Arsitektur Komputer [PDF]

Citation preview

MAKALAH “ORGANISASI ARSITEKTUR KOMPUTER”



DOSEN PEMBIMBING ZAHRUL MAIZI



OLEH IHZAA TAWAKKALNA



UNIVERSITAS UBUDIYAH INDONESIA 2016



DAFTAR ISI 0



DAFTAR ISI ............................................................................................................1 BAB I



PENDAHULUAN a.



Pengertian Komputer ..........................................................................2



b.



Arsitektur Komputer............................................................................2



c.



Struktur Komputer ..............................................................................2



d.



Fungsi Komputer ................................................................................4



BAB II R I N G K A S A N 1.



Arsitektur CPU....................................................................................5



2.



RAM....................................................................................................7



3.



ROM....................................................................................................9



4.



Memori Eksternal................................................................................10



5.



Input.....................................................................................................13



6.



Output..................................................................................................13



7.



Arsitektur Van Neuman dan Harvard..................................................14



8.



Sistem Bus...........................................................................................15



KESIMPULAN........................................................................................................19 DAFTAR PUSTAKA...............................................................................................20



BAB I PENDAHULUAN 1



1. Pengertian Komputer Komputer adalah suatu alat bantu bagi manusia untuk melakukan pekerjaan yang meliputi hamper semua bidang, dimana pada komputer itu sendiri memiliki sistem pemprosesan yang didalamnya terdapat unit masukan, unit keluaran, pemprosesan data dan penyimpanan data. Komputer juga dapat didefinisikan sebagai sebuah sistem yang berinteraksi dengan cara tertentu dengan dunia luar. Interaksi dengan dunia luar dilakukan melalui perangkat peripheral dan saluran komunikasi. 2. Arsitektur Komputer Dalam teknik komputer, Arsitektur Komputer adalah konsep perencanaan dan struktur pengoperasian dasar dari suatu sistem komputer. Arsitektur komputer ini merupakan rencana cetak-biru dan deskripsi fungsional dari kebutuhan bagian perangkat keras yang didesain (kecepatan proses dan sistem interkoneksinya). Dalam hal ini, implementasi perencanaan dari masing–masing bagian akan lebih difokuskan terutama, mengenai bagaimana CPU akan bekerja, dan mengenai cara pengaksesan data dan alamat dari dan ke memori cache, RAM, ROM, cakram keras, dll). Beberapa contoh dari arsitektur komputer ini adalah arsitektur von Neumann, CISC, RISC, blue Gene, dll. Arsitektur komputer juga dapat didefinisikan dan dikategorikan sebagai ilmu dan sekaligus seni mengenai cara interkoneksi komponen-komponen perangkat keras untuk dapat menciptakan sebuah komputer yang memenuhi kebutuhan fungsional, kinerja, dan target biayanya, Contoh : Teknik aritmatika dan Teknik Pengalamatan. 3. Struktur Komputer Pada komputer memiliki struktur yang menjadikan sebuah komputer dapat bekerja dan memproses instruksi-instruksi yang diberikan dengan baik. Pada gambar di bawah dapat di amati struktur-struktur yang membentuk sebuah komputer.



2



 Central Processing Unit (CPU) berfungsi sebagai pengontrol operasi komputer dan pusat pengolahan fungsi – fungsi komputer. Kesepakatan, CPU cukup disebut sebagai processor (prosesor) saja.  Memori Utama ( Main Memory ) berfungsi sebagai penyimpan data  I/O (Input/ Output ) berfungsi memindahkan data ke lingkungan luar atau perangkat lainnya.  System Interconnection merupakan sistem yang menghubungkan CPU, memori utama dan I/O. Komponen yang paling menarik namun paling kompleks adalah CPU. Struktur CPU terlihat pada gambar sebelumnya dengan struktur utamanya adalah :  Control Unitberfungsi untuk mengontrol operasi CPU dan mengontrol komputer secarakeseluruhan.  Arithmetic And Logic Unit(ALU) berfungsi untuk membentuk fungsi – fungsi  pengolahan data komputer.  Register berfungsi sebagai penyimpan internal bagi CPU.  CPU Interconnection berfungsi menghubungkan seluruh bagian dari CPU. 4. Fungsi Komputer Fungsi dasar sistem komputer adalah sederhana seperti terlihat pada gambar selanjutnya, tapi pada pengertian komputer sebelumnya juga sudah dijelaskan kegunaan daripada komputer itu sendiri, Namun pada prinsipnya terdapat empat buah fungsi operasi, yaitu :  



Fungsi Operasi Pengolahan Data Fungsi Operasi Penyimpanan Data 3



 



Fungsi Operasi Pemindahan Data Fungsi Operasi Kontrol



BAB II R I N G K AS AN 1. ARSITEKTUR CPU a. Komponen Utama CPU CPU merupakan komponen terpenting dari sistem komputer. CPU tersusun atas beberapa komponen, yaitu : 4







Arithmetic and Logic Unit (ALU), bertugas membentuk fungsi – fungsi pengolahan







data komputer. Control Unit, bertugas mengontrol operasi CPU dan secara keselurahan mengontrol computer sehingga terjadi sinkronisasi kerja antar komponen dalam menjalankan







fungsi – fungsi operasinya. Registers, adalah media penyimpan internal CPU yang digunakan saat proses







pengolahan data. CPU Interconnections, adalah sistem koneksi dan bus yang menghubungkan komponen internal CPU, yaitu ALU, unit kontrol dan register – register dan juga dengan bus – bus eksternal CPU yang menghubungkan dengan sistem lainnya, seperti memori utama, piranti masukan/keluaran.



Struktur Detail Internal CPU b. Fungsi CPU CPU memiliki fungsi untuk menjalankan Program-program yang disimpan dalam memori utama dengan cara mengambil instruksi-instruksi, menguji instruksi tersebut dan mengeksekusinya satu persatu sesuai alur perintah. Pandangan paling sederhana proses eksekusi program adalah dengan mengambil pengolahan instruksi atau sering disebut juga dengan siklus instruksi. Siklus Intruksi



5



Siklus intruksi memiliki sifat-sifat tertentu yaitu sekali instruksi telah diambil, maka operand specifiernya harus diidentifikasikan yang kemudian seluruh operand input yang berada di dalam memori akan diambil, dan proses ini mungkin memerlukan pengalamatan tak langsung. Dalam siklus intruksi operand berbasis register tidak perlu diambil, dan apabila opcode telah dieksekusi maka proses yang sama akan diperlukan untuk menyimpan hasilnya di dalam memori. Di dalam siklus intruksi terdapat beberapa bagian yaitu :







Fetch, merupakan siklus pembacaan instruksi berikutnya dari memori kedalam CPU. Dalam arti kata, fetch memiliki arti mengambil, jadi fetch merupakan pengambilan instruksi yang akan dieksekusi.







Execute, yaitu menginterpretasi opcode dan melakukan operasi yang diindikasikan







Interrupt, yaitu apabila bagian ini diaktifkan dan interrupt telah terjadi, simpan status proses saat itu dan layani interrupsi. Siklus tidak langsung, merupakan sebuah instruksi yang melibatkan sebuah operand atau lebih di dalam memori, yang masing-masing operand memerlukan akses memori. Pengambilan alamat-alamat tak langsung dapat dianggap sebagai sebuah subsiklus intruksi atau lebih. Strategi Pipelining Strategi pipelining merupakan proses pengambilan dan pengeksekusian instruksi secara parallel. Pada strategi pipelining input baru akan diterima pada sebuah sisi sebelum input yang diterima sebelumnya keluar sebagai output di sisi lainnya. Pipelining ini mirip dengan penggunaan rangkaian perakitan pada pabrik. Rangkaain perakitan ini memanfaatkan kelebihan yang didapat dari fakta bahwa suatu produk diperoleh dengan melalui berbagai tahapan produksi, dengan menaruh



6



proses produksi diluar rangkaian perakitan, maka produk yang berada di berbagai tahapan dapat bekerja secara bersamaan.



2. RAM RAM (Random Access Memory) merupakan hardware tempat penyimpanan data sementara pada komputer yang digunakan selama komputer memproses data atau instruksi-instruksi. Sifat RAM :  



Bersifat Volatile Diakses secara acak



Jenis RAM  



(DRAM, SRAM, VRAM) RAM dapat di modifikasi ( dengan cara menggunakan fitur Virtual Memori )



Bagian-bagian RAM      



Printed Circuit Board (PCB). SMT. Pin. kaki-kaki RAM. ICs (Integrated Circuit). Serial Presence Detect (SPD). Circuit, atau penghubung antara satu komponen ke komponen yang lainnya



Pembagian RAM : 1. Secara Umum :  SRAM (Static Read Access Memory)Setiap Sel menyimpan 6 Bit dalam 6 



transistor, tahan terhadap gangguan, Lebih cepat sekaligus lebih mahal. DRAM ( Dynamic Read Access Memory ) Setiap selnya menyimpan bit dalam kapasitor dan transistorharus di refresh setiap 10-







100ms, Sensitif



terhadap gangguan,Lebih lambat sekaligus lebih murah. VRAM (Virtual Read Access Memory )diciptakan melalui hardisk guna Tipe RAM berdasarkan kemampuan memori untuk membantu kinerja RAM, dibatasi kapasitasnya dari 2000 mb ( 2gb ) hingga 4000 mb ( 4gb ).



2. Secara Evolusi Ram : 7



 



Evolusi Kemampuan. Evolusi Modul.



Tipe RAM berdasarkan kemampuan memori :              



R AM D R AM FP RAM EDO RAM SDRAM PC66 SDRAM PC100 DR DRAM RDRAM PC800 SDRAM PC133 SDRAM PC150 DDR SDRAM DDR RAM DDR2 RAM DDR3 RAM



Tipe RAM berdasarkan teknik pengolahan modul memori : 



SIMMsSingle In-Line Memory Module, chip memori ditempelkan pada salah







satu sisi sirkuit PCB DIMMs Dual In-Line Memory Module, artinya modul atau chip memori







ditempelkan pada kedua sisi PCB SODIMMs digunakan pada laptop / notebooksama dengan DIMM, namun







berbeda dalam penggunaannya. RIMMs Inline Memory Moduleterkenal mengutamakan kecepatan.Kelemahan memori ini adalah cepat panas



3. ROM ROM (Read-Only Memory) adalah medium penyimpanan data pada komputer dimana data pada ROM tidak bisa di edit atau diganggu, ROM hanya bisa di baca ,tidak bisa di tulis atau dihapus. Kelebihan dari ROM : Membaca data dari ROM dapat dilakukan dengan mudah Kekurangan dari ROM : Menyimpan data pada ROM tidak dapat dilakukan dengan mudah 8



Sifat ROM    



Hanya bisa dibaca Tidak bisa dihapus kecuali melalui flashing Sifatnya permanen biasanya diisi dengan operating system Contoh dari ROM adalah ROM bios



Fungsi ROM Agar operating sistem dapat dieksekusi dengan cepat tanpa harus menunggu dari tempat penyimpanan seperti hardisk. Tugas ROM Tugas untuk menyimpan program yang sifatnya tetap atau permanen, mempunyai sifat hanya bisa dibaca oleh para pengguna komputer. Jenis-jenis ROM:     



MROM (Mask-Programmed Read Only Memory) PROM (Programmable Read Only Memory) EPROM (Erasable Programmable Read Only Memory) EEPROM (Electrically Erasable Read Only Memory) CD ROM (Compact Disk Read Only Memory)



Isi ROM Sekumpulan instruksi yang disebut sebagai microinstruction atau firmware.



4. Memori Eksternal Memori ekternal adalah memori yang terletak di luar CPU atau Penyimpanan data diluar memori utama dan CPU, dimana Operasi penulisan, pembacaan & penyimpanan data, di luar komponen utama. Memori eksternal ini bersifat nonvolatile (tidak akan hilang ketika sistem mati), Semakin besarnya peralatan penyimpanan akan mempengaruhi waktu pemrosesan data. Kategori Media Penyimpanan :  



Berupa piringan, dikenal satuan rotasi piringan (RPM Rotation Per Minute). Memori eksternal memiliki alat baca & tulis yg disebut head (harddisk) dan side (floppy)



Jenis media magnetik yang umum digunakan : 9



 



Adalah disket Floppy dan Hard Disk. Cara Kerja: Bit-bit data disimpan pada piranti magnetik dengan membuat pola magnetisasi pada partikel-partikel logam yang melapisi disk penyimpan sesuai dengan aliran bit data yang masuk. Sejumlah bit yang sama akan menempati track – track yang tersedia Semakin ke dalam disk maka kerapatan (density) disk akan bertambah besar.



 



Portabilitas Disk :  



Disk yang tetap (non-removable disk) Disk yang dapat dipindah (removable disk).



Karakteristik Floppy Disk : 



Floppy Disk : Media penyimpan data yang paling banyak dipakai pada



   



mikrokomputer. Mempunyai notch (tekukan atau lubang) yang berfungsi untuk melindungi data. Perlindungan data dalam disket dinamai write protection Untuk menjalankannya dilengkapi dengan diskdrive (penggerak disket). Sistem floppy disk drive memiliki dua elemen terpisah yakni floppy disket dan disk drive.



Jenis floppy disk drive terdiri dari:   



1/2 inch, 1,44 MB drive 1/2 inch, 2,88 MB drive 1/4 inch, 1,2 MB drive



Karakteristik Harddisk : 



Cakram keras (Inggris: harddisk atau harddisk drive disingkat HDD atau hard drive disingkat HD) adalah perangkat keras yang menyimpan data sekunder berisi







piringan magnetis. Hard disk mempunyai kecepatan atau pencarian data yang jauh lebih tinggi dari



 



pada disket floppy. Hard disk dengan ukuran 1 GigaByte, mempunyai kecepatan akses 10 ms Harddisk memiliki 2 hingga 11 keping disk penyimpan data yang terbuat dari







alumunium atau gelas dan dilapisi dengan oksida besi. Kinerja harddisk terkait oleh ecepatan putar disk, Dan kapasitas penyimpanan harddisk.



Komponen penyusunan harddisk terdiri dari: 10



      



Disk penyimpan Papan rangkaian Head baca/tulis Kabel dan konektor Penggerak head Motor pemutar Pengaturan setting (Jumper dan switch)



Keunggulan : Bersifat nonvolatile, data yang disimpan tidak akan hilang ketika komputer dimatikan. Data dapat dibaca, dihapus dan ditulis ulang. Kelemahan: Jika dipakai sekitar 8 jam per hari umur suatu disket floppy paling lama 1 (satu) tahun, dan umur hard disk paling lama 3(tiga) tahun. Kecepatan dan kapasitas simpannya termasuk rendah jika dibanding dengan media optik



OPTIK, Memanfaatkan sinar laser untuk menuliskan data pada disk. Ada 3 (tiga) tipe dari optical storage yaitu :   



Prerecorded Writetable Rewriteable



Jenis optical storage :  



CD-RW : memungkinkan CD dapat ditulisi berulang kali Cakram Blu-Ray : sebuah format cakram optik untuk penyimpanan media digital termasuk video definisi tinggi.Dapat menyimpan lebih banyak dari







format DVD, dapat menyimpan 25 GB. DVD : dapat digunakan untuk menyimpan data, termasuk film dengan kualitas







video dan audio yang lebih baik dari kualitas VCD. DVD-RW : Cakram optik yang dapat ditulis kembali, memiliki kapasitas 4,7 GB.Bila ada kesalahan menulis cakram masih dapat digunakan dengan







caramenghapus data yang salah tersebut. Kartu memori : Penyimpan data digital; seperti gambar digital, berkas digital, suara digital dan video digital. mempunyai kapasitas yaitu 16MB, 32MB,64MB, 128MB, 256MB dan seterusnya dengan kelipatan dua Untuk membaca diperlukan perangkat pembaca kartu memori (memory card reader).



11







USB Flash Disk : berukuran kecil, ringan, serta bisa dibaca dan ditulisi dengan mudah.Kapasitas yang tersedia ada dari 128 MB sampai 64 GB.banyak kelebihan dibandingkan alat penyimpanan data lainnya, Alat ini lebihcepat, kecil, dengan kapasitas lebih besar.



Komponen-komponen internal sebuah flash disk :        



Sambungan USB. Perangkat pengontrol penyimpanan massal USB. Titik-titik percobaan. Chip flash memory. Oscillator kristal. LED. Write-protect switch. Ruang kosong untuk chip flash memory kedua.



5. INPUT Input merupakan proses menerima data. Unit Input : alat yang dimasukkan ke dalam sistem komputer untuk menerima input. terbagi dua yaitu langsung dan tidak langsung. Alat input langsung : 



Keyboard : papan ketik (keyboard) berfungsi memasukkan huruf, angka, karakter







khusus serta sebagai media bagi user (pengguna) Pointing device : berfungsi sebagai penentu atau penunjuk (pointing) Contoh :







Mouse, Light Pen, touchpad, touchscreen. Scanning Devices : sebuah alat yang dapat berfungsi untuk meng-copy atau







menyalin gambar. contoh : Scanners, barcode readers. Image Capturing & Digitising Devices : alat untuk input gambar ke dalam







komputer. contoh : kamera Audio-Input Devices : berfungsi untuk merekam atau memasukkan suara yang akan disimpan dalam memori komputer. contoh : speaker, earphone.



Alat input tidak langsung, contoh : flashdisk, memori eksternal.



6. OUTPUT  Perangkat output adalah perangkat komputer yang digunakan untuk menampilkan informasi kepada penggunanya. 12







Output merupakan hasil pemrosesan yang telah dilakukan oleh komputer Informasi







yang diteruskan dapat berupa tampilan di layar, cetakan, suara, dan sebagainya. Hubungan : input - proses-output



Jenis Output :    



Tulisan (huruf, angka, simbol khusus) Contoh : printer Image/video (dalam bentuk grafik atau gambar) Contoh : Monitor Suara (audio) Contoh : Speaker Bentuk lain yang dapat dibaca oleh mesin (machine-readable form) Contoh :







File pada Harddisk. Printer peralatan output yang dapat menghasilkan dokumen dalam bentuk cetakan dikertas (hard copy). Dapat mencetak Teks, Gambar, Grafik maupun







simbol. Monitor salah satu jenis soft-copy device. keluarannya adalah berupa sinyal elektronik,



berupa gambar yang tampil di layar monitor. Jenis-jenis



monitor beragam, mulai dari bentuk yang besar dengan layar cembung, sampai 



dengan bentuk yang tipis dengan layar datar (flat). Infokus/Proyektor : fungsinya menampilkan gambar/visual hasil pemrosesan data memerlukan objek lain sebagai media. penerima pancaran signal-signal







gambar yang dipancarkan. Speaker : perangkat keluaran yang menghasilkan suara. Speaker mengeluarkan







suaradengan cara mengubah sinyal elektrik menjadi frekuensi audio (suara). Media Magnetic digunakan untuk menampung output komputer. Output yang







ada akan disajikan dalam bentuk guratan-guratan magnetic. Plotter merupakan peralatan seperti printer tetapi dapat mencetak dengan ukuran yang sangat besar.



7. Arsitektur Van Neuman dan Harvard Arsitektur Von neumann : hampir semua komputer mengadopsi arsitektur John von Neumann (1903-1957). Kunci utama arsitekturnya adalah unit pemrosesan sentral (CPU) memungkinkan seluruh fungsi komputer dikoordinasikan melalui satu sumber tunggal. Bagian pada CPU van neuman :



13







Control Unit berfungsi untuk mengatur mengendalikan semua peralatan yang ada di komputer, serta mengartikan instruksi instruksi. Bila terdapat perhitungan aritmatika atau perbandingan logika maka akan dialihkan ke ALU. Busmerupakan penghubung semua komponen CPU.berupa sekumpulan kabel-kabel







paralel untuk mentransmisikan alamat (address), data, dan sinyalsinyal kontrol. Arsitektur Harvard : 



Arsitektur Havard menggunakan memori terpisah program dan data dengan alamat







dan bus data yang berdiri sendiri. Karena dua perbedaan aliran data dan alamat, tidak diperlukan multiplexing alamat







dan bus data. Arsitektur ini menyediakan organisasi internal yang berbeda instruksi dapat diambil



 



dan dikodekan ketika berbagai data sedang diambil dan dioperasikan. Mikrokontroler Intel keluarga MCS-51 menggunakan arsitektur Havard. Pada Arsitektur Von Neumann menyediakan fitur penyimpanan dan modifikasi program secara mudah.



8.



Sistem BUS BUS adalah lintasan komunikasi yang menghubungkan media transmisi yang dapat digunakan bersama, Sistem BUS juga sebagai penghubung antara komponenkomponen utama komputer : CPU, memori, I/O, bus controller. Struktur BUS : 



BUS alamat : untuk suatu tujuan yang biasanya bersifat unidireksional dan







digunakan untuk menandakan sumber Bus Data : saluran kolektif yang memberikan lintasan bagi perpindahan data antara







dua modul sistem. Control Data : digunakan untuk mengontrol akses ke saluran alamat dan penggunaan data.



Jenis BUS : 



BUS Lokal : merupakan bagian dari peralatan yang menggunakan dan







mengontrolnya. Expanded Local BUSes : Digunakan dalam sistem mikrokomputer fungsi khusus untuk



penggunaan di luar CPU. Memiliki kesamaan dengan bus sistem, bersifat



lokal.



14







Saluran BUS : Dedicated :saluran multiple BUS yang secara permanen diberikan subset fisik komponen-komponen komputer. Keuntungan : Hasil keluaran yang tinggi. Kerugian : Meningkatnya ukuran dan biaya sistem.



Jenis saluran pada Bus : 



Multiplexed : penggunaan saluran yang sama untuk berbagai keperluan. Keuntungan : saluran yang lebih sedikit sehingga dapat menurunkan biaya sistem. Kerugian : Rangkaian lebih kompleks di dalam setiap modul sehingga







mengakibatkan penurunan kinerja. Metode Arbitrasi : Metode yang mengontrol penggunaan BUS secara bersamasama.



Metode BUS Terdiri dari :  



Metode Tersentralisasi : yang bertanggung jawab atas alokasi waktu pada bus. Metode Terdistribusi : setiap modul terdiri dari akses kontrol logic.



Tujuan dari Sistem BUS adalah memudahkan sebuah perangkat baik CPU bertindak sebagai master untuk dapat memulai transfer data dengan menggunakan perangkatperangkat lainnya. Timing : 



Synchronous : Pewaktu BUS mentransmisikan rangkaian bilangan 1 dan 0 dalam







durasi yang sama. Asynchronous :Terjadinya sebuah event pada bus mengikuti dan tergantung pada event sebelumnya.



Lebar BUS : 



Semakin lebar bus data, maka semakin besar bit yang dapat ditransferkan pada suatu saat dan semakin lebar bus alamat, maka semakin besar range lokasi yang dapat direferensi.



Jenis Transfer Data : 



Transfer Baca (Slave ke Master) : Slave menaruh data pada bus begitu slave mengetahui alamatnya dan telah mengambil data.



15







Transfer Tulis (Master ke Slave) : Master menaruh data pada bus data begitu alamat







telah stabil dan slave telah mempunyai kesempatan untuk mengetahui alamatnya. Read-Modified-Write :Sebuah operasi baca yang diikuti oleh operasi tulis ke alamat yang sama.Tujuan utama : Melindungi sumber daya memori yang dapat







dipakai bersama Read-After-Write



: Operasi yang tidak dapat dibagi-bagi. Tujuan : untuk



pemeriksaan.



BAB III 16



K E S I M PU LAN



Kesimpulan yang dapat diambil dari ringkasan di atas adalah pada semua komponen yang telah di jelaskan di atas adalah bagian-bagian yang membentuk komputer hingga dapat bekerja dan memproses data/instruksi-instruksi dengan benar dan sesuai keinginan. Pada tiap-tiap komponen yang membentuk komputer tersebut memiliki peranan dan tugasnya masing-masing agar komputer dapat bekerja sesuai prosedur yang telah dirancang. Pada dasarnya proses sederhana pada komputer adalah Input - Proses - Output.



DAFTAR PUSTAKA 17



http://id.wikipedia.org/wiki/Teknik_komputer http://id.wikipedia.org/wiki/Komputer http://id.wikipedia.org/wiki/CPU http://id.wikipedia.org/wiki/Memory_cache http://id.wikipedia.org/wiki/RAM http://id.wikipedia.org/wiki/ROM http://id.wikipedia.org/wiki/Cakram_keras http://id.wikipedia.org/wiki/Arsitektur_von_Neumann



18