TUGAS ke 2 Oganisasi & Arsitektur Komputer

I. Arsitektur Set Instruksi

      Set instruksi didefinisikan sebagai suatu aspek dalam arsitektur computer yang dapat dilihat oleh para pemrogram.

Dua bagian utama arsitektur komputer : 

      1.   Instruction set architecture (ISA) / arsitektur set instruksi

     ISA meliputi spesifikasi yang menentukan bagaimana programmer bahasa mesin akan berinteraksi   oleh computer. ISA menentukan sifat komputasional computer.

      2.      Hardware system architecture (HSA) / arsitektur system hardware

    HAS berkaitan dengan subsistem hardware utama computer (CPU, system memori dan IO). HSA mencakup desain logis dan organisasi arus data dari subsistem.

• JENIS INSTRUKSI

-     Data processing / pengolahan data : instruksi aritmetika dan logika. 
-   Data storage / penyimpanan data : instruksi-instruksi memori

-  Data movement  / perpindahan data : instruksiI/O. Control/control : instruksi pemeriksaan dan percabangan. 

• TEKNIK PENGALAMATAN

Ada 3 teknik dasar untuk pengalamatan, yaitu:
1. Pemetaan langsung (direct mapping), terdiri dari dua cara yakni Pengalamatan Mutlak (absolute addressing) dan Pengalamatan relatif (relative addressing).

- Pengalamatan Mutlak 

   Untuk teknik pengalamatan ‘alamat mutlak’ ini, tidak terlalu mempermasalahkan kunci atribut karena diminta langsung menuliskan di mana alamat record yang akan di masukkan. Jika kita menggunakan hard disk atau magnetic drum, ada dua cara dalam menentukan alamat memorinya, yaitu (1) cylinder addressing dan (2) sector addressing. Jika kita menggunakan cylinder addressing, maka kita harus menetapkan nomor-nomor dari silinder (cylinder), permukaan (surface), dan record, sedangkan bila kita menggunakan sector addressing, maka kita harus menetapkan nomor-nomor dari sektor (sector), lintasan (track), dan permukaan (surface). Teknik ini mudah dalam pemetaan (pemberian) alamat memorinya. Sulitnya pada pengambilan (retrieve) data kembali, jika data yang kita masukkan banyak, kita bisa lupa di mana alamat record tertentu.

-Pengalamatan relatif
    Teknik ini menjadikan atribut kunci sebagai alamat memorinya, jadi, data dari NIM dijadikan bertipe numeric(integer) dan dijadikan alamat dari record yang bersangkutan. Cara ini memang sangat efektif untuk menemukan kembali record yang sudah disimpan, tetapi sangat boros penggunaan memorinya. Tentu alamat memori mulai dari 1 hingga alamat ke sekian juta tidak digunakan karena nilai dari NIM tidak ada yang kecil. Pelajari keuntungan dan kerugian lainnya.Teknik ini termasuk dalam katagori address space dependent.

2. Pencarian Tabel (directory look-up)
     Teknik ini dilakukan dengan cara mengambil seluruh kunci atribut dan alamat memori yang ada dan dimasukkan ke dalam tabel tersendiri. Jadi tabel itu (misal disebut dengan tabel INDEX) hanya berisi kunci atribut (misalkan NIM) yang telah disorting (diurut) dan alamat memorinya. Jadi, sewaktu dilakukan pencarian data, tabel yang pertama dibaca adalah tabel INDEX itu, setelah ditemukan atribut kuncinya, maka data alamat yang ada di sana digunakan untuk meraih alamat record dari data (berkas/ file/ tabel) yang sebenarnya. Pencarian yang dilakukan di tabel INDEX akan lebih cepat dilakukan dengan teknik pencarian melalui binary search (dibagi dua-dua, ada di mata kuliah Struktur dan Organisasi Data 2 kelak) ketimbang dilakukan secara sequential. Nilai key field (kunci atribut) bersifat address space independent (tidak terpengaruh terhadap perubahan organisasi file-nya), yang berubah hanyalah alamat yang ada di INDEX-nya.

3. Kalkulasi (calculating).
     Kalau pada teknik pencarian tabel kita harus menyediakan ruang memori untuk menyimpan tabel INDEX-nya, maka pada teknik ini tidak diperlukan hal itu. Yang dilakukan di sini adalah membuat hitungan sedemikian rupa sehingga dengan memasukkan kunci atribut record-nya, alamatnya sudah dapat diketahui. Tinggal masalahnya, bagaimana membuat hitungan dari kunci atribut itu sehingga hasilnya bisa efisien (dalam penggunaan memori) dan tidak berbenturan nilainya (menggunakan alamat yang sama).

• DESAIN SET INSTRUKSI

    Desain set instruksi merupakan masalah yang sangat komplek yang melibatkan banyak aspek, diantaranya adalah :
1. kelengkapan set instruksi
2. ortogonalitas (sifat indepedensi instruksi)
3. kompatibilitas :
- source code compatibility
- object code compatibility
Selain ketiga aspek tersebut juga melibatkan hal-hal sebagai berikut :
a. Operation Repertoire: Berapa banyak dan operasi apa saja yang disediakan, dan berapa sulit operasinya

b. Data Types : tipe/jenis data yang dapat diolah.
c. Instruction Format : panjangnya, banyaknya alamat, dsb.
d. Register : Banyaknya register yang dapat digunakan .
e.Addressing : Mode pengalamatan untuk operand.

II. Central processing unit (CPU)

      Central processing unit (CPU) adalah bagian dari sebuah komputer sistem yang melaksanakan instruksi dari program komputer , untuk melakukan aritmatika, logis, dan dasar input / output dari sistem operasi.

• SISTEM BUS

       Pada motherboard terdapat saluran-saluran penghubung yang menghubungkan satu komponen dengan komponen lainnya. Saluran penghubung ini berupa garis-garis yang tercetak pada PCB motherboard. Melalui saluran-saluran inilah data, informasi, dan instruksi-instruksi yang diberikan pada komputer ditransfer/melintas dari komponen satu ke komponen lainnya. Data dan instruksi tersebut diangkut dalam wujud sinyal-sinyal elektronis yang mempunyai makna tertentu. Sekelompok saluran yang mempunyai fungsi yang sama disebut jalur atau bus. Saluran-saluran penghubung tadi disebut pula dengan istikah konduktor.

• ALU (Aritmetik Logic Unit)

      ALU adalah sebuah blok bangunan fundamental dari central processing unit komputer, dan bahkan yang paling sederhana mikroprosesor mengandung satu untuk tujuan seperti timer mempertahankan. Prosesor ditemukan di dalam CPU modern dan unit pengolahan grafis ( GPU ) mengakomodasi ALUS sangat kuat dan sangat kompleks, sebuah komponen tunggal mungkin berisi sejumlah alus.

• SET REGISTER

     Prosesor memiliki 16 register 16-bit, meskipun hanya 12 dari mereka adalah tujuan yang benar-benar umum. Empat pertama telah mendedikasikan menggunakan:
• r0 (alias PC) adalah program counter. Anda bisa melompat dengan menentukan r0, dan konstanta yang diambil langsung dari aliran instruksi menggunakan pasca-kenaikan mode pengalamatan r0. PC selalu bahkan.
• r1 (alias SP) adalah stack pointer. Ini digunakan oleh panggilan dan instruksi dorong, dan dengan penanganan interupsi. Hanya ada satu stack pointer; MSP430 tidak memiliki apa pun yang menyerupai mode supervisor. Pointer stack selalu bahkan; Tidak jelas apakah LSB bahkan diimplementasikan.
• r2 (alias SR) adalah register status.
• r3 ini didesain untuk 0. Jika ditetapkan sebagai sumber, nilainya adalah 0. Jika ditetapkan sebagai tujuan, nilai tersebut akan dibuang. 

• Central Logic Unit

Bagian dari prosessor yang mampu mengatur jalannya program. Tugasnya, yaitu :

- Mengatur dan mengendalikan alat-alat input dan output.

- Mengambil instruksi-instruksi memori utama.

- Mengambil data dari emmori utama (jika diperlukan) untuk diproses.

- Mengirim instruksi ALU bila ada perhitungan aritmatika / perbandingan logika.

- Mengawasi kinerja dari ALU.

- Menyimpan hasil proses ke memori utama.

  

• Cache Memory

       Media penyimpanan data sekunder berkecepatan tinggi, dimana tempat menyimpan data atau informasi sementara yang sering digunakan / diakses komputer.

- Fungsi -> Mempercepat akses data, meringankan kinerja prosessor, menjembatani perbedaan kecepatan antara CPU dan memori utama, mempercepat kinerja memori.

•  Virtual Memory

    Teknik manajemen memori yang dikembangkan untuk kernel multitugas. Teknik ini divirtualisasikan dalam berbagai bentuk arsitektur komputer dari komputer penyimpanan data (seperti memori akses acak dan cakram penyimpanan), yang memungkinkan sebuah program harus dirancang seolah-olah hanya ada satu jenis memori, memori "virtual", yang bertindak secara langsung beralamat memori baca/tulis (RAM).

Sebagian besar sistem operasi modern yang mendukung memori virtual juga menjalankan setiap proses di ruang alamat khususnya sendiri. Setiap program dengan demikian tampaknya memiliki akses tunggal ke memori virtual. Namun, beberapa sistem operasi yang lebih tua (seperti OS/VS1 dan OS/VS2 SVS) dan bahkan yang modern yang (seperti IBM i) adalah sistem operasi ruang alamat tunggal yang menjalankan semua proses dalam ruang alamat tunggal yang terdiri dari memori virtual.

Memori virtual membuat pemrograman aplikasi lebih mudah oleh fragmentasi persembunyian dari memori fisik; dengan mendelegasikan ke kernel beban dari mengelola hierarki memori (sehingga menghilangkan keharusan untuk program dalam mengatasi hamparan secara eksplisit); dan, bila setiap proses berjalan dalam ruang alamat khususnya sendiri, dengan menghindarkan kebutuhan untuk merelokasi kode program atau untuk mengakses memori dengan pengalamatan relatif.


Reference :

http://id.wikipedia.org/wiki/Set_instruksi
http://endahajah.wordpress.com/2009/03/31/hello-world/
http://gpinkom.wordpress.com/2008/06/03/pengertian-bus-bit-dan-byte/
http://hackwary.blogspot.com/2012/01/arsitektur-set-instruksi.html
http://abiew-wb.blogspot.com/2011/10/arsitektur-set-instruksi.html
http://gpinkom.wordpress.com/2008/06/04/cache-memory/
http://www.kiosbisnis.com/2012/04/cache-memory-memory-internal-dan-memory.html
http://siswaagungsegara.blogspot.com/2010/04/pengertian-virtual-memori.html

TUGAS 1 MATA KULIAH SOFTSKIL ORGANISASI & ARSITEKTUR KOMPUTER

I.   Evolusi Arsitektur Komputer

1.    Perspektif Historis

Di antara demikian banyak pemahaman tentang arsitektur, arsitektur dikenal juga sebagai suatu tradisi yang berkembang. Dari waktu ke waktu wajah arsitektur selalu mengalami perubahan. Hal-hal yang mempengaruhi perkembangan dan pengembangan arsitektur tidak hanya berupa keadaan eksternal, tetapi juga keadaan internal. Dsini kita membahas mengenai evolusi arsitektur pada komputer. Arsitektur dari komputer sendiri merupakan suatu susuan tau rancangan dari komputer tersebut sehingga membentuk suatukesatuan yang dinamakan komputer. Komputer sendiri berevolusi dengan cepat mulai dari generasi pertama hingga sekarang. Evolusi sendiri didasarkan pada fungsi atau kegunaanya dalam kehidupan. Evolusi pada komputer sendiri ada karena keinginan atau hal yang dibutuhkan manusia itu sendiri. Sekarang ini komputer sudah dapat melakaukan perintah yang sulit sekalipun tidak seperti dulu yang hanya bisa melakukan yang sederhana saja. Itulah yang dinamakan evolusi arsitektur yaitu perubahan bentuk juga fungsi dan kemampuannya.

2.    Klasifikasi Arsitektur Komputer

Pada komputer terdapat berbagai klasifikasinya dalam hal appaun. Setiap komputer tentunya memilik klasifikasi masing-masing. Disini membahas mengenai klasifikasi arsitekturnya menurut Von Neumann dan Non Von Neumann.

Kriteria mesin Von Neumann:

1.    Mempunyai subsistem hardware dasar yaitu sebuah CPU, sebuah memori dan sebuah I/O sistem

2.    Merupakan stored-program computer

3.    Menjalankan instruksi secara berurutan

4.    Mempunyai jalur (path) bus antara memori dan CPU

Pada tahun 1966, Flyyn mengklasifikasikan arsitektur komputer berdasarkan sifatnya yaitu:

1.    Jumlah prosesor

2.    Jumlah program yang dapat dijalankan

        3.    Struktur memori

Menurut Flyyn ada 4 klasifikasi komputer :

1.    SISD (Single Instruction Stream, Single Data Stream)

Satu CPU yang mengeksekusi instruksi satu persatu dan menjemput atau menyimpan data satu persatu.

2.    SIMD (Single Instruction Stream, Multiple Data Stream)

Satu unit kontrol yang mengeksekusi aliran tunggal instruksi, tetapi lebih dari satu Elemen Pemroses

3.    MISD (Multiple Instruction Stream, Single Data Stream)

              Mengeksekusi beberapa program yang berbeda terhadap data yang sama. Ada dua kategori:

1.   Mesin dengan Unit pemroses berbeda dengan instruksi yang berbeda dengan data yang sama (sampai sekarang tidak ada mesin yang seperti ini)

2.   Mesin, dimana data akan mengalir ke elemen pemroses serial

4.    MIMD (Multiple Instruction Stream, Multiple Data Stream

Juga disebut multiprocessors, dimana lebih dari satu proses dapat dieksekusi berikut terhadap dengan datanya masing-masing,

3.    Kualitas Arsitektur Komputer

Kualitas arsitektur komputer merupakan suatu yang menentukan komputer itu baik atau tidak. Komputer dikatakan baik jika memiliki kualitas yang baik dalam hal apapun. Begitu juga komputer dikatakan tidak baik jika komputer tersebut tidak dapat memenuhi apa yg diperintahkan atau diinginkan pengguna. Hal yang dipenuhi inilah yang disebut dengan kualitas. Adapun kualitas arsitektur komputer yaitu :

1.   Generalitas adalah ukuran besamya jangkauan aplikasi yang bisa cocok dengan arsitektur.

2.  Daya terap (applicability) adalah pemanfaatan arsitektur untuk penggunaan yang telah direncanakannya.

3. Efisiensi adalah ukuran rata-rata jurnlah hardware dalam komputer yang selalu sibuk selama penggunaannya biasa.

4.  Kemudahan penggunaan arsitektur adalah ukuran kesederhanan bagi programmer sistem untuk mengembangkan atau membuat software untuk arsitektur tersebut, misalnya sistem pengoperasiannya atau compilernya. Oleh karena itu, kemudahan penggunaan ini merupakan fungsi ISA dan berkaitan erat dengan generalitas.

 5. Daya terap arsitektur adalah ukuran kemudahan bagi perancang untuk mengimplementasikan komputer (yang mempunyai arsitektur itu) dalam jangkauan yang luas. Lebih spesifik arsitekturnya, maka akan lebih sulit untuk membuat mesin yang berbeda ukuran dan kinerjanya dari yang lain.

6. Daya kembang (expandability) adalah ukuran kemudahan bagi perancang untuk meningkatkan kemampuan arsitektur, misalnya kemampuan ukuran memori maksimumnya atau kemampuan aritmetiknya. Umumnya, spesifikasi rumpun komputer memungkinkan perancang untuk menggunakan ukuran memori yang berjangkauan luas dalarn anggota rumpun.

4.    Keberhasilan Arsitektur Komputer

Faktor keberhasilan merupakan sesuatu yang membuat dapat terlaksananya suatu hal yang dilakukan. Dalam komputer faktor keberhasilan merupakan sesuatu yang ada pada komputer dimana hal itu membuat komputer dapat melaksanakan tugasnya atau yang diperintahkan pengguna dengan baik, Ada empat ukuran pokok yang menentukan keberhasilan arsitektur, yaitu manfaat arsitekturalnya yaitu :

1.    Aplicability

Arsitektur ditujukan untuk aplikasi yang telah ditentukan.

2.    Maleability

Bila arsitekturlebih mudah membangunsistem yang kecil, maka akan lebih baik.

3.    Expandibility

Lebih besar daya kembang arsitektur dalam daya komputasi, ukuran memori, kapasitas I/O, dan jumlah prosesor,maka akan lebih baik.

4.    Comptible

II.   Organisasi Komputer Dasar

Organisasi Komputer dasar adalah bagian yang terkait erat dengan unit-unit operasional. contohnya teknologi hardware, perangkat antarmuka, teknologi memori, sistem memori, dan sinyal–sinyal kontrol. Organisasi komputer bisa kita artikan sebagai cara bagi komputer (yang didesign oleh manusia) dalam menkonsolidasikan diri mereka hingga membentuk suatu performa yang diinginkan, seperti halnya organisasi yang sering kita temukan, organisasi komputer ini juga memiliki tujuan, tujannya adalah menghasilkan kerja komputer seperti yang diinginkan manusia sebagai pembuatnya.

A. Struktur Dasar Komputer

           Struktur Dasar Komputer Suatu sistem komputer terdiri dari lima unit struktur dasar, yaitu:

1.      Uni tmasukan (Input Unit)

2.      Unit kontrol (Control Unit)

3.      Unit logika dan aritmatika (Arithmetic & Logical Unit/ALU)

4.      Unit memori atau penyimpanan (Memory/Storage Unit)

5.      Unit keluaran (Output Unit)

Control Unit dan ALU membentuk suatu unit tersendiri yang disebut Central Processing Unit (CPU). Hubungan antar masing-masing unit yang membentuk suatu sistem komputer akan di jelaskan di bawah ini:

1.      Struktur Dasar Komputer

       Data diterima melalui Input Device dan dikirim ke Memory. Di dalam Memory data disimpan dan selanjutnya diproses di ALU. Hasil proses disimpan kembali ke Memory sebelum dikeluarkan melalui Output Device. Kendali dan koordinasi terhadap sistem ini dilakukan oleh Control Unit. Secara ringkas prinsip kerja komputer adalah Input – Proses – Output, yang dikenal dengan singkatan IPO.

         Fungsi Utama dari masing-masing Unit akan dijelaskan berikut ini:

1.      Unit Masukan (Input Unit)

Berfungsi untuk menerima masukan (input) kemudian membacanya dan diteruskan ke Memory / penyimpanan. Dalam hubungan ini dikenal istilah peralatan masukan (input device) yaitu alat penerima dan pembaca masukan serta media masukanya itu perantaranya.

2.      Unit Kontrol (Control Unit)

Berfungsi untuk melaksanakan tugas pengawasan dan pengendalian seluruh sistem komputer. Ia berfungsi seperti pengatur rumah tangga komputer, memutuskan urutan operasi untuk seluruh sistem, membangkitkan dan mengendalikan sinyal-sinyal kontrol untuk menyesuaikan operasi-operasi dan arus data dari bus alamat (address bus) dan bus data (data bus), serta mengendalikan dan menafsirkan sinyal-sinyal kontrol pada bus kontrol (control bus) dari sistem komputer. Pengertian mengenai bus dapat dilihat di bagian bawah halaman ini.

3.      Unit Logika & Aritmatika (Arithmetical & Logical Unit)

Berfungsi untuk melaksankan pekerjaan perhitungan atau aritmatika & logika seperti menambah, mengurangi, mengalikan, membagi dan memangkatkan. Selain itu juga melaksanakan pekerjaan seperti pemindahan data, penyatuan data, pemilihan data, membandingkan data, dll, sehingga ALU merupakan bagian inti dari suatu sistem komputer. Pada beberapa sistem komputer untuk memperingan dan membantu tugas ALU dari CPU ini diberi suatu peralatan tambahan yang disebut coprocessor sehingga khususnya proses perhitungan serta pelaksanaan pekerjaan pada umumnya menjadi lebih cepat

4.      Unit Memori atau Penyimpan ( Memory / Storage unit)

Berfungsi untuk menampung data/program yang diterima dari unit masukan sebelum diolah oleh CPU dan juga menerima data setelah diolah oleh CPU yang selanjutnya diteruskan ke unit keluaran. Pada suatu sistem komputer terdapat dua macam memori, yang penamaannya tergantung pada apakah alat tersebut hanya dapat membaca atau dapat membaca dan menulis padanya. Bagian memori yang hanya dapat membaca tanpa bisa menulis padanya disebut ROM (Read Only Memory), sedangkan bagian memori yang dapat melaksanakan membaca dan menulis disebut RAM (Random Access Memory).

5.      Unit Keluaran (Output Unit)

Berfungsi untuk menerima hasil pengolahan data dari CPU melalui memori. Seperti halnya pada unit masukan maka pada unit keluaran dikenal juga istilah peralatan keluaran (Output device) dan media keluaran (Output media).

B. Organisasi Komputer

Organisasi komputer adalah bagian yang terkait erat dengan unit – unit operasional dan interkoneksi antar komponen penyusun sistem komputer dalam merealisasikan aspek arsitekturalnya. Contoh aspek organisasional adalah teknologi hardware, perangkat antarmuka, teknologi memori, dan sinyal – sinyal kontrol.

Adapun Perbedaaan Utama antara Organisasi Komputer dan Arsitektur Komputer:

1.      Organisasi Komputer

Bagian yang terkait dengan erat dengan unit – unit operasional

Contoh : teknologi hardware, perangkat antarmuka, teknologi memori, sistem memori, dan sinyal – sinyal kontrol

2.      Arsitektur Komputer

Atribut – atribut sistem komputer yang terkait dengan seorang programmer

Contoh : Set instruksi, aritmetika yang dipergunakan, teknik pengalamatan, mekanisme I/O

Sumber :

http://panksgrunge.blogspot.com/2010/06/mengukur-kualitas-arsitektur-komputer.html

http://radmarssy.wordpress.com/2007/02/07/struktur-dasar-komputer/

http://lecturer.eepis-its.edu/~setia/ORKOMDwnld.html 

http://diaz9895.blogspot.com/2011/11/organisasi-komputer-dasar.html

http://arifpane.blogspot.com/2010/01/organisasi-komputer.html 

http://ozygazebo.blogspot.com/2011/10/arsitektur-komputer.html