Top Banner
Fungsi dan Interkoneksi Komputer Part 1 I PUTU GEDE HENDRA SUPUTRA S.KOM,. M.KOM. 26 MARET 2014
60

4 - Fungsi Dan Interkoneksi Komputer Part 1

Nov 08, 2015

Download

Documents

Gede Satria

Fungsi dan interkoneksi komputer jurusan ilmu komputer universitas udayana mata kuliah arsitektur komputer
Welcome message from author
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript

PowerPoint Presentation

Fungsi dan Interkoneksi Komputer Part 1I Putu Gede Hendra suputra s.Kom,. M.kom.26 MARET 2014Materi Komponen-komponen komputerFungsi komputer

CPUCPU Central Processing UnitMerupakan komponen terpenting dari sistem komputerKomponen pengolah data berdasarkan instruksi yang diberikan kepadanyaDalam mewujudkan fungsi dan tugasnya, CPU tersusun atas beberapa komponen

3Komponen Utama CPUArithmetic and Logic Unit (ALU)Control UnitRegistersCPU Interconnections

4Arithmetic and Logic Unit (ALU)Bertugas membentuk fungsi fungsi pengolahan data komputer.ALU sering disebut mesin bahasa (machine language) karena bagian ini mengerjakan instruksi instruksi bahasa mesin yang diberikan padanya.Seperti istilahnya ALU terdiri dari dua bagian, yaitu unit arithmetika dan unit logika boolean, yang masing masing memiliki spesifikasi tugas tersendiri.

5Control UnitBertugas 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.

6RegistersMedia penyimpan internal CPU yang digunakan saat proses pengolahan data.Memori ini bersifat sementara, biasanya digunakan untuk menyimpan data saat diolah ataupun data untuk pengolahan selanjutnya.

7CPU InterconnectionsSistem koneksi dan bus yang menghubungkan komponen internal dan bus bus eksternal CPUKomponen internal CPU yaitu ALU, unit kontrol dan register register.Komponen eksternal CPU: sistem lainnya, seperti memori utama, piranti I/O

8Komponen internal CPU9

Struktur detail internal CPU10

Fungsi CPUMenjalankan program - program yang disimpan dalam memori utama dengan cara: Mengambil instruksi - instruksi, Menguji instruksi tersebut,Mengeksekusinya satu persatu sesuai alur perintahEksekusi program mengambil pengolahan instruksi yang terdiri dari dua langkah, yaitu: Operasi pembacaan instruksi (fetch) Operasi pelaksanaan instruksi (execute)

112 KONSEP DESAIN CPU & SET INSTRUKSIComplex Instruction Set Computing (CISC)Reduce Instruction Set Computing (RISC)

12TEKNOLOGI CISCSet instruksi dibuat lebih efisien dengan memasukkan sejumlah complex instruction (instruksi kompleks)Sebuah instruksi kompleks ekuivalen dengan tiga atau empat simple instruction.Diperlukan kompiler efisiensi tinggi untuk menggunakan instruksi kompleks lebih sering pada saat translasi program bahasa tingkat tinggi ke program bahasa mesin.13SKENARIO CISCSource CodeCompilerObject CodeCPU (complex)Set instruksi (besar)referensiProgram bahasa mesinMemori utama (lambat)Instruksi (powerful)(kecil)14KELEMAHAN CISCKompleksitas CPU Desain unit kontrol (pengkodean instruksi) menjadi kompleks karena mempunyai set instruksi yang besarUkuran sistem dan biaya mempunyai banyak sirkuit hardware menyebabkan CPU menjadi kompleks. Shg menyebabkan meningkatnya biaya hardware dan kebutuhan daya listrikKecepatan clock siklus CPU besar menyebabkan kecepatan clock menurunKeandalan hardware yang besar menyebabkan mudah terjadi kegagalanMantainability troubleshooting dan pendeteksian suatu kegagalan mengakibatkan pekerjaan menjadi besar karena besarnya sirkuit yang ada. Namun penemuan microprogramming membantu menurunkan beban tersebut15CONTOH CPU CISCINTEL 800816

TEKNOLOGI RISCInstruksi sederhanaSet instruksi kecilPanjang instruksi sama untuk semua instruksiEksekusi instruksi yang lebih cepat 17SKENARIO RISCSource CodeCompilerObject CodeCPU (complex)Set instruksi (kecil)referensiProgram bahasa mesinMemori utama (cepat)(besar)Instruksi (simple)18CONTOH CPU RISCIBM RS/6000MOTOROLA 88000INTEL 860POWER PC (dikembangkan bersama oleh IBM, Motorola, dan Apple)19

DESAIN SET INSTRUKSIAspek-aspek yang diperhatikan dalam mendesain set instruksi:Kenyamanan pemrogramanPengalamatan yang fleksibleJumlah General Purpose Register (GPR)Target segmen pasarKinerja sistem20TIGA JENIS ORGANISASI CPUCPU berbasis akumulatorCPU berbasis registerCPU berbasis stack21CPU BERBASIS AKUMULATORMerupakan CPU yang sederhana Hanya terdiri dari satu operandOperand dan outputnya disimpan dalam accumulatorContoh : komputer PDP-8 dan komputer Mark122Arsitektur CPU Berbasis Akumulator PCIRACCinstruksiData (memori)ALU23Contoh CPU berbasis Akumulator

KEUNTUNGAN & KEKURANGANKeuntungan:Isi akumulator diperuntukkan bagi satu operandMenghemat waktu karena tidak ada siklus pengambilan operandKekurangan:Ukuran program menjadi panjang25CPU BERBASIS REGISTERMerupakan CPU yang menggunakan lebih dari satu akumulatorCPU jenis ini menggunakan organisasi register umum GPR (general purpose register)Penggunaan register menghasilkan program yang pendek dengan instruksi yang sedikit.Contoh : Mesin IBM System/360, PDP-11

26Arsitektur CPU Berbasis RegisterPCIRinstruksiData (memori)ALUregister27Contoh CPU berbasis Register

CPU Berbasis StackMerupakan organisasi CPU yang menggunakan sistem stackStack adalah sebuah mekanisme yang menggunakan akses LIFO (Last In First Out)Ukuran program berbasis stack lebih besar dibanding dengan CPU berbasis register29Data (memori)PCIRinstruksiSPArsitektur CPU Berbasis StackALUstackTOS30Contoh CPU berbasis Stack

Keuntungan CPU berbasis stack:Pemrogram mudah/efisiensi kompiler tinggiSangat cocok untuk bahasa-bahasa blok terstruktur Instruksi tidak memiliki field alamatInstruksi pendek

Kelamahan CPU berbasis stack:Diperlukan sirkuit tambahan untuk implementasi stackUkuran program meningkat32CPU Berbasis StackFungsi KomputerInstruksi Fetch dan EksekusiInterupsiFungsi I/OSiklus InstruksiTerdiri dari siklus fetch dan siklus eksekusi

34

Siklus Fetch - EksekusiPada setiap siklus instruksi, CPU awalnya akan membaca instruksi dari memoriTerdapat register dalam CPU yang berfungsi mengawasi dan menghitung instruksi selanjutnya, yang disebut Program Counter (PC)PC akan menambah satu hitungannya setiap kali CPU membaca instruksi

35Siklus Fetch Eksekusi (cont)Instruksi instruksi yang dibaca akan dibuat dalam register instruksi (IR).Instruksi instruksi ini dalam bentuk kode kode binner yang dapat diinterpretasikan oleh CPU kemudian dilakukan aksi yang diperlukan

36Computer Components:Top-Level View

Aksi CPUCPU Memori, perpindahan data dari CPU ke memori dan sebaliknya.CPU I/O, perpindahan data dari CPU ke modul I/O dan sebaliknya.Pengolahan Data, CPU membentuk sejumlah operasi aritmatika dan logika terhadap data.Kontrol, merupakan instruksi untuk pengontrolan fungsi atau kerja. Misalnya instruksi pengubahan urutan eksekusi.

38Diagram siklus instruksi39

Siklus EksekusiInstruction Addess Calculation (IAC), yaitu: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 tambahkan 2 ke alamat sebelumnya.Instruction Fetch (IF), yaitu membaca atau pengambil instruksi dari lokasi memorinya ke CPU.Instruction Operation Decoding (IOD), yaitu menganalisa instruksi untuk menentukan jenis operasi yang akan dibentuk dan operand yang akan digunakan.

40Siklus EksekusiOperand Address Calculation (OAC), yaitu menentukan alamat operand, hal ini dilakukan apabila melibatkan referensi operand pada memori.Operand Fetch (OF), adalah mengambil operand dari memori atau dari modul I/O.Data Operation (DO), yaitu membentuk operasi yang diperintahkan dalam instruksi.Operand store (OS), yaitu menyimpan hasil eksekusi ke dalam memori

41Fungsi InterupsiMekanisme penghentian atau pengalihan pengolahan instruksi dalam CPU kepada routine interupsi. Hampir semua modul (memori dan I/O) memiliki mekanisme yang dapat menginterupsi kerja CPU. Tujuan InterupsiSecara umum untuk menejemen pengeksekusian routine instruksi agar efektif dan efisien antar CPU dan modulmodul I/O maupun memori. Setiap komponen komputer dapat menjalankan tugasnya secara bersamaan, tetapi kendali terletak pada CPU disamping itu kecepatan eksekusi masingmasing modul berbeda.Dapat sebagai sinkronisasi kerja antar modulKelas sinyal interupsi Program, yaitu interupsi yang dibangkitkan dengan beberapa kondisi yang terjadi pada hasil eksekusi program. Contohnya: arimatika overflow, pembagian nol, operasi ilegal. Timer, adalah interupsi yang dibangkitkan pewaktuan dalam prosesor. Sinyal ini memungkinkan sistem operasi menjalankan fungsi tertentu secara reguler. I/O, sinyal interupsi yang dibangkitkan oleh modul I/O sehubungan pemberitahuan kondisi error dan penyelesaian suatu operasi. Hardware failure, adalah interupsi yang dibangkitkan oleh kegagalan daya atau kesalahan paritas memori. Proses InterupsiDengan adanya mekanisme interupsi, prosesor dapat digunakan untuk mengeksekusi instruksiinstruksi lain. Saat suatu modul telah selesai menjalankan tugasnya dan siap menerima tugas berikutnya maka modul ini akan mengirimkan permintaan interupsi ke prosesorProses Interupsi (cont)Kemudian prosesor akan menghentikan Eksekusi yang dijalankannya untuk menghandel routine interupsi. Setelah program interupsi selesai maka prosesor Akan melanjutkan eksekusi programnya kembali.Saat sinyal interupsi diterima prosesor ada dua kemungkinan tindakan, yaitu interupsi diterima/ditangguhkan dan interupsi ditolakInterupsi DitangguhkanApa yang dilakukan Prosessor ?Prosesor menangguhkan eksekusi program yang dijalankan dan menyimpan konteksnya. Tindakan ini adalah menyimpan alamat instruksi berikutnya yang akan dieksekusi dan data lain yang relevan. Prosesor menyetel program counter (PC) ke alamat awal routine interrupt handler. Siklus eksekusi oleh prosesordengan adanya fungsi interupsi

Sistem operasi kompleksInterupsi ganda (multiple interrupt). Misalnya suatu komputer akan menerima permintaan interupsi saat proses pencetakan dengan printer selesai, disamping itu dimungkinkan dari saluran komunikasi akan mengirimkan permintaan interupsi setiap kali data tiba.Dapat diambil dua buah pendekatan untuk menangani interupsi ganda iniPendekatan Interupsi gandaAda 2 Pendekatan:Pendekatan ini disebut pengolahan interupsi berurutan /sekuensialMenolak atau tidak mengizinkan interupsi lain saat suatu interupsi ditangani prosesor. Setelah prosesor selesai menangani suatu interupsi maka interupsi lain baru ditangani.Pengolahan interupsi bersarang yaitu mendefinisikan prioritas bagi interupsiInterrupt handler mengizinkan interupsi berprioritas lebih tinggi ditangani terlebih dahulu Multiple Interrupts -Sequential

Multiple Interrupts -Nested

Contoh KasusSuatu sistem memiliki tiga perangkat I/O: printer, disk, dan saluran komunikasi, masing-masing prioritasnya 2, 4 dan 5. Bagaimana proses interupsinya?Contoh Kasus (cont)Pada awal sistem melakukan pencetakan dengan printer, saat itu terdapat pengiriman data ada 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 interupsi printer. Selanjutnya dilanjutkan eksekusi program utamaUrutan Waktu pada multiple InterruptsContoh Kasus (cont)

ConnectingSemua unit harus terkoneksiDifferent type of connection for different type of unitMemoryInput/OutputCPU

Computer Modules

Q & A

MINGGU DEPANInterkoneksi KomputerQUIZ

TERIMA KASIH