedua : Transistor (1955 – 1965)

Kec Gen

Tahun

Teknologi

(operasi/deti k)

1

1946 – 1957

2

1958 – 1964

Komputer Komersial Tahun 1950 dianggap sebagai tahun kelahiran

3

1965 – 1971

Tahun 1947, Eckert dan Mauchly Eckert-Mauchly

Computer

4

1972 – 1977

Corporation untuk memproduksi komputer secara komersial. Komputer pertama yang mereka

hasilkan

adalah

UNIVAC

tulang

200.000 and

medium scale 1.000.000

punggung

penghitungan

sensus tahun 1950 di USA. UNIVAC II yang memiliki kapasitas Dosen : Nahot Frastian, S. Kom.

Large

5

1978

scale

integration Very

I

(Universal Automatic Computer). UNIVAC I menjadi

Transistor

integration

yaitu Sperry dan IBM.

mendirikan

40.000

Vakum

Small

industri komputer dengan munculnya 2 buah perusahaan yang saat itu mendominasi pasar,

Tabung

10.000.000

large

scale

100.000.000

integration Sejak semikonduktor

pesatnya hingga

teknologi menghasilkan

komponen transistor membawa perubahan besar pada dunia komputer. Komputer era ini


tidak lagi menggunakan tabung vakum yang

IBM 7094

memerlukan daya operasional besar, tabung –

Komputer

ini

tabung

Kemajuan

IBM

itu

digantikan

komponen

kecil

diluncurkan 7094

tahun

adalah

8

1962. adanya

bernama transistor. Konsumsi daya listrik

Instruction Backup Register (IBR) yang

amat kecil dan bentuknyapun relatif kecil.

berfungsi membeffer instruksi berikutnya,

Transistor ditemukan di Bell Labs

efeknya komputer akan lebih cepat prosesnya.

pada tahun 1947 dan tahun 1950 telah

Unit kontrol mengambil dua word yang

meluncurkan revolusi elektronika modern.

berdampingan dari memori untuk sebuah

IBM

pengambilan instruksi, kecuali bila terjadi

sebagai

meluncurkan

perusahaan produk

pertama

komputer

yang dengan

percabangan.

transistor sehingga tetap mendominasi pangsa

Kemajuan IBM 7094 lainnya adalah

pasar komputer. NCR dan RCA adalah

adanya multiplexor untuk memultiplex data

perusahaan yang mengembangkan komputer

channel (saluran data). Multiplexor berfungsi

berukuran kecil saat itu, kemudian diikuti

sebagai sentral switch data yang akan

IBM dengan mengeluarkan seri 7000-nya.

diproses dalam CPU. Gambar 2.5 merupakan

Dengan adanya transistor membuat

konfigurasi IMB 7094.

hardware komputer saat itu makin cepat prosesnya, lihat Tabel 2.1. Memori makin besar

kapasitasnya

namun

makin

kecil

bentuknya. Generasi dua ini juga terdapat perubahan perkembangan pada ALU yang makin

kompleks,

pemrograman

lahirnya

bahasa

tinggi

maupun

tingkat

tersedianya software sistem operasi. Generasi

kedua

juga

ditandai

munculnya Digital Equipment Corporation (DEC)

tahun

komputer Komputer

1957

dan

pertamanya, ini

meluncurkan

yaitu

sangat

PDP

penting

1. bagi

perkembangan komputer generasi ketiga. Tabel 2.1 Kecepatan Generasi – Generasi

Komputer

3. Generasi Ketiga : Integrated Circuits (1965 – 1980)

Pada tahun 1958 terjadi revolusi elektronika kembali,

yaitu

ditemukannya

integrated

circuit (IC) yang merupakan penggabungan komponen – komponen elektronika dalam suatu paket. Dengan ditemukan IC ini semakin

mempercepat

proses

komputer,

kapasitas memori makin besar dan bentuknya Dosen : Nahot Frastian, S. Kom.


9

semakin kecil.

Harga yang meningkat, semakin tinggi

IBM System/360

modelnya maka harganya semakin mahal.

Tahun 1964 dikeluarkan IBM System/360

Tabel 2.2 Karakteristik Penting Kelompok

yang telah menggunakan teknologi IC. Dalam

System/360

satu dekade IBM menguasai 70% pasaran komputer.

Karakteristik

30

40

50

65

75

64

256

256

512

512

meori 0.5

0.8

2.0

8.0

16.0

0.625

0.5

0.25

0.2

3

4

6

6

400

800

1250

1250

Sistem 360 merupakan kelompok komputer pertama yang terencana. Banyak

Ukuran

model dalam arsitektur 360 ini dan saling

memori

kompatibel. Hal ini sangat menguntungkan

(Kb)

konsumen,

dapat

Laju

menyesuaikan dengan kebutuhan maupun

dari

harganya.

(Mbytes/det)

karena

konsumen

Pengembangan

dimungkinkan

dalam

(upgrading)

komputer

ini.

Karakteristik komputer kelompok ini adalah : Set Instruksi Mirip atau Identik, dalam

data

Prosesor cycle

time 1.0

(µdetik)

kelompok komputer ini berbagai model yang

Jumlah

dikeluarkan menggunakan set instruksi yang

maksimum

sama

data channel

sehingga

mendukung

kompabilitas

Data

sistem maupun perangkat kerasnya. Sistem Operasi Mirip atau Identik, ini merupakan feature

yang menguntungkan

konsumen

sehingga

menuntut

penggantian

apabila

Model Model Model Model Model

3

maks

per channel 250 (Kbps)

kebutuhan

komputer

tidak

DEC PDP-8

kesulitan dalam sistem operasinya karena

Pada

sama.

mengeluarkan

tahun

yang

sama

saat

System/360,

IBM DEC

Kecepatan yang meningkat, model –

meluncurkan DEC PDP-8. Komputer ini

model yang ditawarkan mulai dari kecepatan

memiliki keunggulan bentuknya yang kecil

rendah

untuk

sehingga sangat fleksibel digunakan. PDP-8

disesuaikan

juga memiliki varian – varian yang modelnya

sampai

penggunaan

kecepatan

yang

dapat

tinggi

konsumen sendiri. Ukuran Memori yang lebih besar,

sama

dengan

menyesuaikan

IBM

System/360

kebutuhan

untuk

pelanggannya.

semakin tinggi modelnya akan diperoleh

Dengan hadirnya PDP-8 ini membawa DEC

semakin besar memori yang digunakan.

sebagai perusahaan menyuplai komputer mini



10

terbesar membawa DEC sebagai pabrik

primitif, namun mikroprosesor ini tonggak

komputer terbesar kedua setelah IBM.

perkembangan

Arsitektur PDP-8 sangat berbeda dengan IBM

mikroprosesor canggih saat ini. Tidak ada

terutama bagian sistem bus. Pada komputer

ukuran pasti dalam melihat mikroprosesor,

ini menggunakan omnibus system. Sistem ini

namun ukuran terbaik adalah lebar bus data :

terdiri atas 96 buah lintasan sinyal yang

jumlah bit data yang dapat dikirim – diterima

terpisah, yang digunakan untuk membawa

mikroprosesor. Ukuran lain adalah jumlah bit

sinyal – sinyal kontrol, alamat maupun data.

dalam register.

Karena semua komponen menggunakan jalur

Tahun

bus ini maka penggunaannya dikontrol oleh

mikroprosesor

CPU. Arsitektur bus seperti PDP-8 ini

mikroprosesor 8 bit. Mikroprosesor ini lebih

–

kompleks instruksinya tetapi lebih cepat

komputer modern selanjutnya. Struktur bus

prosesnya dari pendahulunya. Kemudian

PDP-8 terlihat pada gambar 2.6.

Bells dan HP menciptakan mikroprosesor 32

nantinya

digunakan

oleh

komputer

bit

1972

pada

–

mikroprosesor

diperkenalkan 8008

1981,

mengeluarkan

yang

sedangkan tahun

dengan merupakan

Intel

1985

mikroprosesor

baru dengan 80386.

4 Generasi Keempat : Very Large Scale Integration (1980 - ????) Era keempat perkembangan generasi komputer ditandai adanya VLSI. Paket VLSI dapat menampung 10.000 komponen lebih per kepingnya dengan kecepatan operasi mencapai 100juta operasi per detiknya. Gambar 2.7 mengilustrasikan perkembangan mikroprosesor

Pentium

terhadap

jumlah

transistor per kepingnya. Masa – masa ini diawali peluncuran mikroprosesor Intel seri 4004. Mikroprosesor 4004 dapat menambahkan dua bilangan 4 bit dan hanya dapat mengalikan dengan cara pengulangan penambahan. Memang masih Dosen : Nahot Frastian, S. Kom.

Tabel 2.3 Evolusi mikroprosesor Intel 2.2. Perancangan Kinerja Kinerja sebuah sistem komputer merupakan hasil proses dari seluruh komponen komputer, yang

melibatkan

CPU,

memori

utama,

memori sekunder, bus, peripheral. Dari segi perkembangan program aplikasipun sangat menakjubkan. Aplikasi dekstop yang hampir dimiliki semua sistem komputer saat ini


meliputi:

semisal

- Pengolahan citra

masalah kesenjangan dan kurang sinkronnya

- Pengenalan voice atau pembicaraan

operasi antar komponen. Perhatikan laju

- Video conference

perkembangan prosesor dibandingkan memori

- Mulitimedia

utama seperti terlihat pada gambar 2.8.

-Transfer data

Organisasi dan arsitektur komputer yang

Yang menakjubkan lagi adalah dari sudut pandang organisasi dan arsitektur

memori.

Hal

ini

11

menimbulkan

handal sangat diperlukan untuk mengatasi persoalan seperti ini.

komputer saat ini adalah mirip dengan komputer IAS yang dibuat sekitar 50 tahun lalu,

namun

perkembangan

dan

kecanggihannya dapat kita rasakan sekarang ini. Peningkatan kinerja mikroprosesor ini terus berlanjut tidak kenal henti dengan berbagai teknik yang telah dikembangkan, diantaranya : Terdapat

Branch Prediction, teknik dimana prosesor memungkinkan mengamati terlebih dahulu di dalam software dan melakukan prediksi percabangan atau kelompok instruksi

mengatasi operasi

menganalisa instruksi – instruksi yang tidak tergantung pada hasil atau data lainnya untuk membuat penjadwalan yang optimum dalam eksekusi. Speculative Execution, dengan modal prediksi cabang dan analisis data, maka prosesor dapat melakukan eksekusi spekulatif terlebih dahulu sebelum waktunya. Perkembangan mikroprosesor, dilihat dari kapasitas operasi dan kecepatannya sangatlah pesat. Perkembangan mikroprosesor ini sulit diimbangi oleh komponen lainnya

masalah antara

metode

perbedaan

untuk

kecepatan

mikroprosesor

dengan

komponen lainnya, diantaranya : Meningkatkan jumlah bit yang dicari

yang akan dieksekusi berikutnya. Data Flow Analysis, prosesor akan

beberapa

pada suatu saat tertentu dengan melebarkan DRAM

dan

melebarkan

lintasa

sistem

busnya. Mengubah

antarmuka

DRAM

sehingga lebih efisien dengan menggunakan teknik cache atau pola buffer lainnya pada keping DRAM. Meningkatkan bandwidth interkoneksi prosesor dan memori dengan penggunakan hierarki bus – bus yang lebih cepat untuk buffering dan membuat struktur aliran data. Bidang lain yang menjadi fokus kajian peningkatan kinerja sistem komputer adalah penanganan perangkat – perangkat I/O.



Masalah yang terjadi hampir sama dengan

dijelaskan

memori. Teknik penyelesaian yang digunakan

Pentium Intel dan PowerPC. Alasannya

umumnya

adalah komputer Pentium

adalah

teknik

buffering

dan

adalah

kelompok

12

komputer

Intel mampu

caching.

mendominasi pasaran dan secara teknologi

Target yang ingin dicapai dalam peningkatan

menggunakan rancangan CISC (complex

kinerja adalah tercapainya keseimbangan

instruction

proses operasi antar komponen – komponen

arsitekturnya.

penyusun komputer sehingga menghasilkan

merupakan

kelompok

kinerja komputer yang tinggi.

menerapkan

teknologi

set

computers) Sedangkan

dalam PowerPC

komputer RISC

yang

(reduced

instruction set computers). Detail tentang 2.3. Contoh Evolusi Komputer Evolusi

komputer

CISC dan RISC akan dijelaskan dalam yang

akan

Pentium

matakuliah

Arsitektur

80286,

keluar

CPU.

tahun

1982

Pentium merupakan produk Intel yang

merupakan pengembangan

dari 8086,

mampu mendominasi pasaran prosesor

kemampuan pengalamatan mencapai 1MB

hingga saat ini. Generasi demi generasi

dengan 133 instruksi.

diluncurkan ke pasaran dengan kenaikan

80386, keluar tahun 1985 dengan

unjuk kerja yang menakjubkan dalam

mesin 32 bit. Sudah mendukung sistem

memenuhi

konsumennya.

multitasking. Dengan mesin 32 bitnya,

Berikut evolusi prosesor keluaran Intel

produk ini mampu menjadi terunggul pada

dari prosesor sederhana sampai prosesor

masa itu.

kebutuhan

keluaran saat ini: 8080, merupakan

80486, dikenalkan tahun 1989. keluar

tahun

mikroprosesor

1972 pertama

keluaran Intel dengan mesin 8 bit dan bus data ke memori juga 8 bit. Jumlah instruksinya

66

instruksi

dengan

kemampuan pengalamatan 16KB. 8086,

dikenalkan

tahun

Kemajuannya

teknologi

cache

memori dan pipelining instruksi. Sudah dilengkapi dengan math co-processor. Pentium, dikeluarkan tahun 1993, menggunakan sehingga

1974

pada

teknologi

superscalar

memungkinkan

eksekusi

instruksi secara paralel.

adalah mikroprosesor 16 bit dengan

Pentium Pro, keluar tahun 1995.

teknologi cache instruksi. Jumlah instruksi

Kemajuannya pada peningkatan organisasi

mencapai

superscalar

111

dan

kemampuan

pengalamatan ke memori 64KB. Dosen : Nahot Frastian, S. Kom.

untuk

proses

paralel,

ditemukan sistem prediksi cabang, analisa


aliran data dan sistem cache memori yang

instruksi floating point untuk menangani

makin canggih.

grafis 3D.

Pentium II, keluar sekitar tahun

Pentium IV, kemampuan floating

1997 dengan teknologi MMX sehingga

point dan multimedia semakin canggih.

mampu menangani kebutuhan multimedia.

Itanium, memiliki kemampuan 2 unit

Mulai Pentium II telah menggunakan

floating point, 4 unit integer, 3 unit

teknologi RISC.

pencabangan,

Pentium III, terdapat kemampuan


interger

internet

streaming,

128

register.

13


PowerPC

BAB 3

Proyek sistem RISC diawali tahun 1975

STRUKTUR CPU

oleh IBM pada komputer muni seri 801. Seri pertama ini hanyalah prototipe, seri komersialnya

adalah

PC

RT

yang

dikenalkan tahun 1986. Tahun 1990 IBM mengeluarkan generasi berikutnya yaitu IBM RISC System/6000 yang merupakan mesin

RISC

superskalar

workstation.

Setelah ini arsitektur IBM lebih dikenal sebagai arsitektur POWER.

Seperti telah dijelaskan pada bagian pengantar, bahwa komputer digital terdiri dari sistem prosesor atau sering disebut CPU, memori – memori, dan piranti masukan/keluaran

yang

saling

berhubungan

saling

dukung

dan

mewujudkan fungsi operasi komputer secara keseluruhan.

IBM menjalin kerja sama dengan Motorola menghasilkan mikroprosesor seri 6800,

kemudian

Apple

3.1 Komponen Utama CPU CPU

menggunakan

merupakan

komponen

keping Motorola dalam Macintoshnya.

terpenting dari sistem komputer. CPU

Saat ini terdapat 4 kelompok PowerPC,

adalah

yaitu :

berdasarkan instruksi – instruksi yang 601,

merupakan

adalah

mesin

produksi

masal

32

bit

arsitektur

PowerPC untuk lebih dikenal masyarakat.

komponen

pengolah

data

diberikan kepadanya. Dalam mewujudkan fungsi dan tugasnya, CPU tersusun atas beberapa

603, merupakan komputer desktop

komponen sebagai bagian dari struktur

dan komputer portabel. Kelompok ini

CPU, seperti terlihat pada gambar 3.1 dan

sama dengan seri 601 namun lebih murah

struktur detail internal CPU terlihat pada

untuk keperluan efisien.

gamber 3.2. CPU tersusun atas beberapa

604, seri komputer PowerPC untuk

komponen, yaitu :

kegunaan komputer low-end server dan

1. Arithmetic and Logic Unit (ALU),

komputer desktop.

bertugas membentuk fungsi – fungsi

620, ditujukan untuk penggunaan

pengolahan data komputer. ALU sering

high-end server. Mesin dengan arsitektur

disebut mesin bahasa (machine language)

64 bit.

karena bagian ini mengerjakan instruksi – 740/750, seri dengan cache L2.

instruksi bahasa mesin yang diberikan

G4, seperti seri 750 tetapi lebih cepat dan

padanya. Seperti istilahnya, ALU terdiri

menggunakan 8 instruksi paralel.

dari dua bagian, yaitu unit arithmetika dan unit logika boolean, yang masing – masing


14


memiliki spesifikasi tugas tersendiri. 2. Control Unit, bertugas mengontrol operasi CPU dan secara keselurahan mengontrol komputer sehingga terjadi sinkronisasi kerja antar komponen dalam menjalankan fungsi – fungsi operasinya. Termasuk dalam tanggung jawab unit kontrol adalah mengambil instruksi – instruksi

dari

memori

utama

dan

menentukan jenis instruksi tersebut. 3. Registers, adalah media penyimpan

3.2 Fungsi CPU

internal CPU yang digunakan saat proses

Fungsi CPU adalah menjalankan

pengolahan data. Memori ini bersifat

program – program yang disimpan dalam

sementara,

untuk

memori utama dengan cara mengambil

menyimpan data saat diolah ataupun data

instruksi – instruksi, menguji instruksi

untuk pengolahan selanjutnya.

tersebut dan mengeksekusinya satu persatu

CPU

biasanya

digunakan

Interconnections,

adalah

sistem

sesuai alur perintah.

koneksi dan bus yang menghubungkan

Untuk memahami fungsi CPU dan caranya

komponen internal CPU, yaitu ALU, unit

berinteraksi dengan komponen lain, perlu

kontrol dan register – register dan juga

kita tinjau lebih jauh proses eksekusi

dengan bus – bus eksternal CPU yang

program. Pandangan paling sederhana

menghubungkan dengan sistem lainnya,

proses eksekusi program adalah dengan

seperti

mengambil pengolahan instruksi yang

memori

utama,

masukan/keluaran.

piranti

terdiri dari dua langkah, yaitu : operasi pembacaan instruksi (fetch) dan operasi pelaksanaan instruksi (execute). Siklus instruksi yang terdiri dari siklus fetch dan siklus eksekusi diperlihatkan pada gambar 3.3 berikut.


15


dan logika terhadap data. Kontrol, merupakan instruksi untuk pengontrolan fungsi atau kerja. Misalnya instruksi pengubahan urusan eksekusi. Perlu

diketahui

bahwa

siklus

eksekusi untuk suatu instruksi dapat melibatkan lebih dari sebuah referensi ke memori.

Disamping

itu

juga,

suatu

instruksi dapat menentukan suatu operasi I/O.

Perhatikan

gambar

3.4

yang

merupakan detail siklus operasi pada gambar 3.3, yaitu :

3.2.1 Siklus Fetch - Eksekusi

Instruction

Pada setiap siklus instruksi, CPU awalnya akan membaca instruksi dari memori. Terdapat register dalam CPU yang

berfungsi

mengawasi

dan

menghitung instruksi selanjutnya, yang disebut Program Counter (PC). PC akan menambah satu hitungannya setiap kali

(IAC),

yaitu

Addess

Calculation

mengkalkulasi

atau

menentukan alamat instruksi berikutnya yang

akan

dieksekusi.

Biasanya

melibatkan penambahan bilangan tetap ke alamat instruksi sebelumnya. Misalnya, bila panjang setiap instruksi 16 bit padahal memori memiliki panjang 8 bit, maka

CPU membaca instruksi. Instruksi – instruksi yang dibaca akan dibuat dalam register instruksi (IR).

tambahkan 2 ke alamat sebelumnya. Instruction

Fetch

(IF),

yaitu

Instruksi – instruksi ini dalam bentuk kode

membaca atau pengambil instruksi dari

– kode binner yang dapat diinterpretasikan

lokasi memorinya ke CPU.

oleh CPU kemudian dilakukan aksi yang diperlukan. Aksi – aksi ini dikelompokkan CPU – Memori, perpindahan data

dibentuk

dan

CPU –I/O, perpindahan data dari

yang

akan

Operand

Address

Calculation

(OAC), yaitu menentukan alamat operand,

CPU ke modul I/O dan sebaliknya. CPU

membentuk sejumlah operasi aritmatika

hal ini dilakukan apabila melibatkan referensi operand pada memori. Operand


operand

digunakan.

dari CPU ke memori dan sebaliknya.

Data,

(IOD), yaitu menganalisa instruksi untuk menentukan jenis operasi yang akan

menjadi empat katagori, yaitu :

Pengolahan

Instruction Operation Decoding

Fetch

(OF),

adalah

16


17

mengambil operand dari memori atau dari

dibangkitkan dengan beberapa kondisi

modul I/O.

yang terjadi pada hasil eksekusi program.

Data

Operation

(DO),

yaitu

membentuk operasi yang diperintahkan

Contohnya:

Timer, store

(OS),

overflow,

pembagian nol, oparasi ilegal.

dalam instruksi. Operand

arimatika

adalah

interupsi

yang

yaitu

dibangkitkan pewaktuan dalam prosesor.

menyimpan hasil eksekusi ke dalam

Sinyal ini memungkinkan sistem operasi

memori.

menjalankan fungsi tertentu secara reguler. I/O,

sinyal

interupsi

yang

dibangkitkan oleh modul I/O sehubungan pemberitahuan

kondisi

error

dan

penyelesaian suatu operasi. Hardware failure, adalah interupsi yang dibangkitkan oleh kegagalan daya

3.2.2 Fungsi Interrupt Fungsi interupsi adalah mekanisme

atau kesalahan paritas memori. Dengan

penghentian atau pengalihan pengolahan

adanya

mekanisme

instruksi dalam CPU kepada routine

interupsi, prosesor dapat digunakan untuk

interupsi. Hampir semua modul (memori

mengeksekusi instruksi – instruksi lain.

dan I/O) memiliki mekanisme yang dapat

Saat

menginterupsi kerja CPU.

menjalankan tugasnya dan siap menerima

Tujuan interupsi secara umum

suatu

modul

telah

selesai

tugas berikutnya maka modul ini akan

untuk menejemen pengeksekusian routine

mengirimkan

instruksi agar efektif dan efisien antar

prosesor.

CPU dan modul – modul I/O maupun

menghentikan

memori. Setiap komponen komputer dapat

dijalankannya untuk menghandel routine

menjalankan tugasnya secara bersamaan,

interupsi. Setelah program interupsi selesai

tetapi

CPU

maka prosesor akan melanjutkan eksekusi

disamping itu kecepatan eksekusi masing –

programnya kembali. Saat sinyal interupsi

masing modul berbeda sehingga dengan

diterima prosesor ada dua kemungkinan

adanya fungsi interupsi ini dapat sebagai

tindakan,

sinkronisasi kerja antar modul. Macam –

diterima/ditangguhkan

macam kelas sinyal interupsi :

ditolak. Apabila interupsi ditangguhkan,

kendali

Program,

terletak

pada

yaitu interupsi

yang

Kemudian

interupsi

prosesor

eksekusi

yaitu

ke akan yang

interupsi dan

interupsi

prosesor akan melakukan hal – hal dibawah ini :


permintaan


1. Prosesor

menangguhkan

program

yang

eksekusi

dijalankan

18

pendekatan untuk menangani interupsi

dan

ganda ini. Pertama adalah menolak atau

menyimpan konteksnya. Tindakan ini

tidak mengizinkan interupsi lain saat suatu

adalah menyimpan alamat instruksi

interupsi ditangani prosesor. Kemudian

berikutnya yang akan dieksekusi dan

setelah prosesor selesai menangani suatu

data lain yang relevan.

interupsi maka interupsi lain baru di

2. Prosesor menyetel program counter

tangani.

Pendekatan

disebut

(PC) ke alamat awal routine interrupt

pengolahan

handler.

sekuensial. Pendekatan ini cukup baik dan

Gambar

menjelaskan prosesor

siklus

dengan

3.5

berikut

eksekusi adanya

oleh fungsi

interupsi.

sederhana dalam

interupsi

ini

karena

ututan

berurutan

interupsi yang

/

ditangani

cukup

ketat.

Kelemahan pendekatan ini adalah metode ini

tidak

memperhitungkan

prioritas

interupsi. Pendekatan ini diperlihatkan pada gambar 3.6a. Pendekatan

kedua

adalah

dengan

mendefinisikan prioritas bagi interupsi dan interrupt handler mengizinkan interupsi berprioritas lebih tinggi ditangani terlebih dahulu. Pedekatan ini disebut pengolahan interupsi

bersarang.

Metode

digambarkan pada gambar 3.6b. Untuk

sistem

operasi

yang

kompleks sangat dimungkinkan adanya interupsi

ganda

(multiple

interrupt).

Misalnya suatu komputer akan menerima permintaan

interupsi

pencetakan

dengan

saat

proses

printer

selesai,

disamping itu dimungkinkan dari saluran komunikasi akan mengirimkan permintaan interupsi setiap kali data tiba. Dalam hal ini prosesor harus menangani interupsi ganda. Dapat

diambil


dua

buah

ini


interupsi printer. Selanjutnya dilanjutkan eksekusi program utama.

BAB 4 MEMORI Memori

adalah

bagian

dari

komputer tempat program – program dan data – data disimpan. Bebarapa pakar komputer

(terutama

dari

Inggris)

menggunakan istilah store atau storage untuk memori, meskipun kata storage sering digunakan untuk menunjuk ke penyimpanan Sebagai

contoh

untuk

mendekatan

bersarang, misalnya suatu sistem memiliki tiga perangkat I/O: printer, disk, dan saluran komunikasi, masing – masing prioritasnya 2, 4 dan 5. Pada awal sistem melakukan pencetakan dengan printer, saat itu terdapat pengiriman data pada saluran komunikasi sehingga modul komunikasi meminta interupsi. Proses selanjutnya adalah

pengalihan

eksekusi

interupsi

mudul komunikasi, sedangkan interupsi printer ditangguhkan. Saat pengeksekusian modul komunikasi terjadi interupsi disk, namun karena prioritasnya lebih rendah maka interupsi disk ditangguhkan. Setelah interupsi modul komunikasi selesai akan dilanjutkan

interupsi

yang

memiliki

prioritas lebih tinggi, yaitu disk. Bila interupsi disk selesai dilanjutkan eksekusi

memori

disket.

sebagai

Tanpa

sebuah

tempat

untuk

mendapatkan informasi guna dibaca dan ditulis oleh prosesor maka tidak akan ada komputer – komputer digital dengan sistem penyimpanan program. Walaupun konsepnya sederhana, memori komputer memiliki aneka ragam jenis, teknologi, organisasi, unjuk kerja dan harganya. Dalam bab ini akan dibahas mengenai

memori

internal

dan

bab

selanjutnya membahas memori eksternal. Perlu dijelaskan sebelumnya perbedaan keduanya yang sebenarnya fungsinya sama untuk penyimpanan program maupun data. Memori internal adalah memori yang dapat diakses langsung oleh prosesor. Sebenarnya terdapat beberapa macam memori internal,

yaitu register yang

terdapat di dalam prosesor, cache memori dan memori utama berada di luar prosesor.


19


Sedangkan

memori

eksternal

adalah

4.2 Karakteristik Sistem Memori

memori yang diakses prosesor melalui piranti I/O, seperti disket dan hardisk.

20

Untuk mempelajari sistem memori secara keseluruhan, harus mengetahui karakteristik – karakteristik kuncinya.

4.1 Operasi Sel Memori Elemen dasar memori adalah sel memori. Walaupun digunakan digunakan sejumlah teknologi elektronik, seluruh sel memori memiliki sifat – sifat tertentu :

Karakteristik

penting

sistem

memori

disajikan dalam tabel 4.1 berikut : Karakteristik Lokasi

Macam/ Keterangan 1. CPU 2. Internal (main) 3. External (secondary)

Sel memori memiliki dua keadaan stabil

(atau

semi-stabil),

digunakan

untuk

yang dapat

merepresentasikan

bilangan biner 1 atau 0. Sel memori mempunyai kemampuan

Kapasitas

1. Ukuran word 2. Jumlah word

Satuan transfer Metode akses

1. Word 2. Block 1. Sequential access 2. Direct access 3. Random access 4. Associative access

untuk ditulisi (sedikitnya satu kali). Sel memori mempunyai kemampuan

Kinerja

1. Access time 2. Cycle time 3. Transfer rate

Tipe fisik

1. Semikonduktor 2. Magnetik

Karakteristik fisik

1. Volatile/nonvolatile 2. Erasable/nonerasable

untuk dibaca. Gambar 4.1 menjelaskan operasi sel memori.

Umumnya

sel

memori

mempunyai tiga terminal fungsi yang mampu membawa sinyal listrik. Terminal select berfungsi memilih operasi tulis atau baca. Untuk penulisan, terminal lainnya

Tabel 4.1 Karakteristik penting sistem memori komputer Dilihat

menyediakan sinyal listrik yang men-set

dari

lokasi,

memori

keadaan sel brnilai 1 atau 0, sedangkan

dibedakan menjadi beberapa jenis, yaitu

untuk operasi pembacaan, terminal ini

register, memori internal dan memori

digunakan sebagai keluaran.

eksternal. Register berada di dalam chip prosesor, memori ini diakses langsung oleh

prosesor

dalam

menjalankan

operasinya. Register digunakan sebagai memori sementara dalam perhitungan maupun pengolahan data dalam prosesor. Memori internal adalah memori yang berada Dosen : Nahot Frastian, S. Kom.

diluar

chip

prosesor

namun


mengaksesannya langsung oleh prosesor.

suatu alamat dan jumlah N adressable unit

Memori

adalah 2A =N.

internal

dibedakan

menjadi

memori utama dan cache memori. Memori

Unit of tranfer, adalah jumlah bit yang

eksternal dapat diakses oleh prosesor

dibaca atau dituliskan ke dalam memori

melalui piranti I/O, memori ini dapat

pada suatu saat. Pada memori eksternal,

berupa disk maupun pita.

tranfer data biasanya lebih besar dari suatu

Karakteristik

lainnya

adalah

memori

internal

Perbedaan tajam yang terdapat pada

maupun eksternal biasanya dinyatakan

sejumlah jenis memori adalah metode

dalam mentuk byte (1 byte = 8 bit) atau

access-nya.

word. Panjang word umumnya 8, 16, 32

metode :

kapasitas.

Kapasitas

word, yang disebut dengan block.

Terdapat

empat

macam

bit. Memori eksternal biasanya lebih besar

Sequential access, memori diorganisasi

kapasitasnya daripada memori internal, hal

menjadi unit – unit data yang disebut

ini disebabkan karena teknologi dan sifat

record. Akses harus dibuat dalam bentuk

penggunaannya yang berbeda.

urutan linier yang spesifik. Informasi

Karakteristik

adalah

mengalamatan yang disimpan dipakai

satuan tranfer. Bagi memori internal,

untuk memisahkan record – record dan

satuan tranfer sama dengan jumlah saluran

untuk

data yang masuk ke dan keluar dari modul

Terdapat shared read/write mechanism

memori. Jumlah saluran ini sering kali

untuk penulisan/pembacaan memorinya.

sama

Pita magnetik merupakan memori yang

dengan

berikutnya

panjang

word,

tapi

dimungkinkan juga tidak sama. Tiga konsep yang berhubungan dengan satuan transfer :

membantu

proses

pencarian.

menggunakan metode sequential access. Direct access, sama sequential access terdapat shared read/write mechanism.

“alami”

Setiap blok dan record memiliki alamat

organisasi memori. Ukuran word biasanya

unik berdasarkan lokasi fisiknya. Akses

sama dengan jumlah bit yang digunakan

dilakukan langsung pada alamat memori.

untuk representasi bilangan dan panjang

Disk adalah memori direct access.

Word,

merupakan

satuan

instruksi.

Random access, setiap lokasi memori

Addressable

units,

sejumlah

dipilih secara random dan diakses serta

sistem, adressable units adalah word.

dialamati secara langsung. Contohnya

Namun

adalah memori utama.

terdapat

pada

sistem

dengan

pengalamatan pada tingkatan byte. Pada semua kasus hubungan antara panjang A Dosen : Nahot Frastian, S. Kom.

Associative access, merupakan jenis random

akses

yang

memungkinkan

21


pembandingan lokasi bit yang diinginkan untuk

pencocokan.

Jadi

data

dicari

Jenis digunakan

tipe

fisik

saat

ini

memori adalah

yang

memori

berdasarkan isinya bukan alamatnya dalam

semikonduktor dengan teknologi VLSI

memori. Contoh memori ini adalah cache

dan memori permukaan magnetik seperti

memori yang akan dibahas di akhir bab

yang digunakan pada disk dan pita

ini.

magnetik.

Berdasarkan karakteristik unjuk kerja,

Berdasarkan

karakteristik

fisik,

memiliki tiga parameter utama pengukuran

media penyimpanan dibedakan menjadi

unjuk kerja, yaitu :

volatile dan non-volatile, serta erasable

Access

time,

bagi

random

access

dan nonerasable. Pada volatile memory,

memory, waktu akses adalah waktu yang

informasi

akan

dibutuhkan untuk melakukan operasi baca

listriknya

dimatikan,

atau tulis. Sedangkan untuk memori non-

volatile memory tidak hilang walau daya

random akses merupakan waktu yang

listriknya

hilang.

Memori

permukaan

dibutuhkan dalam melakukan mekanisme

magnetik

adalah

contoh

no-nvolatile

baca atau tulis pada lokasi tertentu.

memory, sedangkan semikonduktor ada

Memory

cycle

time,

konsep

hilang

apabila

daya

sedangkan

non-

ini

yang volatile dan non-volatile. Ada jenis

digunakan pada random access memory

memori semikonduktor yang tidak bisa

dan terdiri dari access time ditambah

dihapus kecuali dengan menghancurkan

dengan waktu yang diperlukan transient

unit storage-nya, memori ini dikenal

agar hilang pada saluran sinyal.

dengan ROM (Read Only Memory).

Transfer rate, adalah kecepatan data

4.3 Keandalan Memori

transfer ke unit memori atau dari unit

Untuk

memperoleh

keandalan

memori. Pada random access memory

sistem ada tiga pertanyaan yang diajukan:

sama dengan 1/(cycle time). Sedangkan

Berapa banyak ? Berapa cepat? Berapa

untuk non-random access memory dengan

mahal?

perumusan :

Pertanyaan berapa banyak adalah sesuatu

yang

sulit

dijawab,

karena

berapapun kapasitas memori tentu aplikasi akan TN = waktu rata – rata untuk membaca atau menulis N bit TA = waktu akses rata – rata N = jumlah bit R = kecepatan transfer dalam bit per detik (bps) Dosen : Nahot Frastian, S. Kom.

menggunakannya.

Jawaban

pertanyaan berapa cepat adalah memori harus mempu mengikuti kecepatan CPU sehingga terjadi sinkronisasi kerja antar CPU dan memori tanpa adanya waktu

22


23

tunggu karena komponen lain belum

tetap cepat namun kebutuhan kapasitas

selesai

memori besar terpenuhi.

prosesnya.

Mengenai

harga,

sangatlah relatif. Bagi produsen selalu

Tabel 4.2 Tabel spesifikasi memori

mencari harga produksi paling murah tanpa mengorbankan kualitasnya untuk memiliki daya saing di pasaran. Hubungan harga, kapasitas dan waktu akses adalah : Semakin kecil waktu akses, semakin besar harga per bitnya. Semakin besar kapasitas, semakin kecil harga per bitnya. Semakin besar kapasitas, semakin besar

yang

dihadapi

para

Teknologi

Ukuran

Waktu

memori

akses – 10 ns

Cache

semikonduktor 128

Memory

RAM

Memori

semikonduktor 4 – 128 50 ns

Utama

RAM

MB

Disk

Hard Disk

Gigabyte 10

512 KB

magnetik Disk

waktu aksesnya. Dilema

Tipe

10MB/det CD-ROM

Gigabyte 300ms,

Optik

perancang adalah keinginan menerapkan

Pita

teknologi untuk kapasitas memori yang

magnetik

600KB/det Tape

100 MB

Det -mnt, 10MB/mnt

besar karena harga per bit yang murah namun hal itu dibatasi oleh teknologi dalam memperoleh waktu akses yang cepat.

Salah

satu

pengorganisasian

masalah ini adalah menggunakan hirarki memori. Seperti terlihat pada gambar 4.2, bahwa semakin menurunnya hirarki maka hal berikut akan terjadi : Penurunan harga/bit Peningkatan kapasitas Peningkatan waktu akses Penurunan frekuensi akses memori oleh CPU.

4.4 Satuan Memori Kunci keberhasilan hirarki ini pada

Satuan pokok memori adalah digit biner,

penurunan frekuensi aksesnya. Semakin

yang disebut bit. Suatu bit dapat berisi

lambat memori maka keperluan CPU

sebuah angka 0 atau 1. Ini adalah satuan

untuk mengaksesnya semakin sedikit.

yang paling sederhana. Memori juga

Secara keseluruhan sistem komputer akan Dosen : Nahot Frastian, S. Kom.

ms,


dinyatakan dalam byte (1 byte = 8 bit).

memelihara penyimpanan data. Pada RAM

Kumpulan byte dinyatakan dalam word.

statik,

Panjang word yang umum adalah 8, 16,

menggunakan konfigurasi gate logika

dan 32 bit.

flipflop tradisional. RAM statik akan menyimpan

4.5 Memori Utama Semikonduktor Pada komputer lama, bentuk umum random access memory untuk memori utama

adalah

sebuah

piringan

ferromagnetik berlubang yang dikenal sebagai

core,

istilah

yang

tetap

dipertahankan hingga saat ini.

Semua jenis memori yang dibahas pada bagian ini adalah berjenis random akses, yaitu data secara langsung diakses logik

pengalamatan

wired-in.

Tabel 4.4 adalah daftar jenis memori semikonduktor utama. Hal karakteristik Memory)

yang RAM adalah

membedakan (Random

Access

dimungkinkannya

pembacaan dan penulisan data ke memori secara cepat dan mudah. Aspek lain adalah RAM bersifat volatile, sehingga RAM hanya

menyimpan

data

sementara.

Teknologi yang berkembang saat ini adalah statik dan dinamik. RAM dinamik disusun oleh sel – sel yang menyimpan data sebagai muatan listrik pada kapasitor. Karena kapasitor memiliki kecenderungan alami untuk mengosongkan muatan, maka RAM dinamik memerlukan pengisian muatan listrik secara periodik untuk Dosen : Nahot Frastian, S. Kom.

biner

data

disimpan

selama

dengan

ada

daya

listriknya. RAM

statik

maupun

dinamik

adalah volatile, tetapi RAM dinamik lebih sederhana dan rapat sehingga lebih murah. RAM dinamik lebih cocok untuk kapasitas memori

besar,

namun

RAM

statik

umumnya lebih cepat.

4.5.1 Jenis Memori Random Akses

melalui

nilai

Read only memory (ROM) sangat berbeda dengan RAM, seperti namanya, ROM berisi pola data permanen yang tidak dapat diubah. Data yang tidak bisa diubah menimbulkan

keuntungan

dan

juga

kerugian. Keuntungannya untuk data yang permanen dan sering digunakan pada sistem operasi maupun sistem perangkat keras akan aman diletakkan dalam ROM. Kerugiaannya apabila ada kesalahan data atau adanya perubahan data sehingga perlu penyisipan – penyisipan. Kerugian tersebut bisa diantisipasi dengan

jenis

disingkat

programmable

ROM,

PROM. ROM dan PROM

bersifat non-volatile. Proses penulisan PROm secara elektris dengan peralatan khusus. Variasi ROM lainnya adalah read mostly memory, yang sangat berguna untuk aplikasi operasi pembacaan jauh lebih sering daripada operasi penulisan.

24


Terdapat tiga macam jenis, yaitu: EPROM,

dianggap sebagai kemasan satu word per

EEPROM dan flash memory.

keping. Kemasan terdiri dari 32 pin, yang

EEPROM (electrically erasable programmable

read

only

memory)

merupakan memori yang dapat ditulisi kapan

saja

tanpa

menghapus

isi

sebelumnya. EEPROM menggabungkan kelebihan non-volatile dengan fleksibilitas dapat di-update. Bentuk

memori

semikonduktor

terbaru adalah flash memory. Memori ini dikenalkan

tahun

1980-an

dengan

keunggulan pada kecepatan penulisan programnya. Flash memory menggunakan teknologi

penghapusan

dan

penulisan

elektrik. Seperti halnya EPROM, flash memory

hanya

transistor

per

membutuhkan byte

sehingga

sebuah dapat

diperoleh kepadatan tinggi. Tabel

4.4

Tipe

–

merupakan salah satu ukuran kemasan keping

standar.

Pin

–

pin

tersebut

mendukung saluran – saluran sinyal beikut ini : Alamat word yang sedang diakses. Untuk 1M word, diperlukan sejumlah 20 buah (220 = 1M). Data yang akan dibaca, terdiri dari 8 saluran (D0 –D7) Catu daya keping adalah Vcc Pin grounding Vss Pin chip enable (CE). Karena mungkin terdapat lebih dari satu keping memori yang terhubung pada bus yang sama maka pin CE digunakan untuk mengindikasikan valid atau tidaknya pin ini. Pin CE diaktifkan oleh logik yang terhubung dengan bit berorde tinggi bus alamat (

tipe

memori

semikonduktor

diatas A19) Tegangan program (Vpp).

Konfigurasi pin DRAM yang umum ditunjukkan gambar 4.3b, untuk keping 16 Mbit yang diorganisasikan sebagai 4M x 4. Terdapat

sejumlah

perbedaan

dengan

keping ROM, karena ada operasi tulis maka

4.5.2 Pengemasan (Packging) Gambar 4.3a menunjukkan sebuah contoh kemasan EPROM, yang merupakan keping 8 Mbit yang diorganisasi sebagai 1Mx8.

Dalam

kasus

ini,


organisasi

pin

–

pin

data

merupakan

input/output yang dikendalikan oleh WE (write enable) dan OE (output enable).

25


26

kode Hamming. Metode ini diciptakan Richard Hamming di Bell Lab pada tahun 1950.

4.5.3 Koreksi Error Dalam

melaksanakan

fungsi

Perhatikan gambar 4.5, disajikan

semikonduktor

tiga lingkaran Venn (A, B, C) saling

dimungkinkan mengalami kesalahan. Baik

berpotongan sehingga terdapat 7 ruang.

kesalahan berat yang biasanya merupakan

Metode diatas adalah koreksi kesalahan

kerusakan fisik memori maupun kesalahan

untuk word data 4 bit (D =4). Gambar 4.5a

ringan

yang

adalah data aslinya. Kemudian setiap

dapat

lingkaran

penyimpanan,

memori

yang berhubungan data

disimpan.

Kesalahan

ringan

harus

diset

bit

logika

1

dikoreksi kembali. Untuk mengadakan

berjumlah genap sehingga harus ditambah

koreksi kesalahan data yang disimpan

bit – bit paritas pada ruang yang kosong

diperlukan

seperti

dua

mekanisme,

yaitu

gambar

4.5b.

Apabila

ada

mekanisme pendeteksian kesalahan dan

kesalahan penulisan bit pada data seperti

mekanisme perbaikan kesalahan.

gambar 4.5c akan dapat diketahui karena

Mekanisme

pendeteksian

kesalahan

dengan menambahkan data word (D) dengan suatu kode, biasanya bit cek paritas (C).

Sehingga

data

yang

lingkaran A dan B memiliki logika 1 berjumlah ganjil. Lalu bagaimana dengan word lebih

disimpan

dari 4 bit ? Ada cara yang mudah yang

memiliki panjang D + C. Kesalahan akan

akan diterangkan berikut. Sebelumnya

diketahui dengan menganalisa data dan bit

perlu diketahui jumlah bit paritas yang

paritas tersebut. Mekanisme perbaikan

harus ditambahkan untuk sejumlah bit

kesalahan yang paling sederhana adalah Dosen : Nahot Frastian, S. Kom.


word. Contoh sebelumnya adalah koreksi kesalahan untuk kesalahan tunggal yang sering disebut single error correcting (SEC). Jumlah bit paritas yang harus ditambahkan lain pada double error correcting (DEC). Tabel 4.5 menyajikan jumlah bit paritas yang harus ditambahkan dalam sistem kode Hamming. Tabel 4.5 Penambahan bit cek paritas untuk koreksi kode Hamming #

Data # Bit Paritas # Bit Paritas

Bits

SEC

DEC

8

4

5

16

5

6

32

6

7

64

7

8

128

8

9

512

9

10

Contoh koreksi kode Hamming 8 bit data :

Bit

cek

paritas

ditempatkan

dengan

perumusan 2N dimana N = 0,1,2, ……, sedangkan

bit

Kemudian

data

adalah

dengan

sisanya.

exclusive-OR

dijumlahkan ebagai berikut :

Dari tabel 4.5 untuk 8 bit data diperlukan 4 bit tambahan sehingga panjang seluruhnya adalah 12 bit. Layout bit disajikan dibawah ini : Setiap cek bit (C) beroperasi pada setiap posisi bit data yang nomor posisinya berisi bilangan 1 pada kolomnya.

Sekarang

ambil

misalnya

contoh

suatu

data,

masukkan data : 00111001 kemudian ganti bit data ke 3 dari 0 menjadi 1 sebagai error-nya.

Bagaimanakah

cara

mendapatkan bit data ke 3 sebagai bit yang terdapat error? Dosen : Nahot Frastian, S. Kom.

27


Jawab :

beberapa persen atau dengan kata lain

Masukkan data pada perumusan cek bit

kapasitas penyimpanan akan berkurang

paritas :

karena beberapa lokasi digunakan untuk mekanisme koreksi kesalahan. 4.6 Cache Memori Cache mempercepat

memori kerja

difungsikan

memori

sehingga

mendekati kecepatan prosesor. Konsepnya Sekarang bit 3 mengalami kesalahan

dijelaskan pada gambar 4.6 dan gambar

sehingga data menjadi: 00111101

4.7. Dalam organisasi komputer, memori utama lebih besar kapasitasnya namun lambat

operasinya,

sedangkan

cache

memori berukuran kecil namun lebih cepat.

Cache

memori

berisi

salinan

memori utama. Apabila bit – bit cek dibandingkan antara

Pada saat CPU membaca sebuah word

yang lama dan baru maka terbentuk

memori, maka dilakukan pemeriksaan

syndrom word :

untuk mengetahui apakah word tersebut berada dalam cache memori. Bila ada dalam cache memori maka dilakukan pengiriman ke CPU, bila tidak dijumpai maka

dicari

dalam

memori

utama,

selanjutnya blok yang berisi sejumlah Sekarang kita lihat posisi bit ke-6 adalah

word tersebut dikirim ke cache memori dan word yang diminta CPU dikirimkan ke

data ke-3.

CPU dari cache memori. Karena fenomena Mekanisme koreksi kesalahan akan meningkatkan tetapi

realibitas

resikonya

bagi

adalah

memori

menambah

lokalitas

referensi,

ketika

blok

data

diberikan ke dalam cache memori, terdapat kemungkinan

bahwa

word-word

kompleksitas pengolahan data. Disamping

berikutnya yang berada dalam satu blok

itu mekanisme koreksi kesalahan akan

akan diakses oleh CPU. Konsep ini yang

menambah

menjadikan kinerja memori lebih baik.

kapasitas

memori

karena

adanya penambahan bit – bit cek paritas. Jadi ukuran memori akan lebih besar Dosen : Nahot Frastian, S. Kom.

28


Unsur

Macam

Kapasitas

-

Ukuran blok Mapping

1. Direct Mapping 2. Assosiative Mapping 3. Set Assosiative Mapping

Sehingga dapat disimpulkan bahwa kerja cache adalah antisipasi terhadap

Algoritma 1. Least recently used

permintaan

pengganti

data

memori

yang

akan

(LRU) 2. First in first out

digunakan CPU. Apabila data diambil

(FIFO) 3. Least frequently

langsung dari memori utama bahkan

used (LFU) 4. Random

memori eksternal akan memakan waktu

Write

1.

lama yang menyebabkan status tunggu

Policy

Write Back 3. Write Once

pada prosesor.

Jumlah

1. Singe atau dua level 2.

Cache

Unified atau split

Ukuran cache memori adalah kecil, semakin besar kapasitasnya maka akan memperlambat

proses

operasi

Write

Througth

2.

4.7.1 Kapasitas Cache

cache

Menentukan ukuran memori cache

memori itu sendiri, disamping harga cache

sangatlah penting untuk mendongkrak

memori yang sangat mahal.

kinerja komputer. Dari segi harga cache sangatlah mahal tidak seperti memori utama. Semakin besar kapasitas cache tidak berarti semakin cepat prosesnya, dengan ukuran besar akan terlalu banya gate

pengalamatannya

sehingga

akan

memperlambat proses. Kita bisa melihat beberapa merek prosesor di pasaran beberapa waktu lalu. 4.7 Elemen Rancangan

AMD mengeluarkan prosesor K5 dan K6

Walaupun terdapat banyak implementasi

dengan cache yang besar (1MB) tetapi

cache, namun dari sisi organisasi maupun

kinerjanya tidak bagus. Kemudian Intel

arsitekturnya tidak banyak macamnya.

pernah mengeluarkan prosesor tanpa cache

Tabel 4.6 Unsur – unsur rancangan cache

untuk alasan harga yang murah, yaitu seri

memori

Intel Celeron pada tahun 1998-an hasil


29


30

kinerjanya sangat buruk terutama untuk

hit ratio sangat rumit untuk dirumuskan,

operasi data besar, floating point, 3D. Intel

tergantung pada karakteristik lokalitas

Celeron versi berikutnya sudah ditambah

programnya

cache sekitar 128KB.

optimum yang pasti telah ditemukan.

Lalu berapa idealnya kapasitas cache?

Ukuran antara 4 hingga 8 satuan yang

Sejumlah penelitian telah menganjurkan

dapat dialamati (word atau byte) cukup

bahwa ukuran cache antara 1KB dan

beralasan untuk mendekati nilai optimum

512KB akan lebih optimum [STA96].

[STA96].

4.7.2 Ukuran Blok Elemen

yang harus

Telah dijelaskan adanya sifat lokalitas referensi maka nilai ukuran blok sangatlah penting. Apabila blok berukuran besar ditransfer ke cache akan menyebabkan hit mengalami

penurunan

karena

banyaknya data yang dikirim disekitar referensi. Tetapi apabila terlalu kecil, dimungkinkan

memori

yang

akan

dibutuhkan CPU tidak tercakup. Apabila blok berukuran besar ditransfer ke cache, maka akan terjadi : 1

besar mengurangi jumlah blok yang cache.

Karena

isi

cache

sebelumnya akan ditindih. 2

Dengan meningkatnya ukuran blok

maka jarak setiap word tambahan menjadi lebih jauh dari word yang diminta, sehingga

menjadi

terdapat

nilai

Telah kita ketahui bahwa cache mempunyai

kapasitas

yang

kecil

dibandingkan memori utama. Sehingga diperlukan aturan blok – blok mana yang diletakkan dalam cache. Terdapat tiga metode,

yaitu

pemetaan

langsung,

pemetaan asosiatif, dan pemetaan asosiatif set. Pemetaan Langsung Pemetaan langsung adalah teknik yang paling

sederhana,

yaitu

teknik

ini

memetakan blok memori utama hanya ke sebuah saluran cache saja. Gambar 4.8

Blok– blok yang berukuran lebih

menempati

tidak

4.7.3 Fungsi Pemetaan (Mapping)

rancangan

diperhatikan lagi adalah ukuran blok.

ratio

dan

lebih

kecil

kemungkinannya digunakan cepat.

Hubungan antara ukuran blok dan Dosen : Nahot Frastian, S. Kom.

menjelaskan langsung.

mekanisme

pemetaan


Efek pemetaan tersebut adalah blok – blok memori utama diberikan ke saluran cache seperti berikut ini:

Jadi dalam metode ini pemetaan adalah bagian alamat blok memori utama sebagai nomer saluran cache. Ketika suatu blok data sedang diakses atau dibaca terhadap saluran

yang

memberikan

diberikan, tag

bagi

maka

perlu

data

untuk

Teknik pemetaan ini sederhana dan mudah

diimplementasikan,

namun

membedakannya dengan blok – blok lain

kelemahannya adalah terdapat lokasi cache

yang dapat sesuai dengan saluran tersebut.

yang tetap bagi sembarang blok – blok

Pada

yang diketahui. Dengan demikian, apabila

gambar

4.9

disajikan

contoh

–

pemetaan langsung dengan m = 16K,

suatu

maka pemetaannya :

melakukan word referensi dari dua blok

program

berulang

ulang

yang berbeda memetakan saluran yang sama maka blok – blok itu secara terus – menerus akan di-swap ke dalam cache sehingga hit rasionya akan rendah. Pemetaan Assosiatif Perlu diketahui bahwa tidak ada dua buah

Pemetaan asosiatif mengatasi kekurangan

blok yang dipetakan ke nomer saluran

pemetaan langsung dengan cara setiap

uang sama memiliki tag sama. Sehingga

blok memori utama dapat dimuat ke

000000, 010000, …., FF0000 masing –

sembarang saluran cache. Alamat memori

masing memiliki tag 00, 01, …., FF.

utama diinterpretasikan dalam field tag dan field word oleh kontrol logika cache. Tag secara unik mengidentifikasi sebuah blok memori utama.


31


Mekanisme untuk mengetahui suatu blok

menjelaskan organisasi pemetaan asosiatif

dalam cache dengan memeriksa setiap tag

set.

saluran cache oleh kontrol logika cache.

Dalam

pemetaan

asosiatif

set,

Dengan pemetaan ini didapat fleksibilitas

cache dibagi dalam v buah set, yang

dalam

yang

masing –masing terdiri dari k saluran.

cache.

Algoritma

Hubungan yang terjadi adalah : m = v x k i

dirancang

untuk

penggantian

ditempatkan

dalam

penggantian

blok

baru

= j modulus v dan v = 2d dimana :

memaksimalkan hit ratio, yang pada

i = nomer set cachej = nomer blok

pemetaan langsung terdapat kelemahan

memori utamam = jumlah saluran

dalam bagian ini. Kekurangan pemetaan

pada cache

asosiatif adalah kompleksitas rangkaian sehingga mahal secara ekonomi.

Pemetaan Assosiatif Set Pemetaan asosiatif set menggabungkan kelebihan

yang

ada

pada

pemetaan

langsung dan pemetaan asosiatif. Memori cache dibagi dalam bentuk set – set. Pemetaan asosiatif set prinsipnya adalah penggabungan kedua pemetaan sebelumnya.

Alamat

memori

utama

diinterpretasikan dalam tiga field, yaitu: field tag, field set, dan field word. Hal ini mirip dalam pemetaan langsung. Setiap blok memori utama dapat dimuat dalam sembarang saluran cache. Gambar 4.11

Gambar 4.12 menjelaskan contoh yang menggunakan pemetaan asosiatif set dengan dua saluran pada masing-masing set, yang dikenal sebagai asosiatif set dua arah. Nomor set mengidentifikasi set unik


32


dua saluran di dalam cache. Nomor set ini

cache yang lama dengan data baru. Dalam

juga memberikan jumlah blok di dalam

pemetaan

memori utama, modulus 2. Jumlah blok

algoritma ini, namun dalam pemetaan

menentukan saluran.

pemetaan

Sehingga

langsung

tidak

diperlukan

blok

terhadap

asosiatif dan asosiatif set, algoritma ini

blok-blok

000000,

mempunyai

00A000,…,FF1000 pada memori utama

peranan

penting

untuk

meningkatkan kinerja cache memori.

dipetakan terhadap set 0 cache. Sembarang

Banyak

algoritma

penggantian

blok tersebut dapat dimuatkan ke salah

yang telah dikembangkan, namun dalam

satu dari kedua saluran di dalam set. Perlu

buku ini akan dijelaskan algoritma yang

dicatat bahwa tidak terdapat dua blok yang

umum digunakan saja. Algoritma yang

memetakannya terhadap set cache yang

paling efektif adalah Least Recently Used

sama memiliki nomor tag yang sama.

(LRU), yaitu mengganti blok data yang

Untuk operasi read, nomor set dipakai

terlama berada dalam cache dan tidak

untuk menentukan set dua saluran yang

memiliki referensi. Algoritma lainnya

akan diuji. Kedua saluran di dalam set

adalah First In First Out (FIFO), yaitu

diuji untuk mendapatkan yang cocok

mengganti blok data yang awal masuk.

dengan nomor tag alamat yang akan

Kemudian Least Frequently Used (LFU)

diakses.

adalah

Penggunaan dua saluran per set ( v

mengganti

mempunyai

blok

referensi

data

paling

yang sedikit.

= m/2, k = 2), merupakan organisasi

Teknik lain adalah algoritma Random,

asosiatif set yang paling umum. Teknik ini

yaitu

sangat

ratio

pemakaian datanya, melainkan berdasar

dibandingkan dengan pemetaan langsung.

slot dari beberapa slot kandidat secara

Asosiatif set empat arah (v = m/4, k = 4)

acak.

meningkatkan

hit

penggantian

tidak

berdasakan

memberikan peningkatan tambahan yang layak dengan penambahan harga yang relatif rendah. Peningkatan lebih lanjut jumlah saluran per set hanya memiliki efek

4.7.5 Write Policy Apabila suatu data telah diletakkan pada cache maka sebelum ada penggantian harus dicek apakah data tersebut telah

yang sedikit.

mengalami

Penggantian

dimaksud adalah

suatu

Algoritma mekanisme

pergantian blok – blok dalam memori Dosen : Nahot Frastian, S. Kom.

Apabila

telah

berubah maka data pada memori utama

4.7.4 Algoritma Penggantian Yang

perubahan.

harus di-update. Masalah penulisan ini sangat kompleks, apalagi memori utama dapat diakses langsung oleh modul I/O,

33


yang memungkinkan data pada memori

mendeteksi adanya operasi tulis. Apabila

utama berubah, lalu bagaimana dengan

ada operasi tulis di alamat yang datanya

data yang telah dikirim pada cache?

digunakan bersama maka cache controller

Tentunya perbedaan ini menjadikan data

akan menginvalidasi data cache-nya.

tidak valid. Teknik

Hardware Transparency, yaitu adanya yang

dikenalkan

perangkat keras tambahan yang menjamin

diantaranya, write through, yaitu operasi

semua

penulisan melibatkan data pada memori

melalui cache direfleksikan pada seluruh

utama dan sekaligus pada cache memori

cache yang ada.

sehingga data selalu valid. Kekurangan

updating data

memori

utama

Non Cacheable Memory, yaitu hanya

teknik ini adalah menjadikan lalu lintas

bagian

memori

utama

tertentu

yang

data ke memori utama dan cache sangat

digunakan secara bersama. Apabila ada

tinggi sehingga mengurangi kinerja sistem,

mengaksesan data yang tidak di share

bahkan bisa terjadi hang.

merupakan kegagalan cache.

Teknik lainnya adalah write back, yaitu teknik meminimasi penulisan dengan

5.2.6 Jumlah Cache

cara penulisan pada cache saja. Pada saat

Terdapat dua macam letak cache.

akan terjadi penggantian blok data cache

Berada dalam keping prosesor

maka

pada

disebut on chip cache atau cache internal.

memori utama. Masalah yang timbul

Kemudian berada di luar chip prosesor

adalah manakala data di memori utama

yang disebut off chip cache atau cache

belum di-update telah diakses modul I/O

eksternal.

baru

diadakan

penulisan

yang

sehingga data di memori utama tidak valid.

Cache internal diletakkan dalam

Penggunaan multi cache terutama

prosesor sehingga tidak memerlukan bus

untuk multi prosesor adan menjumpai

eksternal, akibatnya waktu aksesnya akan

masalah yang lebih kompleks. Masalah

cepat sekali, apalagi panjang lintasan

validasi data tidak hanya antara cache dan

internal bus prosesor sangat pendek untuk

memori utama saja, namun antar cache

mengakses cache internal. Cache internal

juga

selanjutnya disebut cache tingkat 1 (L1).

harus

penyelesaian

diperhatikan. masalah

Pendekatan yang

dapat

dilakukan adalah dengan :

setiap

cache

memonitoring

bus

eksternal

berada

diluar

keping chip prosesor yang diakses melalui

Bus Watching with Write Through, yaitu

Cache

controller alamat


bus

eksternal.

Pertanyaannya,

apakah

akan

masih diperlukan cache eksternal apabila

untuk

telah ada cache internal? Dari pengalaman,

34


masih diperlukan untuk mengantisipasi

besarnya peralatan penyimpanan maka

permintaan akses alamat yang belum

dengan sendirinya akan mempengaruhi

tercakup dalam cache internal. Cache

waktu

eksternal selanjutnya disebut cache tingkat

peralatan penyimpanan akan dijelaskan

2

pada bab ini.

(L2).

Selanjutnya

terdapat

pemrosesan

data.

Beberapa

perkembangan untuk memisah cache data dan cache instruksi yang disebut unified

5.1 Magnetik Disk

cache. Keuntungan unified cache adalah :

Disk adalah piringan bundar yang

Unified cache memiliki hit rate yang

terbuat dari bahan tertentu (logam atau

tinggi karena telah dibedakan antara

plastik) dengan permukaan dilapisi bahan

informasi data dan informasi instruksi.

yang dapat di magnetisasi. Mekanisme

Hanya sebuah cache saja yang perlu dirancang dan diimplementasikan. Namun

terdapat

baca/tulis menggunakan kepala baca atau tulis

yang

disebut

head,

merupakan

kecenderungan

komparan pengkonduksi (conducting coil).

untuk menggunakan split cache, terutama

Desain fisiknya, head bersifat stasioner

pada mesin – mesin superscalar seperti

sedangkan piringan disk berputar sesuai

Pentium dan PowerPC yang menekankan

kontrolnya.

pada paralel proses dan perkiraan –

Layout data pada disk diperlihatkan

perkiraan eksekusi yang akan terjadi.

pada gambar 5.1 dan gambar 5.2. Terdapat

Kelebihan

adalah

dua metode layout data pada disk, yaitu

mengurangi persaingan antara prosesor

constant angular velocity dan multiple

instruksi

untuk

zoned recording. Disk diorganisasi dalam

mendapatkan cache, yang mana hal ini

bentuk cincin – cincin konsentris yang

sangat utama bagi perancangan prosesor –

disebut track. Tiap track pada disk

prosesor pipelining.

dipisahkan oleh gap. Fungsi gap untuk

utama

dan

split

unit

cache

eksekusi

BAB 5 PERALATAN PENYIMPANAN

mencegah atau mengurangi kesalahan pembacaan

maupun

penulisan

yang

disebabkan melesetnya head atau karena interferensi medan magnet.

Kebutuhan akan memori utama

Sejumlah bit yang sama akan

saja tidak mencukupi maka diperlukan

menempati track – track yang tersedia.

peralatan tambahan untuk menyimpan data

Semakin ke dalam disk maka kerapatan

yang lebih besar dan dapat dibawa

(density) disk akan bertambah besar. Data

kemana-mana. Tetapi dengan semakin Dosen : Nahot Frastian, S. Kom.

35


36

dikirim ke memori ini dalam bentuk blok, umumnya blok lebih kecil kapasitasnya daripada track. Blok – blok data disimpan dalam disk yang berukuran blok, yang disebut sector. Sehingga track biasanya terisi beberapa sector, umumnya 10 hingga 100 sector tiap tracknya.

Gambar 5.3 diatas menggambarkan pemformatan data pada disk. Field ID merupakan header data yang digunakan

Bagaimana

mekanisme

membacaan maupun penulisan pada disk ? Head harus bisa mengidentifikasi titik awal atau posisi – posisi sector maupun

disk drive menemukan letak sector dan tracknya. Byte SYNCH adalah pola bit yang menandakan awal field data.

track. Caranya data yang disimpan akan diberi

header

data

tambahan

yang

menginformasikan letak sector dan track suatu data. Tambahan header data ini hanya digunakan oleh sistem disk drive saja tanpa bisa diakses oleh pengguna.

Karakteristik Magnetik Disk Saat ini sesuai kekhususan penggunaan telah beredar berbagai macam magnetik disk.

Tabel

5.1

menyajikan

daftar

katakteristik utama dari berbagai jenis disk. Tabel 5.1 Karakteristik magnetik disk Karakteri stik

Macam

Gerakan

1. Fixed head (satu per track) 2.

head

Movable head (satu per surface)

Portabilit

1.

as disk

Removable disk

Sides

1. Single-sided 2. Double-sided

Platters

1. Single-platter 2. Multiple-

Nonremovable

disk

2.

platter Mekanis

1. Contact (floppy) 2. Fixed gap

me head

3.

Aerodynamic

(Winchester)


gap


Berdasarkan gerakan head, terdapat dua macam jenis yaitu head tetap (fixed

dengan multiple platters tersaji dalam gambar 5.5.

head) dan head bergerak (movable head)

Terakhir,

mekanisme

head

seperti terlihat pada gambar 5.4. Pada head

membagi disk menjadi tiga macam, yaitu

tetap setiap track memiliki kepala head

head yang menyentuh disk (contact)

sendiri, sedangkan pada head bergerak,

seperti pada floppy disk, head yang

satu

untuk

mempunyai celah utara tetap maupun yang

beberapa track dalam satu muka disk.

tidak tetap tergantung medan magnetnya.

Mekanisme dalam head bergerak adalah

Celah atau jarak head dengan disk

lengan head bergerak menuju track yang

tergantung kepadatan datanya, semakin

diinginkan berdasarkan perintah dari disk

padat datanya dibutuhkan jarak head yang

drive-nya.

semakin dekat, namun semakin dekat head

kepala

head

digunakan

maka faktor resikonya semakin besar, yaitu terjadinya kesalahan baca. Teknologi Winchester

dari

IBM

mengantisipasi

masalah celah head diatas dengan model head

aerodinamik.

Head

berbentuk

lembaran timah yang berada dipermukaan disk Karakteristik

disk

berdasar

portabilitasnya dibagi menjadi disk yang

apabila

perputaran

tidak disk

bergerak, maka

disk

seiring akan

mengangkat headnya. Istilah Winchester dikenalkan IBM

tetap (non-removable disk) dan disk yang disk).

pada model disk 3340-nya. Model ini

Keuntungan disk yang dapat dipindah atau

merupakan removable disk pack dengan

diganti – ganti adalah tidak terbatas

head yang dibungkus di dalam pack.

dengan kapasitas disk dan lebih fleksibel.

Sekarang istilah Winchester digunakan

dapat

dipindah

(removable

Karakteristik lainnya berdasar sides

oleh sembarang disk drive yang dibungkus

atau muka sisinya adalah satu sisi disk

pack

(single sides) dan dua muka disk (double

aerodinamis.

sides). Kemudian berdasarkan jumlah piringannya (platters), dibagi menjadi satu piringan (single platter) dan banyak piringan (multiple platter). Gambar disk Dosen : Nahot Frastian, S. Kom.

dan

memakai

rancangan

head

37


pribadi maka diperlukan media untuk mendistribusikan

software

maupun

pertukaran data. Solusinya ditemukannya disket atau floppy disk oleh IBM. Karakteristik disket adalah head menyentuh permukaan disk saat membaca ataupun menulis. Hal ini menyebabkan disket tidak tahan lama dan sering rusak. Untuk mengurangi kerusakan atau aus pada disket, dibuat mekanisme penarikan head dan menghentikan rotasi disk ketika head tidak melakukan operasi baca dan Disk

drive

beroperasi

dengan

kecepatan konstan. Untuk dapat membaca dan menulis, head harus berada pada track

tulis. Namun akibatnya waktu akses disket cukup lama. Gambar 5.6. memperlihatkan bentuk floppy disk.

yang diinginkan dan pada awal sectornya. Diperlukan waktu untuk mencapai track yang diinginkan, waktu yang diperlukan disebut aebagai seek time. Apabila track sudah didapatkan maka diperlukan waktu sampai sector yang bersangkutan berputar sesuai dengan headnya, yang disebut rotational latency. Jumlah seek time dan rotational latency disebut dengan access time. Dengan kata lain, access time adalah

Paramet LD

waktu yang diperlukan disk untuk berada

er

pada posisi siap membaca atau menulis.

Ukuran

Berikutnya akan dijelaskan memori

(inchies

eksternal yang termasuk magnetik disk,

)

yaitu floppy disk (disket), harddisk model

Kapasit

IDE dan harddisk model SCSI.

as

Floppy Disk (Disket)

(byte)

Dengan berkembangnya komputer Dosen : Nahot Frastian, S. Kom.

Tracks

HD

LD

HD

5,25”

5,25”

3,5”

3,5”

5,25

5,25

3,5

3,5

360K

1,2M

40

80

720 K 80

1,44M

80

38


Sectors/ track Heads

39

pada tengah tahun 1980. Teknologi saat itu 9

15

9

18

2

2

2

2

300

500

300

300

IDE

hanya

mampu

menangani

disk

berkapasitas maksimal 528 MB dan mengontrol 2 disk.

Rotasi/ min

Seiring berkembang

Data rate

250

500

250

500

kebutuhan teknologi

memori,

yang

mampu

menangani disk berkapasitas besar. IDE berkembang menjadi EIDE (Extended

(kbps) flexib flexibl

Tipe

le Ada

e dua

Integrated Drive Electronics) yang mampu rigid

ukuran

rigid

disket

yang

menangani harddisk lebih dari 528 MB dan

mendukung

pengalamatan

LBA

tersedia, yaitu 5,25 inchi dan 3,5 inchi

(Logical Block Addressing), yaitu metode

dengan masing – masing memiliki versi

pangalamatan yang hanya memberi nomer

low density (LD) dan high density (HD).

pada sektor – sektor mulai dari 0 hingga

Disket 5,25 inchi sudah tidak popular

maksimal

karena bentuknya yang besar, kapasitas

mengharuskan

lebih kecil dan selubung pembungkusnya

mengkonversi alamat – alamat LBA

tidak kuat. Perhatikan karakteristik model

menjadi alamat head, sektor dan silinder.

disket yang beredar saat ini pada tabel 5.2.

Peningkatan

224-1.

kecepatan mampu

IDE Disk (Harddisk) Saat IBM menggembangkan PC

Metode

pengontrol

kinerja tranfer

mengontrol

mampu

lainnya

yang 4

ini

lebih disk,

adalah tinggi, mampu

mengontrol drive CD-ROM.

XT, menggunakan sebuah hardisk Seagate 10

MB

untuk

menyimpan

program

SCSI Disk (Harddisk) Disk

maupun data. Harddisk ini memiliki 4

SCSI

(Small

Computer

head, 306 silinder dan 17 sektor per track,

System Interface) mirip dengan IDE dalam

dicontrol oleh pengontrol disk Xebec pada

hal

sebuah kartu plug-in.

Perbedaannya pada piranti antarmukanya

Teknologi yang berkembang pesat menjadikan

pengontrol

disk

yang

organisasi

yang mampu mentransfer data dalam kecepatan tinggi. Versi disk SCSI terlihat

sebelumnya terpisah menjadi satu paket

pada tabel 5.3.

terintegrasi, diawali dengan teknologi

Karena

drive IDE (Integrated Drive Electronics) Dosen : Nahot Frastian, S. Kom.

pengalamatannya.

kecepatan

transfernya

tinggi, disk ini merupakan standar bagi


komputer UNIX dari Sun Microsystem, HP,

SGI,

Machintos,

Intel

40

konsep akses paralel pada disk.

terutama

RAID

(Redundancy

Array

of

komputer – komputer server jaringan, dan

Independent Disk) merupakan organisasi

vendor – vendor lainnya.

disk memori yang mampu menangani

SCSI sebenarnya lebih dari sekedar

beberapa disk dengan sistem akses paralel

piranti antarmuka harddisk. SCSI adalah

dan

sebuah bus karena SCSI mampu sebagai

meningkatkan reliabilitas. Karena kerja

pengontrol hingga 7 peralatan seperti:

paralel inilah dihasilkan resultan kecepatan

harddisk, CD ROM, rekorder CD, scanner

disk yang lebih cepat. Teknologi database

dan peralatan lainnya. Masing – masing

sangatlah penting dalam model disk ini

peralatan memiliki ID unik sebagai media

karena

pengenalan oleh SCSI.

mendistribusikan data pada sejumlah disk

Tabel

5.3

Versi

disk

SCSI

dan

redudansi

ditambahkan

pengontrol

juga

disk

membacaan

untuk

harus

kembali.

Karakteristik umum disk RAID : RAID adalah sekumpulan disk drive

Data Bus

Nama

MB/det

bits

MHz

SCSI-1

8

5

5

Fast SCSI

8

10

10

16

10

20

Wide

Fast

SCSI

disk. Data didistribusikan ke drive fisik array. Kapasitas redudant disk digunakan untuk menyimpan informasi paritas, yang

Ultra SCSI Wide

yang dianggap sebagai sistem tunggal

Ultra

SCSI

8

20

20

16

20

40

menjamin recoveribility data ketika terjadi masalah atau kegagalan disk. Jadi RAID merupakan salah satu

Ultra-2 SCSI Wide Ultra-2 SCSI

8

40

40

16

40

80

jawaban masalah kesenjangan kecepatan disk memori dengan CPU dengan cara menggantikan disk berkapasitas besar dengan sejumlah disk – disk berkapasitas kecil dan mendistribusikan data pada disk

5.2 RAID Telah dijelaskan diawal bahwa masalah utama sistem memori adalah mengimbangi Beberapa

laju teknologi

kecepatan

CPU.

dicoba

dan

dikembangkan, diantaranya menggunakan Dosen : Nahot Frastian, S. Kom.

– disk tersebut sedemikian rupa sehingga nantinya dapat dibaca kembali.


RAID tingkat 0

Terdapat back-up data, yaitu dalam disk

Sebenarnya bukan RAID karena

mirror-nya. RAID – 1 mempunyai peningkatan

tidak menggunakan redundansi dalam meningkatkan

kinerjanya.

Data

kinerja sekitar dua kali lipat dibandingkan

didistribusikan pada seluruh disk secara

RAID – 0 pada operasi baca, namun untuk

array merupakan keuntungan daripada

operasi tulis tidak secara signifikan terjadi

menggunakan satu disk berkapasitas besar.

peningkatan.

Cocok

digunakan

untuk

Sejalan perkembangan RAID – 0

menangani data yang sering mengalami

menjadi model data strip pada disk dengan

kegagalan dalam proses pembacaan. RAID

suatu management tertentu hingga data

– 1 masih bekerja berdasarkan sektor –

sistem data dianggap tersimpan pada suatu

sektornya.

disk logik. Mekanisme tranfer data dalam satu sektor sekaligus sehingga hanya baik

RAID tingkat 2 RAID – 2 mengganakan teknik

untuk menangani tranfer data besar.

akses paralel untuk semua disk. Dalam proses RAID tingkat 1 Pada diperoleh

RAID dengan

–

seluruh

disk

berpartisipasi dan mengeksekusi setiap 1,

cara

redundansi menduplikasi

seluruh data pada disk mirror-nya. Seperti halnya RAID – 0, pada tingkat 1 juga menggunakan

operasinya,

teknologi

stripping,

perbedaannya adalah dalam tingkat 1 setiap strip logik dipetakkan ke dua disk yang secara logika terpisah sehingga setiap disk pada array akan memiliki mirror disk

permintaan sehingga terdapat mekanisme sinkronisasi perputaran disk dan headnya. Teknologi stripping juga digunakan dalam tingkat ini, hanya stripnya berukuran kecil, sering kali dalam ukuran word atau byte. Koreksi kesalahan menggunakan sistem bit paritas dengan kode Hamming. Cocok digunakan untuk menangani sistem yang kerap mengalami kesalahan disk.

yang berisi data sama. Hal ini menjadikan RAID – 1 mahal. Keuntungan RAID – 1:

RAID tingkat 3

Permintaan pembacaan dapat dilayani

Diorganisasikan

mirip

dengan

oleh salah satu disk karena terdapat dua

RAID – 2, perbedaannya pada RAID – 3

disk berisi data sama, tergantung waktu

hanya

akses yang tercepat.

tunggal, tidak tergantung jumlah array

Permintaan penyimpanan atau penulisan

disknya. Bit paritas dikomputasikan untuk

dilakukan pada 2 disk secara paralel.

setiap data word dan ditulis pada disk


membutuhkan

disk

redudant

41


paritas khusus. Saat terjadi kegagalan

paritas yang terpisah akan memperlambat

drive, data disusun kembali dari sisa data

kinerjanya.

yang masih baik dan dari informasi paritasnya. RAID – 3 menggunakan akses paralel dengan data didistribusikan dalam bentuk strip – strip kecil. Kinerjanya menghasilkan transfer berkecepatan tinggi, namun hanya dapat mengeksekusi sebuah permintaan

I/O

saja

sehingga

kalau

digunakan pada lingkungan transaksi data tinggi terjadi penurunan kinerja.

RAID – 4 menggunakan teknik yang independen untuk setiap

disknya sehingga permintaan baca atau tulis dilayani secara paralel. RAID ini cocok untuk menangani sistem dengan kelajuan tranfer data yang tinggi. Tidak kmemerlukan sinkronisasi disk karena setiap

disknya

beroperasi

Mempunyai –

RAID

4

kemiripan

dalam

dengan

organisasinya,

perbedaannya adalah strip – strip paritas didistribusikan pada seluruh disk. Untuk keamanan, strip paritas suatu disk disimpan pada disk lainnya. RAID – 4 merupakan perbaikan dari RAID – 4 dalam hal peningkatan kinerjanya. Disk ini biasanya digunakan dalam server jaringan.

RAID tingkat 4

akses

RAID tingkat 5

secara

RAID tingkat 6 Merupakan terbaru.

teknologi

Menggunakan

RAID metode

penghitungan dua paritas untuk alasan keakuratan dan antisipasi terhadap koreksi kesalahan. Seperti halnya RAID – 5, paritas tersimpan pada disk lainnya. Memiliki kecepatan transfer yang tinggi.

independen. Stripping data dalam ukuran 5.3 Optical Disk

yang besar.

Pada tahun 1980, Philips dan Sony

Strip paritas bit per bit dihitung ke seluruh strip yang berkaitan pada setiap disk data. Paritas disimpan pada disk paritas khusus. Saat operasi penulisan, array management software tidak hanya meng-update data tetapi juga paritas yang terkait.

Keuntungannya

dengan

disk

paritas yang khusus menjadikan keamanan data lebih terjamin, namun dengan disk

mengembangkan CD (Compact Disk). Detail teknis produk ini dipublikasikan dalam international standard resmi pada tahun 1983 yang populer disebut red book. CD merupakan disk yang tidak dapat dihapus,

menyimpan

memori

kurang lebih 60 menit informasi audio pada salah satu sisinya. Keberhasilan secara


mampu

komersial

CD

yang

mampu

42


43

menyimpan data dalam jumlah yang besar,

populer saat ini karena masih relatif

menjadikannya media penyimpan yang

mahal.

fleksibel digunakan di berbagai peralatan

DVD

Digital Vesatile Disk. Salah satu

seperti komputer, kamera video, MP3

jenis CD yang memiliki pit data

player, dan lain-lain.

lebih kecil, spiral data yang lebih

Sejak dipublikasikan sampai dengan

rapat sehingga kapasitasnya sangat

saat ini, terdapat bermacam-macam

besar, bisa mencapai 4,7GB untuk

variasi sesuai dengan penggunaan dan

sisi

teknologinya. Berikut tabel diantara

tunggal.Laser optis yang digunakan

produk-produk optical disk : Tabel 5.4

adalah laser merah yang berukuran

Produk – produk opitical disk

lebih kecil dari CD biasa. Kualitas

tunggal

dan

berlapis

yang dihasilkan juga lebih baik dari CD

Compact Disk. Suatu disk yang tidak dapat

dihapus

yang

CD model lain.

menyimpan

informasi audio yang telah didigitasi. Sistem standar menggunakan disk 12 cm yang dapat merekam lebih dari 60 menit waktu putar tanpa terhenti. CD - Compact Disk Read-Only Memory. ROM Disk yang tidak dapat dihapus untuk menyimpan data komputer. Sistem standar menggunakan disk 12 cm

CD ROM (Compact

CD – Compact R

Recordables.

khusus, biasanya untuk master CD dan photo CD. Lapisan reflektif terbuat dari emas sehingga berwarna kuning. Kapasitas sama dengan CD lainnya.

RW

Read

Only

diaplikasikan sebagai media penyimpan data komputer. Dikenalkan pertama kali oleh Phillips dan Sony tahun 1984 dalam publikasinya, yang dikenal dengan Yellow Book. Perbedaan

utama

dengan

CD

adalah CD ROM player lebih kasar dan Disk

Merupakan CD untuk penggunaan

CD – Digital

–

Memory). Merupakan generasi CD yang

yang dapat menampung lebih dari 550 Mbyte.

Disk

memiliki perangkat pengoreksi kesalahan, untuk menjamin keakuratan tranfer data ke komputer. Secara fisik keduanya dibuat dengan cara yang sama, yaitu terbuat dari resin,

contohnya

polycarbonate,

dan

dilapisi dengan permukaan yang sangat reflektif seperti aluminium.

Video

Rewritables.

Merupakan generasi CD yang dapat ditulis berulang kali namun belum


Penulisan dengan cara membuat lubang mikroskopik sebagai representasi


data dengan laser berintensitas tinggi.

keseluruhan lebih lambat dibandingkan

Pembacaan

menggunakan

laser

metode CAV. Layout disk CLV terlihat

berintensitas

rendah

untuk

pada gambar 5.7.

menterjemahkan lubang mikroskopik ke dalam bentuk data yang dapat dikenali komputer.

Saat

mengenai

lubang

miskrokopik, intensitas sinar laser akan berubah – ubah. Perubahan intensitas ini dideteksi oleh fotosensor dan dikonversi dalam bentuk sinyal digital. Karena disk berbentuk lingkaran, terdapat masalah dalam mekanisme baca dan tulis, yaitu masalah kecepatan. Saat disk membaca data dibagian dekat pusat

Data

pada

CD-ROM

disk diperlukan putaran rendah karena

diorganisasikan sebagai sebuah rangkaian

padatnya

sedangkan

blok-blok. Formasi blok yang umum

apabila data berada di bagian luar disk

ditunjukkan pada gambar 5.8. Format ini

diperlukan kecepatan yang lebih tinggi.

terdiri dari field-field sebagai berikut :

informasi

data,

Ada beberapa metode mengatasai masalah

Sync : Field sync mengidentifikasikan

kecepatan ini, diantaranya dengan sistem

awal sebuah blok. Field ini terdiri dari

constant angular velocity (CAV), yaitu bit

sebuah byte yang seluruhnya nol, 10 byte

– bit informasi direkam dengan kerapatan

yang seluruhnya satu, dan sebuah byte

yang

akhir yang seluruhnya nol.

bervariasi

sehingga

didapatkan

putaran disk yang sama. Metode ini biasa diterapkan

dalam

kelemahannya

disk

adalah

magnetik,

kapasitas

disk

Header : Header terdiri dari alamat blok dan byte mode. Mode nol menandakan suatu field data blanko; mode satu

menjadi berkurang. Metode lain, yang

menandakan

biasa diterapkan pada disk optik adalah

correcting dan 2048 byte data; mode dua

constant linier velocity (CLV), yaitu dalam

menandakan 2336 byte data pengguna

mengantisipasi kerapatan data pada disk

tanpa kode error-correcting.

dengan menyesuaikan kecepatan putaran

Data : Data pengguna

disk yang dikontrol oleh disk drive-nya.

Auxiliary : Data pengguna tambahan

Keuntungannya

adalah

besar,

waktu

namun

kapasitas akses


penggunaan

kode

error-

disk

dalam mode dua. Pada mode satu, data ini

secara

merupakan kode error-correcting 288 byte.

44


Untuk dapat digunakan diberbagai

dilapisi emas sebagai media refleksinya.

sistem operasi, perlu adanya sistem file CD-ROM

yang

standar.

Permukaan reflektif pada lapisan

Diadakan

emas tidak memiliki depresi atau lekukan

pertemuan antar produsen CD untuk

– lekukan fisik seperti halnya pada lapisan

membahas standar ini di High Sierras

aluminium sehingga harus dibuat tiruan

(perbatasan California – Nevada) sehingga

lekukan antara pit dan land-nya. Caranya

standar sistem file CD-ROM dikenal

dengan menambahkan lapisan pewarna di

dengan sebutan High Sierra (IS 9660).

antara pilikarbonat dan lapisan emas. Jenis

Standar ini meliputi 3 level. Level 1

pewarna yang sering digunakan adalah

diantaranya berisi :

cyanine

Nama – nama file maksimum 8

yang

pthalocynine

berwarna yang

hijau

berwarna

dan

oranye

karakter, yang secara opsional diikuti

kekuning-kuningan. Pewarna ini sama

dengan

seperti

nama

ekstensi

maksimal

3

yang

digunakan

dalam

film

karakter. (Menyesuaikan sistem operasi

fotografi sehingga menjadikan Kodak dan

MS-DOS. Untuk level 2 mencapai 32

Fuji produsen utama CD-R.

karakter.

Sebelum

digunakan

pewarna

Nama – nama file hanya dapat memuat

bersifat transparan sehingga sinar laser

huruf – huruf besar, digit, dan karakter

berdaya tinggi dapat menembus sampai ke

tambahan tertentu saja.

lapisan emas saat proses penulisan. Saat

Direktori dapat dibuat hingga mencapai 8 tingkat tanpa memuat karakter ekstensi.

sinar laser mengenai titik pewarna, sinar ini memanaskannya sehingga pewarna terurai

melepaskan

ikatan

kimianya

membentuk suatu noda. Noda – noda inilah sebagai representasi data yang nantinya dapat dikenali oleh foto-detektor apabila disinari dengan laser berdaya rendah saat proses pembacaan. CD – R

Seperti halnya jenis CD lainnya,

(Compact Secara

fisik

Disk

CD-R

Recordables)

merupakan

CD

CD-R

dipublikasikan

tersendiri

yang

dalam

memuat

buku

spisifikasi

polikarbonat kosong berdiameter 120 mm

teknisnya yang dikenal dengan Orange

sama seperti CD ROM. Perbedaannya

Book. Buku ini dipublikasikan tahun 1989.

adanya alur – alur untuk mengarahkan

Terdapat format pengembangan,

laser saat penulisan. Awalnya CD-R

yaitu ditemukannya seri CD-ROM XA


45


yang memungkinkan penulisan CD-R

digunakan dalam proses pembacaan saja.

secara inkremental sehingga menambah

Saat ini CD-RW belum mampu menggeser

fleksibilitas produk ini. Kenapa hal ini bisa

penggunaan

CD-R

dilakukan, karena sistem ini memiliki

harganya

masih

multitrack dan setiap track memiliki

dibandingkan CD-R, juga karena CD-R

VOTC (volume table of content) tersendiri.

yang tidak dapat dihapus merupakan

Berbeda

backup data terbaik saat ini.

dengan

model

CD-ROM

karena

disamping

relatif

mahal

sebelumnya yang hanya memiliki VOTC DVD

tunggal pada permulaan saja.

(Digital Versatile Disk, awalnya Digital

CD – RW (Compact Disk Rewritables) Jenis CD ini memungkinkan penulisan berulang kali sehingga jenis ini memiliki nilai kompetitif dibandingkan jenis lain. Namun CD-RW belum banyak dipasaran karena

pengembangan kebutuhan

Disk) CD

pasar

Merupakan

untuk

dalam

memenuhi

penyimpanan

memori besar. Desain DVD sama dengan CD biasa, terbuat dari polikarbonat 1,2 mm yang berisi pit dan land, disinari dioda

masih relatif mahal. Karena proses penulisan berulang kali maka secara fisik berbeda dengan CDR. CD-RW tidak menggunakan lapisan pewarna, namun menggunakan logam paduan antara perak, indium, antimon dan

laser dan dibaca oleh foto-detektor. Hal yang baru adalah : Pit – pit lebih kecil (0,4 mikron, atau setengahnya CD biasa) Spiral

lebih

rapat

(0,74

mikron,

sedangkan pada CD biasa 1,6 mikron)

tellurium. CD-RW drive menggunakan laser dalam 3 daya berbeda. Laser berdaya tinggi bertugas melelehkan paduan logam untuk mengubah kondisi stabil kritalin reflektivitas tinggi menjadi kondisi stabil amorf

Video

reflektivitas

rendah

agar

menyerupai sebiah pit. Laser berdaya sedang menjadikan logam paduan meleleh dan berubah menjadi kondisi kristalin alamiah Sedangkan

sebagai laser

representasi berdaya


land. rendah

Menggunakan teknologi laser merah dengan ukuran 0,65 mikron, sedangkan pada CD biasa 0,78 mikron. Hal baru diatas menjadikan DVD lebih besar kapasitasnya, yaitu untuk sisi tunggal dan berlapis tunggal 4,7 GB, sedangkan untuk berlapis ganda ataupun bersisi ganda akan lebih besar lagi. Tranfer data pada DVD drive sekitar 1,4 MB/det, sedangkan CD biasa hanya 150 KB/det. Kecepatan, teknologi

46


laser yang berbeda menimbulkan sedikit

memungkinkan penyimpanan satu byte

masalah

sekali simpan dengan satu bit paritas pada

untuk

kompatibilitas

dengan

teknologi CD maupun CD-ROM. Akan

track

tetapi, saat ini beberapa produsen telah

menggunakan 18 atau 36 track sebagai

mengantisipasi dengan diada laser ganda

penyesuaian terhadap lebar word dalam

ataupun

format digital.

teknologi

lain

yang

memungkinkan saling kompatibel. Saat ini berkembang 4 format DVD, yaitu : Bersisi tunggal dengan lapisan tunggal

sisanya.

Sistem

pita

baru

Seperti pada disk, pita magnetik dibaca dan ditulisi dalam bentuk blok – blok yang bersambungan (kontinyu) yang disebut physical record. Blok – blok

(kapasitas 4,7 GB) Bersisi tunggal dengan lapisan ganda (kapasitas 8,5 GB)

tersebut dipisahkan oleh gap yang disebut inter-record gap. Gambar 5.9 menyajikan

Bersisi ganda dengan lapisan tunggal

format fisik pita magnetik.

(kapasitas 9,4 GB) Bersisi ganda dengan lapisan ganda (kapasitas 17 GB) Piringan berlapis ganda memiliki satu lapisan reflektif pada bagiuan bawah,

Head pita magnetik merupakan

yang ditutup dengan lapisan semireflektif.

perangkat sequential access. Head harus

Lapisan bawah memiliki pit dan land yang

menyesuaikan letak record yang akan

lebih lebar agar akurat dalam pembacaan

dibaca ataupun akan ditulisi. Apabila head

sehingga lapisan bawah berkapasitas lebih

berada di tempat lebih atas dari record

kecil daripada lapisan atasnya. Pada

yang

piringan bersisi ganda dibuat dengan

dimundurkan

melekatkan dua sisi disk.

pembacaan dengan arah maju. Hal ini

diinginkan

maka

dahulu,

pita

baru

perlu

dilakukan

sangat berbeda pada teknologi disk yang menggunakan

5.4 Pita Magnetik Sistem pita magnetik menggunakan teknik pembacaan dan penulisan yang identik dengan sistem disk magnetik. Medium pita magnetik berbentuk track – track paralel, sistem pita lama berjumlah

9

buah

track


sehingga

teknik

direct

access.

Kecepatan putaran pita magnetik adalah rendah sehingga transfer data menjadi lambat, saat ini pita magnetik mulai ditinggalkan digantikan oleh jenis – jenis produk CD.

47


Format data dan panjang data pada

BAB 6

piranti

UNIT MASUKAN DAN

peripheral

sehingga

komponen utama, yaitu : CPU, memori (primer dan sekunder), dan peralatan masukan/keluaran (I/O devices) seperti printer, monitor, keyboard, mouse, dan modem. Beberapa bab sebelumnya telah membahas CPU dan memori, sekarang akan kita jelaskan tentang peralatan atau

Modul I/O merupakan peralatan

lebih perangkat peripheral. Modul I/O tidak hanya sekedar modul penghubung, tetapi sebuah piranti yang berisi logika dalam

melakukan

fungsi

komunikasi

Ada beberapa alasan kenapa piranti – piranti tidak langsung dihubungkan

fungsi utama, yaitu : 1

Sebagai piranti antarmuka ke CPU

dan memori melalui bus sistem. 2

Sebagai piranti antarmuka dengan

peralatan

Bervariasinya metode operasi piranti peripheral, sehingga tidak praktis apabila herus

menangani

berbagai macam sisem operasi piranti peripheral tersebut. Kecepatan

transfer

data

piranti

peripheral umumnya lebih lambat dari pada laju transfer data pada CPU maupun memori. Dosen : Nahot Frastian, S. Kom.

peripheral

lainnya

dengan

menggunakan link data tertentu. Sistem

Masukan

&

Keluaran

Komputer Bagaimana menjalankan

modul tugasnya,

I/O

dapat yaitu

menjembatani CPU dan memori dengan dunia luar merupakan hal yang terpenting untuk kita ketahui. Inti mempelajari sistem I/O suatu komputer adalah mengetahui

gambar 6.1 yang menyajikan model generik modul I/O.

dengan bus sistem komputer, yaitu :

komputer

untuk

fungsi dan struktur modul I/O. Perhatikan

antara peripheral dan bus komputer.

sistem

modul

diatas, modul I/O memiliki dua buah

antarmuka (interface) bagi sistem bus atau switch sentral dan mengontrol satu atau

perlu

menselaraskannya. Dari beberapa alasan

6.1

modul I/O pada bab ini.

berbeda

dengan CPU,

KELUARAN Sistem komputer memiliki tiga

seringkali

48


6.1.1 Fungsi Modul I/O

mengatur

sistem

secara

49

keseluruhan.

Modul I/O adalah suatu komponen

Contoh kontrol pemindahan data dari

dalam sistem komputer yang bertanggung

peripheral ke CPU melalui sebuah modul

jawab atas pengontrolan sebuah perangkat

I/O dapat meliputi langkah – langkah

luar atau lebih dan bertanggung jawab pula

berikut ini :

dalam pertukaran data antara perangkat

1.

luar

tersebut

dengan

memori

utama

ataupun dengan register – register CPU.

perangkat dari CPU ke modul I/O. 2.

Dalam mewujudkan hal ini, diperlukan antarmuka internal dengan komputer (CPU

Permintaan dan pemeriksaan status

Modul I/O memberi jawaban atas permintaan CPU.

3.

Apabila perangkat eksternal telah siap

dan memori utama) dan antarmuka dengan

untuk transfer data, maka CPU akan

perangkat eksternalnya untuk menjalankan

mengirimkan perintah ke modul I/O.

fungsi – fungsi pengontrolan.

Fungsi

4.

Modul I/O akan menerima paket data

dalam menjalankan tugas bagi modul I/O

dengan

dapat dibagi menjadi beberapa katagori,

peripheral.

yaitu:

5.

panjang

tertentu

dari

Selanjutnya data dikirim ke CPU

Kontrol dan pewaktuan.

setelah diadakan sinkronisasi panjang

Komunikasi CPU.

data dan

Komunikasi perangkat eksternal.

kecepatan

transfer

oleh

modul

I/O

Pem-buffer-an data.

sehingga paket – paket data dapat diterima

Deteksi kesalahan.

CPU dengan baik.

Fungsi kontrol dan pewaktuan

Transfer data tidak akan lepas dari

(control & timing) merupakan hal yang

penggunaan sistem bus, maka interaksi

penting

kerja

CPU dan modul I/O akan melibatkan

masing – masing komponen penyusun

kontrol dan pewaktuan sebuah arbitrasi

komputer. Dalam sekali waktu CPU

bus atau lebih. Adapun fungsi komunikasi

berkomunikasi dengan satu atau lebih

antara CPU dan modul I/O meliputi proses

perangkat dengan pola tidak menentu dan

– proses berikut :

untuk

mensinkronkan

kecepatan transfer komunikasi data yang

Command Decoding, yaitu modul I/O

beragam, baik dengan perangkat internal

menerima perintah – perintah dari CPU

seperti register – register, memori utama,

yang dikirimkan sebagai sinyal bagi bus

memori sekunder, perangkat peripheral.

kontrol. Misalnya, sebuah modul I/O untuk

Proses tersebut bisa berjalan apabila ada

disk dapat menerima perintah: Read

fungsi

sector, Scan record ID, Format disk.

kontrol

dan

pewaktuan


yang


Data, pertukaran data antara CPU dan modul I/O melalui bus data. Status kondisi

Reporting, status

peripheral lebih lambat dari kecepatan CPU maupun media penyimpan.

yaitu

modul

50

pelaporan

I/O

Fungsi

terakhir

Apabila

adalah

deteksi

maupun

kesalahan.

perangkat peripheral, umumnya berupa

peripheral

status kondisi Busy atau Ready. Juga status

proses tidak dapat dijalankan, maka modul

bermacam – macam kondisi kesalahan

I/O akan melaporkan kesalahan tersebut.

(error).

Misal informasi kesalahan pada peripheral

terdapat

pada

perangkat

masalah

sehingga

Address Recognition, bahwa peralatan

printer seperti: kertas tergulung, pinta

atau komponen penyusun komputer dapat

habis, kertas habis, dan lain – lain. Teknik

dihubungi atau dipanggil maka harus

yang umum untuk deteksi kesalahan

memiliki alamat yang unik, begitu pula

adalah penggunaan bit paritas.

pada perangkat peripheral, sehingga setiap modul I/O harus mengetahui alamat

Terdapat berbagai macam modul I/O

peripheral yang dikontrolnya. Pada

sisi

modul

I/O

ke

6.1.2 Struktur Modul I/O

perangkat

peripheral juga terdapat komunikasi yang meliputi komunikasi data, kontrol maupun

seiring

perkembangan

sendiri,

contoh

yang

komputer

itu

sederhana

dan

fleksibel adalah Intel 8255A yang sering disebut PPI (Programmable Peripheral

status. Perhatikan gambar 6.2 berikut.

Interface). Bagaimanapun kompleksitas suatu modul I/O, terdapat kemiripan struktur, seperti terlihat pada gambar 6.3.

Fungsi

selanjutnya

adalah

buffering. Tujuan utama buffering adalah mendapatkan

penyesuaian

data

sehubungan perbedaan laju transfer data

Antarmuka modul I/O ke CPU melalui bus

dari

dengan

sistem komputer terdapat tiga saluran,

CPU.

yaitu saluran data, saluran alamat dan

Umumnya laju transfer data dari perangkat

saluran kontrol. Bagian terpenting adalah

perangkat

kecepatan

peripheral

pengolahan

pada



blok logika I/O yang berhubungan dengan

sebuah alamat bagi modul I/O dan

semua peralatan antarmuka peripheral,

perangkat

terdapat fungsi pengaturan dan switching

terspesifikasi secara khusus dan sebuah

pada blok ini.

perintah

peripheralnya

I/O

yang

sehingga

akan

dilakukan.

Terdapat empat klasifikasi perintah I/O, 6.2 Teknik Masukan/Keluaran

yaitu:

Terdapat tiga buah teknik dalam operasi

I/O,

yaitu:

I/O

terprogram,

interrupt – driven I/O, dan DMA (Direct Memory Access). Ketiganya memiliki keunggulan maupun kelemahan, yang penggunaannya disesuaikan sesuai unjuk kerja masing – masing teknik.

dipertukarkan antara CPU dan modul I/O. program

yang

memberikan operasi I/O kepada CPU secara langsung, seperti pemindahan data, pengiriman perintah baca maupun tulis,

Kelemahan teknik ini adalah CPU akan menunggu sampai operasi I/O selesai modul

I/O

memberitahukan

tugas

yangdiperintahkan padanya. 2 Perintah test. Perintah ini digunakan CPU untuk menguji berbagai kondisi

dalam keadaan aktif dan siap digunakan, juga untuk mengetahui operasi – operasi I/O

yang

dijalankan

serta

mendeteksikesalahannya. 3 Perintah read. Perintah pada modul I/O untuk

mengambil

suatu

paket

data

kemudian menaruh dalam bufferinternal.

dan monitoring perangkat.

dilakukan

dan

perlu mengetahui perangkat peripheralnya

Pada I/O terprogram, data saling

mengeksekusi

untuk mengaktivasi perangkat peripheral

status modul I/O dan peripheralnya. CPU

6.2.1 I/O Terprogram

CPU

1 Perintah control. Perintah ini digunkan

sehingga

akan

membuang waktu, apalagi CPU lebih cepat proses operasinya. Dalam teknik ini, modul I/O tidak dapat melakukan interupsi kepada CPU terhadap proses – proses yang diinteruksikan padanya. Seluruh proses merupakan tanggung jawab CPU sampai operasi lengkap dilaksanakan. Untuk melaksanakan perintah – perintah I/O, CPU akan mengeluarkan

Proses selanjutnya paket data dikirim melalui

bus

sinkronisasi

data

setelah

datamaupun

terjadi kecepatan

transfernya. 4 Perintah write. Perintah ini kebalikan dari read. CPU memerintahkan modul I/O untuk mengambil data daribus data untuk diberikan pada perangkat peripheral tujuan data tersebut. Dalam

teknik

I/O

terprogram,

terdapat dua macam inplementasi perintah I/O yang tertuang dalam instruksi I/O, yaitu: memory-mapped I/O dan isolated


51


I/O.

menjalankan Dalam

memory-mapped

terdapat

ruang

tunggal

memori

dan

perangkat

I/O,

instruksi

yang diberikan

padanya akan melakukan interupsi pada

untuk

lokasi

I/O.

CPU

Dalam teknik ini kendali perintah

memperlakukan register status dan register

masih menjadi tanggung jawab CPU, baik

data modul I/O sebagai lokasi memori dan

pengambilan

menggunakan instruksi mesin yang sama

maupun pelaksanaan isi perintah tersebut.

untuk mengakses baik memori maupun

Terdapat selangkah kemajuan dari teknik

perangkat

sebelumnya,

I/O. Konskuensinya

diperlukan

saluran

adalah

tunggal

CPU bahwa tugasnya telah selesai.

perintah

yaitu

dari

CPU

memori

melakukan

untuk

multitasking beberapa perintah sekaligus

pembacaan dan saluran tunggal untuk

sehingga tidak ada waktu tunggu bagi

penulisan. Keuntungan memory-mapped

CPU.

I/O adalah efisien dalam pemrograman,

Cara kerja teknik interupsi di sisi

namun memakan banyak ruang memori

modul I/O adalah modul I/O menerima

alamat.

perintah, misal read. Kemudian modul I/O Dalam

teknik

I/O,

melaksanakan perintah pembacaan dari

dilakukan pemisahan ruang pengalamatan

peripheral dan meletakkan paket data ke

bagi memori dan ruang pengalamatan bagi

register data modul I/O, selanjutnya modul

I/O. Dengan teknik ini diperlukan bus

mengeluarkan sinyal interupsi ke CPU

yang

dilengkapi

isolated

dengan

saluran

melalui saluran kontrol. Kemudian modul

penulisan

memori

menunggu datanya diminta CPU. Saat

perintah

output.

permintaan terjadi, modul meletakkan data

Keuntungan isolated I/O adalah sedikitnya

pada bus data dan modul siap menerima

instruksi I/O.

perintah selanjutnya. Pengolahan interupsi

pembacaan ditambah

dan saluran

saat perangkat I/O telah menyelesaikan 6.2.2 Interrupt – Driven I/O

sebuah operasi I/O adalah sebagai berikut :

Teknik interrupt – driven I/O memungkinkan proses tidak membuang – buang waktu. Prosesnya adalah CPU mengeluarkan perintah I/O pada modul I/O, bersamaan perintah I/O dijalankan modul I/O maka CPU akan melakukan eksekusi perintah – perintah lainnya. Apabila

modul

I/O

telah


selesai

1 Perangkat

I/O

akan

mengirimkan

sinyal interupsi ke CPU. 2 CPU

menyelesaikan

operasi

yang

sedang dijalankannya kemudian merespon interupsi. 3 CPU memeriksa interupsi tersebut, kalau valid maka CPU akan mengirimkan sinyal acknowledgment ke perangkat I/O

52


untuk menghentikan interupsinya.

Arbitrasi bus.

4. CPU mempersiapkan pengontrolan

Teknik

yang paling

sederhana

transfer ke routine interupsi. Hal yang

adalah menggunakan saluran interupsi

dilakukan adalah menyimpan informasi

berjumlah

yang

melanjutkan

Lines) antara CPU dan modul – modul I/O.

operasi yang tadi dijalankan sebelum

Namun tidak praktis untuk menggunakan

adanya

sejumlah saluran bus atau pin CPU ke

diperlukan

untuk

interupsi.

Informasi

yang

banyak

(Multiple

Interrupt

seluruh saluran interupsi modul – modul

diperlukan berupa: a. Status prosesor, berisi register

I/O.

yang dipanggil PSW (program status word).

Alternatif

lainnya

adalah

menggunakan software poll. Prosesnya, b. Lokasi intruksi berikutnya yang

akan dieksekusi. kemudian

Informasi tersebut

disimpan

dalam

stack

apabila CPU mengetahui adanya sebuah interupsi, maka CPU akan menuju ke routine layanan interupsi yang tugasnya

pengontrol sistem.

melakukan poll seluruh modul I/O untuk

4

menentukan

Kemudian CPU akan menyimpan PC

(program

counter)

eksekusi

modul

yang

melakukan

sebelum

interupsi. Kerugian software poll adalah

interupsi ke stack pengontrol bersama

memerlukan waktu yang lama karena

informasi

harus mengidentifikasi seluruh modul

PSW.

Selanjutnya

mempersiapkan PC untuk penanganan

untuk

interupsi.

melakukan interupsi.

5 Selanjutnya CPU memproses interupsi

mengetahui

modul

I/O

yang

Teknik yang lebih efisien adalah

sempai selesai.

daisy chain, yang menggunakan hardware

6 Apabilapengolahan interupsi selasai,

poll. Seluruh modul I/O tersambung dalam

CPU akan memanggil kembali informasi

saluran interupsi CPU secara melingkar

yang telah disimpan pada stack pengontrol

(chain). Apabila ada permintaan interupsi,

untuk

maka CPU akan menjalankan sinyal

meneruskan

operasi

sebelum

interupsi.

acknowledge yang berjalan pada saluran

Terdapat bermacam teknik yang digunakan

CPU

dalam

menangani

interupsi sampai menjumpai modul I/O yang mengirimkan interupsi.

program interupsi ini, diantaranya :

Teknik berikutnya adalah arbitrasi

Multiple Interrupt Lines.

bus. Dalam metode ini, pertama – tama

Software poll.

modul

Daisy Chain.

sebelum modul ini menggunakan saluran


I/O

memperoleh

kontrol

bus

53


54

permintaan interupsi. Dengan demikian hanya akan terdapat sebuah modul I/O yang dapat melakukan interupsi. Pengontrol Interrupt Intel 8259A Intel mengeluarkan chips 8259A yang dikonfigurasikan sebagai interrupt arbiter pada mikroprosesor Intel 8086. Intel

8259A

interupsi

melakukan

modul

-modul

manajemen I/O

yang

tersambung padanya. Chips ini dapat diprogram untuk menentukan prioritas modul I/O yang lebih dulu ditangani CPU apabila ada permintaan interupsi yang bersamaan. Gambar 6.4 menggambarkan pemakaian pengontrol interupsi 8259A. Berikut mode – mode interupsi yang mungkin terjadi : Fully Nested: permintaan interupsi dengan prioritas mulai 0 (IR0) hingga 7(IR7). Rotating: bila sebuah modul telah dilayani interupsinya akan menempati prioritas terendah.

Programmable Peripheral Interface Intel 8255A Contoh

modul

I/O

yang

menggunakan I/O terprogram dan interrupt driven

I/O

adalah

Intel

8255A

Programmable Peripheral Interface (PPI). Intel 8255A dirancang untuk keperluan mikroprosesor

8086.

Gambar

6.5

menunjukkan blok diagram Intel 8255A dan pin layout-nya.

Special Mask: prioritas diprogram untuk modul I/O tertentu secara spesial.

Bagian kanan dari blok diagram Intel 8255A adalah 24 saluran antarmuka luar, terdiri atas 8 bit port A, 8 bit port B, 4 Dosen : Nahot Frastian, S. Kom.


bit port CA dan 4 bit port CB. Saluran tersebut

dapat

diprogram

dari

mikroprosesor 8086 dengan menggunakan register

kontrol

untuk

menentukan

bermacam – macam mode operasi dan konfigurasinya. Bagian kiri blok diagram merupakan

interface

internal

dengan

mikroprosesor 8086. Saluran ini terdiri atas 8 bus data dua arah (D0 – D7), bus alamat, dan bus kontrol yang terdiri atas saluran CHIP SELECT, READ, WRITE, dan RESET. Pengaturan mode operasi pada register

kontrol

dilakukan

6.2.3 Direct Memory Access (DMA) Teknik

oleh

yang

dijelaskan

mikroprosesor., Pada Mode 0, ketiga port

sebelumnya yaitu I/O terprogram dan

berfungsi sebagai tiga port I/O 8 bit. Pada

Interrupt-Driven I/O memiliki kelemahan,

mode lain dapat port A dan port B sebagai

yaitu proses yang terjadi pada modul I/O

port I/O 8 bit, sedangkan port C sebagai

masih melibatkan CPU secara langsung.

pengontrol saluran port A dan B.

Hal ini berimplikasi pada :

PPI Intel 8255A dapat diprogram untuk

• Kelajuan transfer I/O yang tergantung

mengontrol berbagai peripheral sederhana.

pada kecepatan operasi CPU.

contoh

• Kerja CPU terganggu karena adanya

penggunaan 8255A untuk modul I/O

interupsi secara langsung. Bertolak

Keyboard dan display.

dari kelemahan di atas, apalagi untuk

Gambar

6.6

memperlihatkan

menangani transfer data bervolume besar dikembangkan teknik yang lebih baik, dikenal dengan Direct Memory Access (DMA). Prinsip kerja DMA adalah CPU akan mendelegasikan kerja I/O kepada DMA, CPU hanya akan terlibat pada awal proses

untuk

memberikan

instruksi

lengkap pada DMA dan akhir proses saja. Dengan demikian CPU dapat menjalankan Dosen : Nahot Frastian, S. Kom.

55


proses lainnya tanpa banyak terganggu

disebut cycle-stealing, karena modul DMA

dengan interupsi. Blok diagram modul

mengambil alih siklus bus. Penghentian

DMA terlihat pada gambar 6.7 berikut :

sementara bentuk

penggunaan

interupsi,

penghentian

bus

bukanlah

melainkan

hanyalah

proses

berimplikasi

hanya

sesaat pada

yang

kelambatan

eksekusi CPU saja. Terdapat tiga buah konfigurasi modul DMA seperti yang terlihat pada gambar 6.8.

6.3 Perangkat Eksternal Mesin komputer akan memiliki nilai apabila bisa berinteraksi dengan dunia luar. Lebih dari itu, komputer tidak akan

berfungsi

apabila

tidak

dapat

berinteraksi dengan dunia luar. Ambil contoh

saja,

bagaimana

kita

bisa

menginstruksikan CPU untuk melakukan suatu operasi apabila tidak ada keyboard. Bagaimana kita melihat hasil kerja sistem komputer

bila

tidak

ada

monitor.

Keyboard dan monitor tergolang dalam perangkat eksternal komputer. Perangkat

eksternal

atau

lebih

umum disebut peripheral tersambung Dalam melaksanakan transfer data secara

mandiri,

DMA

memerlukan

pengambilalihan kontrol bus dari CPU. Untuk itu DMA akan menggunakan bus bila CPU tidak menggunakannya atau DMA memaksa CPU untuk menghentikan sementara

penggunaan

bus.

Teknik

terakhir lebih umum digunakan, sering Dosen : Nahot Frastian, S. Kom.

dalam sistem CPU melalui perangat pengendalinya, yaitu modul I/O seperti telah

dijelaskan

kembali perangkat

gambar

sebelumnya. 6.2.

eksternal

Secara

Lihat umum

diklasifikasikan

menjadi 3 katagori: Human Readable, yaitu perangkat yang berhubungan dengan manusia sebagai

56


pengguna komputer. Contohnya: monitor,

dapat melihat hasil eksekusi melalui

keyboard, mouse, printer, joystick, disk

monitor juga menggunakan sistem bus.

drive.

Era saat ini memerlukan saluran

Machine readable, yaitu perangkat yang

berhubungan

Biasanya

berupa

dengan modul

peralatan.

sensor

data atau bus yang handal. Kecepatan komponen penyusun komputer tidak akan

dan

berarti kalau tidak diimbangi kecepatan

tranduser untuk monitoring dan kontrol

dan manajemen bus yang baik. Trend

suatu peralatan atau sistem.

mikroprosesor saat ini adalah melakukan

Communication, yatu perangkat yang

pekerjaan secara paralel dan program

berhubungan dengan komunikasi jarak

dijalankan secara multitasking menuntut

jauh. Misalnya: NIC dan modem.

sistem bus tidak hanya lebar tapi juga

Pengklasifikasian

juga

bisa

cepat.

berdasarkan arah datanya, yaitu perangkat

Dalam bab ini akan kita pelajari

output, perangkat input dan kombinasi

bagaimana interkoneksi komponen sistem

output-input. Contoh perangkat output:

komputer dalam menjalankan fungsinya,

monitor, proyektor dan printer. Perangkat

interkoneksi bus dan juga pertimbangan –

input misalnya: keyboard, mouse, joystick,

pertimbangan perancangan bus. Bagian

scanner, mark reader, bar code reader.

akhir akan disajikan contuh – contoh bus yang berkembang saat ini.

BAB 7

7.1 Struktur Interkoneksi

BUS

Komputer tersusun atas komponen

Komputer tersusun atas beberapa komponen penting seperti CPU, memori, perangkat I/O. Setiap komponen saling berhubungan membentuk kesatuan fungsi. Sistem bus adalah penghubung bagi keseluruhan komponen komputer dalam menjalankan tugasnya. Transfer data antar komponen

komputer

sangatlah

mendominasi kerja suatu komputer. Data atau program yang tersimpan dalam memori dapat diakses dan dieksekusi CPU melalui perantara bus, begitu juga kita Dosen : Nahot Frastian, S. Kom.

– komponen atau modul – modul (CPU, memori

dan

I/O)

yang

saling

berkomunikasi. Kompulan lintasan atau saluran berbagai modul disebut struktur interkoneksi.

Rancanagan

struktur

interkoneksi sangat bergantung pada jenis dan karakteristik pertukaran datanya. Gambar

7.1

menyajikan

jenis

pertukaran data yang diperlukan oleh modul – modul penyusun komputer : • Memori : Memori umumnya terdiri atas N

57


word memori dengan panjang yang sama. Masing – masing word diberi alamat numerik yang unik (0, 1, 2, …N-1). Word dapat dibaca maupun ditulis pada memori dengan kontrol Read dan Write. Lokasi bagi operasi dispesifikasikan oleh sebuah alamat. Modul I/O : Operasi modul I/O adalah pertukaran data dari

dan ke dalam

komputer. Berdasakan pandangan internal, modul I/O dipandang sebagai sebuah memori dengan operasi pembacaan dan penulisan. Seperti telah dijelaskan pada bab 6 bahwa modul I/O dapat mengontrol lebih dari sebuah perangkat peripheral. Modul I/O juga dapat mengirimkan sinyal interrupt. CPU :

pengolahan dan eksekusi data berdasarkan routine – routine program yang diberikan padanya. CPU mengendalikan seluruh sistem

Dari jenis pertukaran data yang

CPU berfungsi sebagai pusat

komputer

konsekuensinya

sehingga

memiliki

sebagai

koneksi

ke

seluruh modul yang menjadi bagian sistem komputer.

diperlukan modul – modul komputer, maka

struktur

interkoneksi

harus

mendukung perpindahan data berikut : Memori ke CPU : CPU melakukan pembacaan data maupun instruksi dari memori. CPU ke Memori : CPU melakukan penyimpanan atau penulisan data ke memori. I/O ke CPU : CPU membaca data dari peripheral melalui modul I/O. CPU ke I/O : CPU mengirimkan data ke perangkat peripheral melalui modul I/O. I/O ke Memori atau dari Memori : digunakan pada sistem DMA.


58


Sampai

saat

perkembangan

ini

struktur

terjadi

interkoneksi,

namun yang banyak digunakan saat ini adalah sistem bus. Sistem bus ada yang digunakan secara tunggal dan ada secara jamak, tergantung karakteristik sistemnya.

misalnya 8, 16, 32 saluran dengan tujuan agar mentransfer word dalam sekali waktu.

7.2 Interkoneksi Bus Bus

Jumlah saluran dalam bus data dikatakan

merupakan

lintasan

komunikasi yang menghubungkan dua atau lebih komponen komputer. Sifat

lebar bus, dengan satuan bit, misal lebar bus 16 bit. Saluran

alamat

(address

bus)

penting dan merupakan syarat utama

digunakan untuk menspesifikasi sumber

adalah bus adalah media transmisi yang

dan tujuan data pada bus data. Saluran ini

dapatdigunakan bersama oleh sejumlah

digunakan untuk mengirim alamat word

perangkat

padanya.

pada memori yang akan diakses CPU. Juga

Karena digunakan bersama, diperlukan

digunakan untuk saluran alamat perangkat

aturan main agar tidak terjadi tabrakan

modul komputer saat CPU mengakses

data

yang

suatu modul. Perlu diketahui, semua

digunakan

peralatan yang terhubung dengan sistem

yang

atau

terhubung

kerusakan

ditransmisikan.

Walaupun

data

bersama namun dalam satu waktu hanya

komputer,

ada

memiliki alamat. Semisal mengakses port

sebuah

perangkat

yang

dapat

agar

dapat

diakses

harus

menggunakan bus.

I/O, maka port I/O harus memiliki alamat

Struktur Bus

hardware-nya.

Sebuah bus biasanya terdiri atas

Saluran

kontrol

(control

bus)

beberapa saluran. Sebagai contoh bus data

digunakan untuk mengontrol bus data, bus

terdiri atas 8 saluran sehingga dalam satu

alamat dan seluruh modul yang ada.

waktu dapat mentransfer data 8 bit. Secara

Karena bus data dan bus alamat digunakan

umum fungsi saluran bus dikatagorikan

oleh semua komponen maka diperlukan

dalam tiga bagian, yaitu saluran data,

suatu mekanisme kerja yang dikontrol

saluran alamat dan saluran kontrol, seperti

melalui bus kontrol ini. Sinyal – sinyal

terlihat pada gambar 7.2.

kontrol terdiri atas sinyal pewaktuan dan sinyal – sinyal perintah. Sinyal pewaktuan menandakan validitas data dan alamat,


59


sedengkan

sinyal

perintah

berfungsi

fleksibilitas penggunaan. Untuk modul I/O

membentuk suatu operasi. Secara umum

biasanya dibuat slot bus yang mudah

saluran kontrol meliputi :

dipasang dan dilepas, seperti slot PCI dan

Memory Write, memerintahkan data pada bus akan dituliskan ke dalam lokasi

ISA.

untuk

chips

akan

terhubung melalui pinnya.

alamat.

Prinsip operasi bus adalah sebagai

Momory Read memerintahkan data dari lokasi alamat ditempatkan pada bus data. I/O Write, memerintahkan data pada bus dikirim ke lokasi port I/O.

I/O ditempatkan pada bus data.

dari

bus

atau

data

telah

ditempatkan pada bus. Request,

1 Meminta penggunaan bus.

memindahkan data yang diinginkan ke

dari modul lainnya : 1 Meminta penggunaan bus. 2 Mengirimrequest ke modul yang dituju

menunjukkan

bahwa

modul memerlukan kontrol bus.

request

telah

diberi

melalui saluran kontrol dan alamat yang sesuai.

Bus Grant, menunjukkan modul yang melakukan

lainnya:

modul yang dituju. Operasi meminta data

Transfer ACK, menunjukkan data telah diterima

berikut. Operasi pengiriman data ke modul

2 Apabila telah disetujui, modul akan

I/O Read, memerintahkan data dari port

Bus

Sedangkan

hak

3 Menunggu

modul

yang

dituju

mengirimkan data yang diinginkan.

mengontrol bus. Interrupt Request, menandakan adanya penangguhan interupsi dari modul. Interrupt

Bila terlalu banyak modul atau

menunjukkan

perangkat dihubungkan pada bus maka

penangguhan interupsi telah diketahui

akan terjadi penurunan kinerja, yang

CPU.

disebabkan oleh :

Clock,

ACK,

Hierarki Multiple Bus

kontrol

untuk

sinkronisasi

operasi antar modul. Reset, digunakan untuk menginisialisasi seluruh modul. Secara fisik bus adalah konduktor listrik paralel yang menghubungkan modul

Semakin besar delay propagasi untuk mengkoordinasikan penggunaan bus. Antrian

penggunaan

bus

semakin

panjang. Dimungkinkan

habisnya

kapasitas

transfer bus sehingga memperlambat data.

– modul. Konduktor ini biasanya adalah

Antisipasi dan solusi persoalan di

saluran utama pada PCB motherboard

atas adalah penggunaan bus jamak yang

dengan layout tertentu sehingga didapat Dosen : Nahot Frastian, S. Kom.

60


hierarkis. Modul – modul dikalasifikasikan berdasarkan kebutuhan terhadap lebar dan kecepatan bus. Bus biasanya terdiri atas bus lokal, bus sistem, dan bus ekspansi. Gambar 8.3 dan gambar 8.4 berikut menyajikan contoh hierarki penggunaan bus jamak. Terlihat pada gambar 7.3 dan

7.3 Elemen Perancangan Bus

gambar 7.4, Prosesor, cache memori dan

Saat

ini

terdapat

banyak

memori utama terletak pada bus tersendiri

implementasi sistem bus, tetapi parameter

pada level tertinggi karena modul – modul

dasar

tersebut memiliki karakteristik pertukaran

diklasifikasikan

data yang tinggi. Pada arsitektur berkinerja

(dedicated

tinggi, modul – modul I/O diklasifikasikan

arbitrasi (tersentralisasi dan terdistribusi),

menjadi dua, yaitu yang memerlukan

timing (sinkron dan tak sinkron), lebar bus

transfer data berkecepatan tinggi dan

(lebar address dan lebar data) dan jenis

berkecepatan

transfer datanya(read, write, read-modify-

transfer

rendah.

data

Modul

dengan

berkecepatan

tinggi

perancangan

dan

bus

dapat

berdasarkan

jenis

mulitiplexed),

metode

write, read-alter-write, block).

disambungkan dengan bus berkecepatan

Tujuan yang hendak dicapai dalam

tinggi pula, sedangkan modul yang tidak

perancangan adalah bagaimana bus dapat

memerlukan

cepat menghantarkan data dan efisiensinya

transfer

data

cepat

disambungkan pada bus ekspansi.

tinggi. Intinya karakteristik pertukaran

Keuntungan hierarki bus jamak kinerja

data dan modul yang terkait merupakan

tinggi pada gambar 7.4 adalah bus

pertimbangan utama dalam perancangan

berkecepatan

bus.

dengan arsitektur

tinggi

prosesor.

lebih

terintegrasi

Perubahan

prosesor

tidak

mempengaruhi kinerja bus.

pada begitu

Jenis Bus Berdasar

jenis

busnya,

bus

dibedakan menjadi bus yang khusus menyalurkan data tertentu, misalnya paket data saja, atau alamat saja, jenis ini disebut dedicated

bus.

Namun

apabila

bus

dilalukan informasi yang berbeda baik Dosen : Nahot Frastian, S. Kom.

61


62

data, alamat maupun sinyal kontrol dengan

1 – 0 disebut siklus waktu atau siklus bus

metode mulipleks data maka bus ini

dan menentukan besarnya slot waktu.

disebut multiplexed bus.

Semua perangkat modul pada bus dapat

Keuntungan

mulitiplexed

bus

membaca atau pengetahui siklus clock.

adalah hanya memerlukan saluran sedikit

Biasanya satu siklus untuk satu event.

sehingga dapat menghemat tempat, namun

Model ini mudah diimplementasikan dan

kerugiannya adalah kecepatan transfer data

cepat namun kurang fleksibel menangani

menurun dan diperlukan mekanisme yang

peralatan yang beda kecepatan operasinya.

komplek untuk mengurai data yang telah

Biasanya digunakan untuk modul

dimulitipleks. Saat ini yang umum, bus

–

didedikasikan untuk tiga macam, yaitu bus

karakteristiknya.

data, bus alamat dan bus kontrol.

sinkron disajikan pada gambar 7.5.

modul

tertentu

yang Contoh

sudah

jelas

pewaktuan

Metode Arbitrasi Terdapat

dua

macam

metode

arbitrasi, yaitu tersentral dan terdistribusi. Pada

metode

tersentral

diperlukan

pengontrol bus sentral atau arbiter yang bertugas mengatur penggunaan bus oleh modul. Arbiter bisa suatu modul atau bagian fungsi CPU. Sedangkan dalam metode

terdistribusi,

setiap

modul

memiliki logika pengontrol akses (access control logic) yang berfungsi mengatur pertukaran

data

melalui

bus.

Kedua

metode arbitrasi intinya menugaskan suatu perangkat bisa modul I/O ataupun CPU bertindak

sebagai

master

kontrol

pertukaran.

Dalam

pewaktuan

asinkron

memungkinkan kerja modul yang tidak serempak kecepatannya. Dalam pewaktuan asinkron, event yang terjadi pada bus tergantung event sebelumnya sehingga diperlukan sinyal – sinyal validasi untuk mengidentifikasi data yang ditransfer. Sistem ini mampu menggabungkan kerja modul – modul yang berbeda kecepatan

Timing

maupun Metode

pewaktuan

sinkron

terjadinya event pada bus ditentukan oleh sebuah pewaktu (clock). Sebuah transmisi Dosen : Nahot Frastian, S. Kom.

teknologinya,

transfernya

sama.

asalkan

aturan

Gambar

7.6

memperlihatkan pewaktuan asinkron.


Banyak

perusahaan

yang

mengembangkan bus – bus antarmuka terutama

untuk

perangkat

peripheral.

Diantara jenis bus yang beredar di pasaran saat ini adalah PCI, ISA, USB, SCSI, FuturaBus+, FireWire, dan lain – lain. Semua memiliki keunggulan, kelemahan, harga

dan

teknologi

yang

berbeda

sehingga akan mempengaruhi jenis – jenis penggunaannya. 7.4.1 Bus ISA Ketika

Lebar Bus Lebar bus sangat mempengaruhi kinerja sistem komputer. Semakin lebar bus maka semakin besar data yang dapat ditransfer sekali waktu. Semakin besar bus alamat, akan semakin banyak range lokasi

IBM

memperkenalkan

PC/AT yang berbasiskan CPU 80286, perusahaan ini menghadapi masalah besar. Jika IBM telah memulai sejak awal dan merancang sebuah bus 16 bit yang seluruhnya

baru,

banyak

konsumen

potensial akan bergegas membeli mesin

yang dapat direfensikan.

tersebut karena tidak ada satupun dari begitu banyak papan plug-in PC yang Jenis Transfer Data

disediakan oleh para vendor pihak ketiga

Dalam sistem komputer, operasi transfer data adalah pertukaran data antar modul

sebagai

tindak

lanjut

atau

pendukung operasi yang sedang dilakukan. Saat

operasi

baca

(read),

terjadi

pengambilan data dari memori ke CPU, begitu

juga

sebaliknya

pada

operasi

penulisan maupun operasi –

operasi

kombinasi.

mampu

Bus

harus

menyediakan layanan saluran bagi semua operasi komputer. 7.4 Contoh Bus Dosen : Nahot Frastian, S. Kom.

dapat bekerja dengan menggunakan mesin baru tersebut. Di sisi lain, dengan tetap berpegang pada bus PC dan 20 jalur alamatnya serta 8 jalur data tidak akan memperoleh manfaat dari keunggulan CPU 80286 untuk mengalamatkan 16 M memori dan mentransfer word 16 bit. Solusi

yang

dipilih

adalah

mengembangkan PC. Kartu-kartu plug-in PC memiliki sebuah konektor sisi dengan 62 kontak, tetapi operasi konektor sisi ini tidak menjangkau seluruh papan ini. Solusi

63


PC/AT

adalah

menempatkan

sebuah

7.4.2 Bus PCI

konektor sisi kedua pada bagian dasar

Peripheral

Component

papan tersebut, dekat dengan konektor sisi

Interconnect (PCI) adalah bus yang tidak

utama, dan merancang sirkuit AT untuk

tergantung prosesor dan berfungsi sebagai

beroperasi dengan kedua jenis papan ini.

bus mezzanine atau bus peripheral. PCI

Konektor kedua pada bus PC/AT

memiliki kinerja tinggi untuk sistem I/O

memiliki 36 jalur. Dari ke-36 jalur ini, 31

berkecepatan tinggi seperti : video adaptor,

disediakan

alamat

NIC, disk controller, sound card, dan lain-

tambahan, jalur-jalur data tambahan, jalur-

lain. Standard PCI adalah 64 saluran data

jalur interupsi tambahan, serta untuk daya

pada kecepatan 33 MHz, laju transfer data

dan ground. Sisanya digunakan untuk

264 MB per detik atau 2,112 Gbps.

mengatasi

Keunggulan

untuk

jalur-jalur

perbedaan-perbedaan

antara

transfer 8 bit dan 16 bit.

tidak

hanya

pada

kecepatannya saja tetapi murah dengan

Industri komputer personal lainnya merespon

PCI

perkembangan

dengan

Intel mulai menerapkan PCI pada

mengadopsi standarnya sendiri, bus ISA

tahun 1990 untuk sistem pentiumnya.

(Industry Standar Architecture), yang pada

Untuk mempercepat penggunaan PCI,

dasarnya

Intel mempatenkan PCI bagi domain

adalah

beroperasi

bus

pada

ini

keping yang sedikit.

PC/AT

yang

8,33

MHz.

publik

sehingga

vendor

dapat

Keuntungannya adalah bahwa pendekatan

mengeluarkan produk dengan PCI tanpa

ini tetap mempertahankan kompatibilitas

royalti.

dengan mesin-mesin dan kartu-kartu yang ada. Pendekatan ini juga didasarkan pada

7.4.3 Bus USB Semua perangkat peripheral tidak

sebuah bus yang telah dilisensikan secara bebas

oleh

IBM

kepada

banyak

efektif

apabila

dipasang

berkecepatan

bahwa sebanyak mungkin pihak ketiga

banyak peralatan yang memiliki kecepatan

dapat memproduksi kartu-kartu untuk PC

rendah seperti keyboard, mouse, dan

pertama, sesuatu yang kembali menghantui

printer. Sebagai solusinya tujuh vendor

IBM. Setiap PC yang berbasiskan Intel

komputer (Compaq, DEC, IBM, Intel,

masih

Microsoft, NEC, dan Northern Telecom)

bus

jenis

ini,

meskipun biasanya juga disertai dengan

bersama-sama

satu atau lebih bus lain.

peralatan

I/O

Standard

yang


PCI,

bus

perusahaan dalam rangka untuk menjamin

menggunakan

tinggi

pada

merancang

sedangkan

bus

berkecepatan dihasilkan

untuk rendah.

dinamakan

64


Universal

Standard

Bus

(USB).

65

Small Computer System Interface

Keuntungan yang didapatkan dan tujuan

(SCSI)

dari

eksternal

yang

berikut:

macintosh

pada

1 Pemakai tidak harus memasang tombol

merupakan interface standard untuk drive

atau jumper pada PCB atau peralatan.

CD-ROM, peralatan audio, hard disk, dan

2 Pemakai tidak harus membuka casing

perangkat

untuk memasang peralatan I/O baru.

berukuran

3 Hanya satu jenis kabel yang diperlukan

interface paralel dengan 8, 16, atau 32

sebagai penghubung.

saluran data.

penerapan

USB

adalah

sebagai

4 Dapat mensuplai daya pada peralatan-

adalah

perangkat

peripheral

dipopulerkan tahun

1984.

penyimpanan besar.

SCSI

eksternal

SCSI

Konfigurasi

oleh

menggunakan

SCSI

umumnya

peralatan I/O.

berkaitan dengan bus, walaupun pada

5. Memudahkan pemasangan peralatan-

kenyataannya

peralatan yang hanya sementara dipasang

tersebut dihubungkan secara daisy-chain.

pada komputer.

Perangkat

SCSI

memiliki

dua

buah

pada

konektor,

yaitu

konektor

input

dan

pemasangan peralatan baru dengan

konektor

output.

USB.

berfungsi secara independen dan dapat

7. Murah

saling bertukar data misalnya hard disk

6. Tidak

diperlukan

reboot

Bandwidth total USB adalah 1,5 MB per detik. Bandwidth itu sudah mencukupi peralatan.

perangkat-perangkat

Seluruh

perangkat

dapat mem-back up diri ke tape drive tanpa melibatkan prosesor. Terdapat beberapa macam versi SCSI. SCSI-1 dibuat tahun 1980 memiliki

I/O berkecepatan rendah seperti keyboard, mouse, scanner, telepon digital, printer, dan sebagainya. Kabel pada bus terdiri dari 4 kawat, 2 untuk data, 1 untuk power (+5 volt), dan 1 untuk ground. Sistem

pensinyalan

mentransmisikan

sebuah bilangan nol sebagai transisi tegangan dan sebuah bilangan satu bila tidak ada transmisi tegangan. 7.4.4 Bus SCSI


8 saluran data, dan beroperasi pada kecepatan

5

MHz.

memungkinkan

sampai

Versi 7

ini

perangkat

dihubungkan secara daisy-chain. SCSI-2 diperkenalkan

tahun

1992

dengan

spesifikasi 16 atau 32 saluran data pada kecepatan

10

MHz.

SCSI-3

yang

mendukung kecepatan yang lebih tinggi sampai saat ini masih dalam tahap penelitian.


 Organisasi Komputer adalah bagian

7.4.5 Bus P1394 / Fire Wire Semakin pesatnya kebutuhan bus

yang terkait erat dengan unit–unit

I/O berkecepatan tinggi dan semakin

operasional

cepatnya prosesor saat ini yang mencapai

komponen penyusun sistem komputer

1 GHz, maka perlu diimbangi dengan bus

dalam

berkecapatan tinggi juga. Bus SCSI dan

arsitekturalnya.

PCI tidak dapat mencukupi kebutuhan saat

organisasional

ini.

hardware,

Sehingga

dikembangkan

bus

dan

interkoneksi

antar

merealisasikan

aspek

Contoh adalah

perangkat

aspek teknologi antarmuka,

performance tinggi yang dikenal dengan

teknologi memori, sistem memori, dan

Fire Wire (P1394 standard IEEE).

sinyal–sinyal kontrol.

P1394 dibandingkan

memiliki dengan

kelebihan

interface

I/O

 Arsitektur Komputer lebih cenderung pada

kajian

atribut–atribut

sistem

lainnya, yaitu sangat cepat, murah, dan

komputer yang terkait dengan seorang

mudah untuk diimplementasikan. Pada

programmer. Contohnya, set instruksi,

kenyataanya P1394 tidak hanya populer

aritmetika

pada sistem komputer, namun juga pada

pengalamatan, mekanisme I/O.

yang

digunakan,

teknik

peralatan elektronik seperti pada kamera

 Struktur Utama Komputer :

digital, VCR, dan televisi. Kelebihan lain

Central Processing Unit (CPU), Memori

adalah

Utama, I/O, System Interconnection

penggunaan

transmisi

serial

sehingga tidak memerlukan banyak kabel.

 Fungsi Utama Operasi Komputer : Operasi

KESIMPULAN 

Pengolahan

Data,

Operasi

Penyimpanan Data, Operasi Pemindahan

Komputer adalah sebuah mesin hitung

Data, Operasi Kontrol.

elektronik yang secara cepat menerima informasi

masukan

digital

dan

mengolah informasi tersebut menurut seperangkat instruksi yang tersimpan dalam

komputer

tersebut

dan

menghasilkan keluaran informasi yang dihasilkan setelah diolah.

Daftar

DAFTAR PUSTAKA  Stallings, William. Organisasi dan Arsitektur Komputer. Jakarta:PT Prenhallindo, 1998.  www.google.com

perintah tersebut dinamakan program komputer dan unit penyimpanannya

Jakarta, 20 Mei 2012

adalah memori komputer. Penulis Dosen : Nahot Frastian, S. Kom.

66

JURNAL ORGANISASI DAN ARSITEKTUR KOMPUTER Oleh Fitriyana

Recommend Documents