OAK 141402086 M Aidiel Rachman P

MAkalah OAKOrganisasi dan Arsitektur Komputer

DI SUSUN OLEHM. Aidiel Rachman Putra (141402086)Teknologi Informasi Universitas Sumatera UtaraTahun Ajaran 2015/2016

KATA PENGANTARAssalamualaikum warahmatullahi wabarakaatuh Puji syukur saya

panjatkan kepada Allah S.W.T, karena berkat rahmatnyalah sehingga makalah ini dapat terselesaikan dengan tepat waktu, dan dapat memenuhi tugas Organisasi dan Arsitektur Komputer. Makalah ini dibuat untuk memenuhi tugas mata kuliah Organisasi dan Arsitektur Komputer, Selaku penulis menyadari bahwa dalam makalah ini masih jauh dari kata sempurna. Oleh karena itu saya membutuhkan kritik dan saran untuk menyempurnakan pembuatan makalah selanjutnya. Saya berharap makalah ini dapat bermanfaat bagi semua yang membacanya, khususnya dibidang pendidikan dan Teknologi Informasi.

BAB IOrganisasi Komputer Modern

Hardware dan Software

Komputer digital adalah sebuah mesin elektronika yang dibangun dengan kecerdasan internal untuk mengeksekusi intruksi. Istilah hardware umumnya merujuk pada sirkuit-sirkuit elektronika yang terdapat di dalam mesin computer. Modul utama hardware digunakan untuk semua komponen fisik di dalam sebuah computer termasuk mekanika, rakitan komponen-komponen listrik dan elektronika.

contoh perangkat hardware

Komponen hardware komputer

semua program adalah software. Software dikembangkan untuk menyelesaikan suatu masalah dan mengontrol hardware ketika program dieksekusi. Dengan kata lain, hardware mengikuti software. Hardware dapat di lihat secara visual, sedangkan software merupakan suatu rancangan aksi logika yang tidak tampak secaraq visual.

Interface antara Hardware dengan Software

Komputer modern bukan hanya pada mesin elektronikanya. Dia adalah sebuah sistem yang terdiri atas banyak lapisan. Lapisan paling dalam adalah unit hardware yang dikelilingi oleh lapisan-lapisan software lainnya, seorang pemrogram menulis sebuah program aplikasi dalam bahasa tingkat tinggi dengan menggunakan bilangan decimal dan pernyataan-pernyataan dalam Bahasa lnggris. Compiler (kompiler) adalah sebuah penerjemah bahasa yang mengubah program bahasa tingkat tinggi menjadi program bahasa mesin yang ekivalen dan yang terdiri atas instruksi-instruksi dan bilangan biner.

Lapisan Komputer dan Sistem kerja Compiler

Unit-unit Fungsional Computer

Organisasi komputer memberikan gambar yang lebih dalam mengenai struktur fungsional dan interkoneksi logika antara unit-unit (blok fungsional). Blasanya termasuk rincian atau detail hardware yang dapat diketahui oleh pemrogram, seperti sinyal-sinyal kontrol, antarmuka komputer dan peheripheraI serta teknologi memori yang digunakan. Dua komputer dengan arsitektur yang sama dapat saja mempunyai organisasi yang berbeda, demikian pula sebaliknya. Di dalam perancangan sebuah komputer, yang pertama ditetapkan adalah arsitekturnya, baru kernudian memutuskan organisasinya.

Komputer modern adalah system computer yang terdiri atas hardware dan software. Hardware mempunyai lima macam unit fungsional :

1. Memori2. ALU (Arithmetic and Logic Unit)3. Register4. Unit Kontrol5. Unit I/O (Input/Output)

Program dan data di masukkan ke dalam computer melalui unit input. Memori menyimpan program dan data. Unit control membaca dan menganalisis intruksi satu per satu dan memberi sinyal control ke seluruh unit untuk melakukan berbagai macam operasi. ALU adalah bagian dari mesin yang mampu menjalankan operasi aritmetika dan logika. Intruksi yang diberikan yang merupakan kumpulan operasi di tunjukkan atau di pandu oleh sinyal kendali yang di terima dari unit control. Hasil dari intruksi di simpan di memori dan dapat dibawa ke unit Output.

Unit Funsional Komputer

Peranti Masukan (Input)

Peranti Keluaran (Output)

Stored Programing Consept

Semua computer modern menggunakan stored programing concept yang awalnya di susun oleh tim desain computer ISA yang di pimpin oleh John Von Neumann. Oleh karena itu, stored programing concept juga biasa di sebut dengan Von Neumann Concept atau konsep Von Neumann.

Stored Programing Concept :

“Program Bahasa mesin di simpan di dalam computer beserte data relevan lainnnya, dan secara intrinsic computer mampu memanipulasi program dan data tersebut, misalnya mengambil (load) data/program dari disk ke memori, memindahkannya dari satu lokasi memori ke memori lainnya, dan menyimpannya kembali ke disk.”

Strored program concept pada hakikatnya mengandung :

1. Mempunyai 5 unit hardware : memori, ALU, register, unit control, unit I/O.

2. Program dan data disimpan bersama di dalam memori.3. Pertama kali program berada di memori, kemudian computer dapat mengeksekusinya secara otomatis

tanpa intervensi manual.4. Unit control mengambil dan mengeksekusi intruksi satu per satu secara sekuensial (berururt).

Eksekusi sekuensial tersebut dapat dimodifikasi oleh jenis intruksi tertentu.5. Suatu intruksi dapat memodifikasi isi dari suatu lokasi memori. Karena itu sebuah program dapat

memodifikasi dirinya sendiri.

Konsep Interupsi

lnterupsi adalah suatu kejadian dalam sistem komputer yang meminta pelayanan penting kepada CPU ketika CPU sedang melakukan pemrosesan. Dalam merespons interupsi, CPU menunda eksekusi program saat itu dan melakukan pencabangan ke rutin layanan interupsi (interrupt service routine, ISR). ISR adalah sebuah program yang melayani interupsi dan dilakukan dengan tepat. Setelah eksekusi lSR, CPU kembali lagi ke program yang menginterupsi. lni artinya CPU akan melanjutkan program yang tersisa ketika sebelum terjadi pencabangan. Untuk itu, kondisi (status) CPU sebelum melayani ISR harus diingat (disimpan). Ketika akan kembali dari lSR, status yang tersimpan diambil kembali ke CPU.

Konsep interupsi

Siklus interupsi

Nested lnterrupt: Jika cpU diinterupsi ketika sedang mengeksekusi lsR, disebut interrupt nesting. Akibatnya cpU mencabang ke lsR yang baru.

lnterrupt priority: Ketika yang menginterupsi lebih dari satu pada saat yang sama, maka pada saat itu yang akan dilayani satu saja. Urutan pelayanan interupsi disebut prioritas interupsi.

lnterrupt masking: Ada saat di mana cpU secara kontinu menjalankan progam tanpa interupsi. Non-Moskable lnterrupt lNMl: lnterupsi tertentu harus dilayani tanpa ada penundaan. Dengan

kata lain, dapat menyebabkan kerusakan pada program atau data atau hasil.

Konsep Bus

Hubungan bus/jalur diperlukan di dalam komputer untuk membawa berbagai jenis Informasi di antara subsistem (CPU, memori, dan pengontrol l/O), antara lain:

1. lnstruksi dari memori ke CPU

2. Data dari memori ke CPU

3. Data dari CPU ke memori

4. Alamat memori dari CPU ke memori

5. Alamat port dari CPU ke pengontrol I/O

6. Perintah dari CPU ke pengontrol I/O

7. Status dari pengontrol l/O ke CpU.

Pada komputer mainframe, ada jarur terpisah dari setiap register sumber ke setiap register tujuab untuk menghubungkan sumber dan tujuan. Setiap titik sumber terah dihubungkan Lngsung ke setiap titik tujuan. Akibatnya, biaya hardware menjadi sangat besar karena banyaknya perkawatan dan sirkuit driver/receiver. pada minicomputer dan microcomputer, konsep bus digunakan untuk melakukan interkoneksi sinyal antara subsistem di dalam komputer. Bus merupakan jalur yang digunakan secara bersama untuk sejumlah sumber dan tujuan . Sebuah kawat tunggal digunakan untuk membawa sebuah sinyar ke beberapa unit. Namun demikian, pada satu saat hanya ada dua unit yang terhubung secara logika, satu sumber dan satu tujuan. Misarnya CPU mengirimkan data delapan bit ke pengontror floppy disk. Delapan bit dikirim pada derapan saluran. setiap saluran secara keseluruhan dikontrol bersama dan semuanya menerima pola data. Jadi, setiap bit data ada sebuah bus dan karena itu terdapat delapan bus untuk data. Dengan kata lain lebar bus datanya adalah 8-bit. Walaupun semua pengontrol menerima data yang sama, hanya ada satu pengontrol secara rogika terhubung ke CPU.

Keuntungan utama metode bus adalah mengurangi biaya perawatan dan yang berhubungan dengan sirkuit driver/receiver.

Kekurangannya adalah kecepatannya rendah karena bus digunakan bersama. padi satu waktu, hanya ada dua unit yang dapat berkomunikasi, unit rain yang ingin melakukan komunikasi harus menunggu.

Jenis-jenis Computer

Pengukuran Kinerja Komputer

Kinerja suatu komputer diukur dari jumlah waktu yang digunakan mengakses suatu program. Program Benchmark adalah program evaluasi yang digunakan untuk membandingkan kinerja sejumlah komputer. Dahulu istilah MIPS digunakan untuk rnenunjukkan kecepatan komputer. SPEC adalah suatu organisasi non-profit yang khusus mengevaluasi kinerja komputer. SPEC memilih/mengembangkan program-program aplikasi untuk beberapa area aplikasi dan memubrikasikan hasil-hasil kinerja untuk komputer-komputer komersial. Kinerja dari suatu komputer komersial yang ada dijadikan sebagai komputer acuan. Kinerja komputer lainnya dihitung secara relatif terhadap komputer standar. Beberapa teknik telah dikembangkan untuk meningkatkan kinerja sistem.

BAB IIEvolusi Komputer

Perkembangan/evolusi komputer ada 4 generasi. Sedangkan untuk genarasi ke 5 dapat juga disebut dengan kecerdasan buatan.

Generasi Pertama

Pada generasi pertama ini komputer menggunakan tiub vakum elektronik. Pada komputer ini pelaksanaan operasinya sangat pantas dari pada dengan pergerakan alat mekanik. Pada tahun 1946, komputer digit elektronik pertama yang diberi nama ENIAC (Elektronik Numeric Integrator And Computer) telah dibuat di Amerika Syarikat oleh John Mauchly dan Presper Eckert untuk penggunaan dalam bidang keprajuritan (tentara). Pada tahun 1950, EDVAC (Elektronik Discrete Automatic Computer). Pada tahun 1951, UNIVAC-1 (UNIVersal Automatic Calculator) yang merupakan komputer berdigit komersial pertama dibuat oleh Eckert dan Mauchly untuk kegunaan dalam bidang perdagangan. Kejayaan UNIVAC-1 membuka jalan kepada pengurusan perniagaan yang menggunakan komputer. Penggunaan tiub vakum adalah salah satu sebab mengapa sains komputer generasi pertama ini besar, dan ia juga cepat menjadi panas karana banyak tenaga elektrik digunakannya.

Generasi kedua

Pada Komputer generasi kedua adalah komputer yang menggunakan transistor. Transistor lebih kecil, ringan, murah, tahan lama dan mudah dikendalikan jika dibandingkan dengan tiub vakum. Saiz fizikal dan keperluan kuasa elektriknya juga kurang jika dibandingkan dengan komputer generasi pertama. Komputer generasi kedua dibuat dengan kos yang lebih rendah. Komputer generasi ini menggunakan papan kunci. Bahasa pengaturcaraan peringkat tinggi seperti FORTRAN dan COBOL yang diperkenalkan. Contoh komputer generasi kedua ialah IBM 1400, IBM 1700, UNIVAC III dan NCR 304.

Generasi Ketiga

Pada komputer generasi keempat menggunakan cip yang lebih maju. Pembuatan cip itu melalui proses perpaduan skala yang amat besar (VLSI; very large scale integration). Ingatan utama komputer menjadi lebih baik dan besar. Sehingga dapat mewujudkan superkomputer, sejenis komputer yang amat pantas dan lebih baik daripada kerangka utama.

Generasi Keempat

Superkomputer mempunyai ciri cara pemrosesan yang sangat cepat. sehingga mempunyai lebih daripada satu proses yang dapat di proses hanya sekali. Superkomputer ini digunakan dalam bidang perkiraan cuaca dan penajaman grafik kompleks. Cray-1 ialah komputer yang paling maju di dunia pada masa itu dan ia membantu dalam pembentuk senjata perang yang moden. Pada tahun 1975, Steve Wozniak dan Steve Jobs

membina Apple I, sejenis mikrokomputer pribadi. Pada tahun 1981 muncul IBM 16 Bit. Mikrokomputer yang popular kini adalah seperti siri APPLE, siri IBM, COMMODORE-64, ATARI dan lain-lain.

Generasi Kelima

Pada generasi ini komputer akan lebih canggih dari generasi sebelum nya karena command computer hanya dengan suara. sehingga tidak perlu lagi menggunakan hardware input. Sehingga pada generasi ini di sebut kecerdasan buatan

BAB IIIArsitektur CPU dan Set Intruksi

1. ARSITEKTUR SET INSTRUKSISet instruksi didefinisikan sebagai suatu aspek dalam arsitektur computer yang dapat dilihat

oleh para pemrogram.

Dua bagian utama arsitektur computer :

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/pengoahan data : instruksi aritmetika dan logika.

- Data storage/penyimpanan data : instruksi-instruksi memori.

- Data movement/perpindahan data : instruksi I/O.

- Control/control : instruksi pemeriksaan dan percabangan.

Instruksi aritmetika memiliki kemampuan untuk mengolah data numeric. Sedangkan instruksi

logika beroperasi pada bit-bit word sebagai bit, bukan sebagai bilangan. Operasi-operasi tersebut

dilakukan teutama untuk data di register CPU.

Instruksi-instruksi memori diperlukan untuk memindah data yang terdapat di memori dan

register.

Instruksi-instruksi I/O diperlukan untuk memindahkan program dan data kedalam memori dan

mengembalikan hasil komputasi kepada pengguna.

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.

2. CPUCentral 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.

PENGERTIAN 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.

ORGANISASI BUS

Organsiasi bus merupakan sekumpulan dari bagian-bagian bus dimana tersusun menjadi

satu,yang memungkinkan suatu bus dapat bekerja dan dapat dilakukan. Adapun bagian tersebut

yaitu seperti Pengertian jalur tidak sama dengan saluran. Dalam hal ini, jalur adalah kata jamak

dari saluran. Pahamilah penjelasan berikut ini: Jalur data (data bus) yang terdiri dari beberapa

(sejumlah) saluran data, jalur adres (address bus) terdiri dari beberapa (sejumlah) saluran adreess

dan jalur kontrol (control bus) terdiri dari beberapa (sejumlah) saluran control.

STRUKTUR BUS

Sebuah bus biasanya terdiri atas beberapa saluran. Sebagai contoh bus data terdiri atas 8

saluran sehingga dalam satu waktu dapat mentransfer data 8 bit. Secara umum fungsi saluran bus

dikatagorikan dalam tiga bagian, yaitu saluran data, saluran alamat dan saluran control. Saluran

data(data bus) adalah lintasan bagi perpindahan data antar modul. Secara kolektif lintasan ini

disebut bus data. Umumnya jumlah saluran terkait dengan panjang word, misalnya 8, 16, 32

saluran dengan tujuan agar mentransfer word dalam sekali waktu. Jumlah saluran dalam bus data

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

KONEKSI BUS

Bus merupakan lintasan komunikasi yang menghubungkan dua atau lebih komponen

komputer. Sifat penting dan merupakan syarat utama bus adalah media transmisi yang dapat

digunakan bersama oleh sejumlah perangkat yang terhubung apadanya.

Karena digunakan bersama, diperlukan aturan main agar tidak terjadi tabrakan data atau

kerusakan data yang ditransmisikan. Walaupun digunakan bersama namun dalam satu waktu

hanya ada sebuah perangkat yang dapat menggunakan bus.

TIPE 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 data, alamat maupun sinyal kontrol dengan

metode mulipleks data maka bus ini disebut multiplexed bus.

Keuntungan mulitiplexed bus adalah hanya memerlukan saluran sedikit sehingga dapat

menghemat tempat, namun kerugiannya adalah kecepatan transfer data menurun dan diperlukan

mekanisme yang komplek untuk mengurai data yang telah dimulitipleks.

Saat ini yang umum, bus didedikasikan untuk tiga macam, yaitu bus data, bus alamat dan bus

kontrol.

ALU (Aritmetik Logic Unit)

Sebuah sirkuit digital yang melakukan aritmatika dan logika operasi. 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.

- Fixed Point adalah tipe data yang nyata untuk nomor yang telah tetap jumlah digit setelah (dan

kadang-kadang juga sebelum) titik radix (setelah titik desimal dalam notasi desimal bahasa

Inggris '.'). Representasi fixed-point nomor dapat dibandingkan dengan (dan lebih menuntut

komputasi) lebih rumit floating point representasi nomor.

Fixed-point nomor berguna untuk mewakili nilai-nilai pecahan, biasanya dalam basis 2 atau

basis 10, ketika menjalankan prosesor tidak memiliki unit floating point (FPU) atau jika fixed-

point menyediakan peningkatan kinerja atau akurasi untuk aplikasi di tangan. Paling rendah-

biaya tertanam mikroprosesor dan mikrokontroler tidak memiliki FPU.

- Floating Point, floating point menjelaskan metode mewakili bilangan real dalam cara yang

dapat mendukung berbagai nilai. Nomor, pada umumnya, mewakili sekitar untuk tetap jumlah

digit yang signifikan dan ditingkatkan menggunakan eksponen . Dasar untuk scaling biasanya 2,

10 atau 16. Jumlah yang khas yang dapat diwakili tepat adalah dalam bentuk:

Signifikan digit × basis eksponen

Floating point merujuk pada fakta bahwa titik radix (titik desimal, atau, lebih umum di

komputer, titik biner) dapat "mengambang", yaitu, dapat ditempatkan di mana saja relatif

terhadap angka signifikan dari nomor tersebut. Posisi ini ditunjukkan secara terpisah dalam

representasi internal, dan floating-point sehingga representasi dapat dianggap sebagai realisasi

komputer notasi ilmiah.

CU (Control Unit)

Salah satu bagian dari CPU yang bertugas untuk memberikan arahan/kendali/ kontrol

terhadap operasi yang dilakukan di bagian ALU (Arithmetic Logical Unit) di dalam CPU

tersebut. Output dari CU ini akan mengatur aktivitas dari bagian lainnya dari perangkat CPU

tersebut.

Pada awal-awal desain komputer, CU diimplementasikan sebagai ad-hoc logic yang susah untuk

didesain. Sekarang, CU diimplementasikan sebagai sebuah microprogram yang disimpan di

dalam tempat penyimpanan kontrol (control store). Beberapa word dari microprogram dipilih

oleh microsequencer dan bit yang datang dari word-word tersebut akan secara langsung

mengontrol bagian-bagian berbeda dari perangkat tersebut, termasuk di antaranya adalah

register, ALU, register instruksi, bus dan peralatan input/output di luar chip. Pada komputer

modern, setiap subsistem ini telah memiliki kontrolernya masing-masing, dengan CU sebagai

pemantaunya (supervisor).

REGISTER

Memori yang kecil pada computer yang bekerja dengan kecepatan sangat tinggi yang

digunakan untuk melakukan eksekusi terhadap program-program komputer dengan menyediakan

akses yang cepat terhadap nilai-nilai yang umum digunakan. Umumnya nilai-nilai yang umum

digunakan adalah nilai yang sedang dieksekusi dalam waktu tertentu.

- 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.

- Control Register

prosesor yang mengubah atau mengontrol CPU atau perangkat digital lainnya. Tugas dari control

register adalah untuk mengontrol setiap alamat yang ada di CPU dan untuk switching mode

pengalamatan.

VIRTUAL MEMORI

Virtual Memory adalah ruang HDD yang menggunakan beberapa bagian sebagai memori. Ini

adalah aplikasi yang digunakan untuk menyimpan data dan instruksi yang saat ini tidak diperlukan

agar proses oleh sistem. Selama proses loading program, sistem akan menyalin data aplikasi dan

instruksi dari HDD ke memori utama (sistem memori). Oleh karena itu sistem dapat menggunakan

sumber daya seperti CPU untuk memproses dan melaksanakannya. Setelah mendapatkan memori

sistem penuh, sistem akan mulai bergerak beberapa data dan instruksi yang tidak perlu lagi untuk

memproses ke Virtual Memory sampai data dan instruksi mereka perlu proses lagi. Sehingga sistem

dapat memanggil aplikasi berikutnya data dan instruksi dan menyalinnya ke memori utama agar

sistem untuk memproses beristirahat dan beban program. Ketika data dan instruksi yang ada di

Memori Virtual perlu proses lagi, sistem akan memeriksa terlebih dahulu memori utama untuk ruang.

Jika ada ruang, itu hanya akan menukar mereka ke memori utama. Jika tidak ada ruang yang tersisa

untuk memori utama, sistem akan memeriksa terlebih dahulu memori utama dan memindahkan setiap

data dan instruksi yang tidak perlu proses ke Memori Virtual.

Kemudian menukar data dan instruksi yang perlu proses oleh sistem dari Memori Virtual ke

memori utama. Setelah terlalu rendah dari ukuran Virtual Memory atau Memori Virtual ukuran besar

(yang berarti ukuran yang berada di atas dua kali lipat dari sistem memori) bukan ide yang baik. Jika

Anda menetapkan Memori Virtual terlalu rendah, maka OS akan terus mengeluarkan pesan

kesalahan yang menyatakan baik Tak cukup memori atau Virtual terlalu rendah. Hal ini karena

beberapa bagian dari sistem memori digunakan untuk menyimpan OS Kernel, dan membutuhkan

untuk tetap berada dalam memori utama sepanjang waktu. Oleh karena itu sistem harus memiliki

ruang untuk menyimpan proses saat ini tidak diperlukan data dan instruksi ketika memori utama bisa

diisi. Jika Anda menetapkan ukuran Memori Virtual terlalu besar untuk mendukung aplikasi yang

intensif, juga bukan ide yang baik. Karena akan menciptakan kinerja tertinggal, dan bahkan ia akan

mengambil HDD ruang bebas. Kebutuhan sistem untuk mentransfer data dan aplikasi instruksi bolak-

balik antara Memori Virtual dan Sistem Memori. Oleh karena itu, itu bukan ide yang baik. Ukuran

yang ideal untuk Virtual Memory adalah ukuran default Virtual Memory, dan tidak boleh melebihi

nilai ukuran triple memori sistem.

CHACHE MEMORY

Cache memori adalah memori berkapasitas terbatas, berkecepatan tinggi yang lebih mahal

daripada memiri utama. Cache memori ini ada diantara memori utama dan register pemroses,

berfungsi agar pemroses tidak langsung mengacu pada memori utama agar kinerja dapat

ditingkatkan.

Cache memori ini ada dua macam yaitu :

   1. Cache Memori yang terdapat pada internal processor, Cache memori jenis ini kecepatan

aksesnya sangat tinggi, dan harganya sangat mahal. Hal ini bisa terlihat pada processor yang

berharga mahal. semakin tinggi kapasitas cache memori maka semakin mahal dan semakin cepat

processor.

   2. Cache memori yang terdapat diluar processor, yaitu berada pada motherboard. Cache memori

jenis ini kecepatan aksesnya sangat tinggi, meskipun tidak secepat cache memori jenis pertama (yang

ada pada internal processor).semakin besar kapasitasnya maka semakin mahal dan cepat. Hal ini bisa

kita lihat pada motherboard dengan beraneka ragam kapasitas cache memori yaitu 256kb, 512kb,

1Mb, 2Mb dll.

BAB IV

Aritmatika Komputer

Rangkaian aritmatika merupakan konsep dasar yang melandasi pemrosesan logika dan aritmatika di sistem komputer modern. Pada artikel ini dijelaskan bagaimana realisasi penjumlah binary di dalam konsep aritmatika biner diimplementasikan dalam rangkaian digital.

ALUMerupakan bagian dari CPU yang membentuk Operasi Operasi aritmatika dan logika

terhadap data. Proses yang terdapat di ALU adalah :1. CPU membawa data Ke ALU untuk Diproses2. CPU mengambil lagi hasil proses dari ALU

    Kode Biner Data huruf akan dirubah dalam bentuk ASCII Kemudian dari bentuk ASCII diubah dalam bentuk biner Data gambar merupakan kumpulan dari angka angka yang merupakan perwakilan dari

warna masing masing titik /pixel , dan angka tersebut akan dirubah dalam bentuk biner

Semua data dipresentasikan dalam bentuk 1 dan 0

Proses dikodekan dalam biner Sebagian besar operasi yang ada di dalam suatu proses komputer adalah Operasi Aritmatik

Operasi aritmatika apa saja ?

Penambahan

Pengurangan

Perkalian

Pembagian

Representasi Proses Register Adalah tempat Penyimpanan data sementara dalam CPU selama proses

eksekusi. Apabila terjadi proses eksekusi data dalam register dikirim ke ALU untuk diproses , hasil eksekusinya nanti akan diletakan kembali ke Register

Unit kontrol akan menghasilkan Sinyal yang akan mengontrol operasi ALU , dan pemindahan data dari dan ke ALU

Flag diset oleh ALU sebagai hasil dari suatu Operasi ALU

Biner dipilih sebagai mekanisme representasi data di dalam Komputer Komputer secara elektronika hanya mampu membaca dua kondisi sinyal , yaitu Ada sinyal atau ada tegangan Tidak ada sinyal dan tidak ada arus listrik yang mengalir

Dua kondisi tersebut digunakan untuk merepresentasikan bilangan di kode biner Level tinggi (ada tegangan) sebagai representasi bilangan 1 Level rendah (tidak ada arus) sebagai representasi bilangan 0

Representasi Integer oleh Biner

a. Representasi Unsigned Integer Untuk Keperluan penyimpanan dan pengolahan Komputer diperlukan bilangan

biner yang terdiri atas angka 1 dan 0 Suatu word 8 bit digunakan untuk menyatakan bilangan desimal 0 hingga 255 Contoh :

0000 0000 = 00000 0001 = 11000 0001 = 1281111 1111 = 255

Kelemahannya 1. Hanya dapat menyatakan bilangan positif saja2. Sistem ini tidak bisa digunakan untuk menyatakan bilaingan integer negatif

b. Representasi Nilai Tanda Berangkat dari kelemahan metode unsigned integer Dikembangkan beberapa konvensi untuk menyatakan nilai integer negatifContoh :

0 001 0101 = +211 001 0101 = - 210 111 1111 = +1271 111 1111 = - 128

Kelemahahnnya1. Masalah Pada Operasi Aritmatika penjumlahan dan pengurangan yang

memerlukan pertimbangan tanda maupun nilai bilangan 2. Adanya representasi ganda pada bilangan 0

0 000 0000 = 0 1 000 0000 = 0

c. Representasi Komplemen dua (two’s complement) Merupakan perbaikan dari metode nilai tanda yang memiliki kekurangan pada

operasi penjumlahan dan pengurangan , serta representasi bilangan nol Sistem bilangan dalam komplemen dua menggunakan bit paling berarti (paling

kiri) sebagai bit tanda dan sisanya sebagai bit nilai seperti pada metode nilai tanda

Tetapi mempunyai perbedaan untuk representasi bilangan negatifnya.PERBEDAANNYA

Bilangan negatif dalam metode komplemen dua dibentuk dari Komplemen satu dari bilangan biner semual (yang bertanda positif ) Menambahkan 1 pada LSB nya Diperolehlah bilangan negatifnya

Contoh :+21 = 0001 0101

Bilangan negatifnya dibentuk dengan cara :+21 = 0001 0101Dibalik menjadi = 1110 1010Ditambahkan dengan 1 pada LSB ---------------------------------------- + 1Menjadi = 1110 1011 = - 21

BAB V

Desain Prosesor dan Datapath Fungsi Prosesor

Processor merupakan otak dan pusat pengendali dari sebuah komputer yang didukung oleh komponen lainnya. Processor adalah sebuah IC yang mengontrol keseluruhan jalannya sebuah sistem komputer. Letak dari processor adalah di dalam port yang telah disediakan dalam motherboard komputer, komponen kecil ini mempunyai kekuatan yang sangat besar, karena processor adalah bagian komputer yang menentukan kecepatan dari sebuah komputer. Processor sebenarnya dapat diganti dengan processor yang lainnya untuk meningkatkan performa sebuah komputer, asalkan ukuran processor tersebut sesuai dengan port yang disediakan di dalam motherboard.

Fungsi Prosesor :

1. Menjadi penentu kecepatan dan peforma kumputer2. Memproses data dari masukan/input3. Menghasilkan perintah/keluaran/output4. Merupakan otak dari sebuah computer5. Mengatur seluruh system kerja computer (pusat kendali)

Tujuan Desain Prosesor

Performa prosesor tentu bergantung pada desain pelayanan proses yang digunakan semakin baik desain pelayanan prosesnya, maka secara otomatis baik dan cepatlah performa prosesor tersebut. Tujuan dari desain prosesor tak lain adalah untuk mempertemukan kebutuhan set intruksi. Hal ini melibatkan hardware yang tepat agar semua makro-operasi dieksekusi secara akurat seperti pada setiap persyaratan instruki. Desainer harus mempertimbangkan faktor-faktor lainnya yang bertanggung jawab pada sukses atau gagalnya prosesor di pasar komersial. Keputusan-keputusan penting lainnya dibuat pada tingkat awal seperti berikut:

1. Apakah instruksi titik-mengambang akan dieksekusi oleh hardware atau simulasi software?2. Apa yang kita butuhkan:

a. Apakah prosesor harga murah dengan struktur bus tunggal dan register hardware terbatas dan sumber daya lain?

b. Apakah prosesor kinerja tinggi dengan multi bus dan sumber daya yang banyak dan/atau paralelisme?

Proses Desain Prosesor

Desain sebuah prosesor mengikuti urutan langkah setiap level yang terlibat dalam aktivitas desain. Beberapa langkah saring bergantung. Ada dua jenis input, pertama adalah seperti yang ditunjukkan paia sisi kiri dari blok yang diselesaikan oleh arsitek komputer, termasuk penjelasan/ deskripsi set instruksi dan format-format operand, Kedua adalah ditunjukkan seperti input dari atas yang berfungsi sebagai basis pengetahuan, termasuk detail berbagai algoritma, fungsi dan tingkah laku dari beberapa komponen hardware, dan pengetahuan beberapa teknik desain. Desainer akan mengevaluasi kegunaan dan keterbatasan dari opsi yang tersedia dan mengambil yang tepat.

Prosesor secara fungsional dibagi menjadi datapath dan unit kontrol. Antarmuka ini diimplementasikan pada prosesor murah dengan sebuah bus tunggal. Bus yang sama bertindak sebagai bus internal di dalam datapath. Pada prosesor berbasis kinerja sedang, disediakan dua bus, sedangkan pada prosesor kinerja tinggi mempunyai tiga bus. secara fisik terdapat perbedaan yang mencolok antara datapath dan unit kontrol. pada komputer kontemporer (mutakhir), kedua unit hardware tersebut terintegrasi dalam suatu modul fisik tunggal dibandingkan dengan komputer mainframe seberumnya.

Desain sebuah prosesor dijelaskan dalam urutan langkah berikut:

1. Mengerti dengan baik setiap instruksi. Menetapkan makro-operasi dalam hubungannya dengan arsitektur komputer yang diberikan.

2. Menetapkan sumber daya hardware yang dibutuhkan (untuk mengimplementasikan ma kro-operasi) dalam hubungannya dengan item hardware yang terlihat oleh pemrogram (register, flag, stack, dan sebagainya).

3. Menerjemahkan setiap makro-operasi dengan satu atau lebih operasi transfer register. 4. Mendesain datapath (dimulai dengan penetapan sumber daya pada langkah 2) yang diperlukan untuk

pelaksanaan operasioperasi transfer register dan penetapan titik-titik kontrol. Menganalisis apakah sirkuit datapath dapat dikurangi dengan menggabungkan desain untuk berbagai instruksi dan mengeliminasi sirkuit-sirkuit yang berlebihan.

5. Daftar urutan pewaktuan sinyal kontrol diperlukan untuk mengaktifkan titik-titik kontrol.

Organisasi Datapath

lstilah datapath termasuk komponen-komponen hardware berikut:

1. ALU2. Register sebagai penyimpanan sementara3. Berbagai sirkuit digital untuk pengeksekusian mikro-operasi, termasuk komponen-komponen

hardware seperti gate, latch, flip-flop, multiplexer, decoder, counter, complementer, delay logic, dan sebagainya.

4. Lintasan internal untuk pergerakan data antara ALU dan register. 5. Sirkuit driver untuk mentransmisikan sinyal ke unit eksternal (unit kontrol, memori, l/O). 6. Sirkuit receiver untuk menerima sinyal dari unit eksternal.

Jenis- jenis artimetika :

Aritmetika Biner

a. Titik-Tetap (fixed-point)

b. Titik mengambang (floating point)

i. Rentangan bilangan lebih luas

ii. Kompleks dan mahal

Komponen-komponen aritmatika biner :

1. Gate, sirkuit logika (NOT, OR, AND, XOR)2. Flip-flop, media penyimpanan biner (0 dan 1)3. Register, sekumpulan flip flop dengan masukan clock bersama (operasi aritmetika)4. Counter, digunakan dalam operasi aritmetika dan operasi kontrol5. Multiplexer, memilih salah satu dari beberapa input ke bagian output sesuai sinyla kontrol

selector6. Decoder, Pendekodean instruksi, alamat dan perintah7. Encoder, Kebalikan decoder

Aritmetika Desimala. Bilangan desimal direpresentasikan dalam bentuk BCD (Binary Coded Decimal).b. Kelemahan:

- Hardware arimetika desimal kompleks dan mahal- Sistem bil. BCD tidak efisien karena membesar penggunaan memori dan register.

Antarmuka Memori Utama

Flag MR/W digunakan oleh prosesor untuk menunjukkan operasi yang sedang dilaksanakan. Jika MR/W=o, prosesor melakukan operasi baca memori. Jika MR/w=1, melakukan operasi tulis memori. Flag SMMA menunjukkan apakah suatu operasi memori telah dalam progress. Jika SMMA=O, tidak ada operasi memori dalam progress Jika SMMA=1, operasi memori dalam progress. Pada saat operasi dalam perampungan, memory control logic me-reset flag. Jelas, hal ini akan dilaksanakan setelah waktu akses memori berakhir. Sinyal MFC dari memori dapat digunakan untuk me-reset flag ini.

Prosesor melakukan operasi-operasi berikut untuk pelaksanaan baca memori:

1. Menempatkan alamat memoridalam MAR. 2. Me-reset flip-flop MR/W. Output p menulu ke sinyal kontrol MEMORY READ.3. Men-set flag SMMA 4. Memeriksa apakah flag SMMA sudah menjadi 0. Ketika SMMA menjadi 0, prosesor me-load

data dari memori ke dalam MDR.

Prosesor melakukan operasi-operasi berikut untuk pelaksanaan tulls memori:

1. Menempatkan alamat memoridalam MAR 2. Menempatkan data dalam MDR 3. Men-set flip-flop MR/W. Output Q menuju ke sinyal kontrol MEMORY WRITE 4. Men-set flag SMMA 5. Memeriksa apakah flag SMMA sudah menjadi 0. Ketika SMMA menjadi 0, prosesor memulai

operasi lain.

Register File

Register file (penyimpanan lokal) terdiri atas sekumpulan register prosesor (dengan sebuah kontrol read/write bersama). Ada dua tipe register:

1. Progrom addressable register adalah untuk penyimpanan operand dan hasil. Register ini dikenal dengan general purpose register. Register ini dapat juga digunakan sebagai register khusus seperti index register, base register, stack pointer dan lain-lain.

2. Scratch pad register digunakan sebagai register sementara oleh unit kontrol untuk penyimpanan hasil sementara atau konstanta yang diperlukan selama eksekusi suatu instruksi.

Waktu akses register file sangat cepat dibandingkan dengan waktu akses memori utama. Secara fisik, register file berada dalam prosesor. Register file berbeda dengan memori cache yang berfungsi sebagai penyangga/buffer antara prosesor dan memori utama. Memori cache tak terlihat linvisiblel oleh program. Program (walaupun kecil) tidak dapat disimpan di register file karena prosesor tidak mengambil instruksi dari register file.

BAB VIUnit Kendali

Pengertian

Unit kendali (Control Unit/ CU) adalah salah satu bagian dari CPU yang bertugas untuk memberikan arahan/kendali/ kontrol terhadap operasi yang dilakukan di bagian ALU (Arithmetic Logical Unit) di dalam CPU tersebut. Output dari CU ini akan mengatur aktivitas bagian lainnya dari perangkat CPU.

Pada awal-awal desain komputer, CU diimplementasikan sebagai ad-hoc logic yang susah untuk didesain. Sekarang, CU diimplementasikan sebagai sebuah microprogram yang disimpan di dalam tempat penyimpanan kontrol (control store). Beberapa word dari microprogram dipilih oleh microsequencer dan bit yang datang dari word-word tersebut akan secara langsung mengontrol bagian-bagian berbeda dari perangkat tersebut, termasuk di antaranya adalah register, ALU, register instruksi, bus dan peralatan input/output di luar chip. Pada komputer modern, setiap subsistem ini telah memiliki kontrolernya masing-masing, dengan CU sebagai pemantaunya (supervisor).

Tugas CU

Tugas dari CU adalah sebagai berikut:

1. Mengatur dan mengendalikan alat-alat input dan output.2. Mengambil instruksi-instruksi dari memori utama.3. Mengambil data dari memori utama kalau diperlukan oleh proses.4. Mengirim instruksi ke ALU bila ada perhitungan aritmatika atau perbandingan logika serta

mengawasi kerja.5. Menyimpan hasil proses ke memori utama.

Macam-macam CU

- Single-Cycle CU

Proses di CUl ini hanya terjadi dalam satu clock cycle, artinya setiap instruksi ada pada satu cycle, maka dari itu tidak memerlukan state. Dengan demikian fungsi boolean masing-masing control line hanya merupakan fungsi dari opcode saja. Clock cycle harus mempunyai panjang yang sama untuk setiap jenis instruksi. Ada dua bagian pada unit kontrol ini, yaitu proses men-decode opcode untuk mengelompokkannya menjadi 4 macam instruksi (yaitu di gerbang AND), dan pemberian sinyal kontrol berdasarkan jenis instruksinya (yaitu gerbang OR). Keempat jenis instruksi adalah “R-format” (berhubungan dengan register), “lw”

(membaca memori), “sw” (menulis ke memori), dan “beq” (branching). Sinyal kontrol yang dihasilkan bergantung pada jenis instruksinya. Misalnya jika melibatkan memori ”R-format” atau ”lw” maka akan sinyal ”Regwrite” akan aktif. Hal lain jika melibatkan memori “lw” atau “sw” maka akan diberi sinyal kontrol ke ALU, yaitu “ALUSrc”. Desain single-cycle ini lebih dapat bekerja dengan baik dan benar tetapi cycle ini tidak efisien.

- Multi-Cycle CU

Berbeda dengan unit kontrol yang single-cycle, unit kontrol yang multi-cycle lebih memiliki banyak fungsi. Dengan memperhatikan state dan opcode, fungsi boolean dari masing-masing output control line dapat ditentukan. Masing-masingnya akan menjadi fungsi dari 10 buah input logic. Jadi akan terdapat banyak fungsi boolean, dan masing-masingnya tidak sederhana. Pada cycle ini, sinyal kontrol tidak lagi ditentukan dengan melihat pada bit-bit instruksinya. Bit-bit opcode memberitahukan operasi apa yang selanjutnya akan dijalankan CPU; bukan instruksi cycle selanjutnya.

BAB VIIDESAIN MEMORI UTAMA SEMIKONDUKTOR

Memori

• Memori digunakan untuk penyimpanan informasi.• Informasi berupa :

– Program (instruksi dan operand) – Kontrol

• Parameter dalam memilih sebuah memori:– Kapasitas : memori sebagai unit penyimpanan yang terdiri dari alamat dan panjang word

w bit.– Kecepatan : Kecepatan operasi baca, dekode (penerjemahan) yang terdiri dari waktu

akses dan pemulihan waktu (recovery time)– Bandwidth : Kecepatan transfer data memori yang dinyatakan dalam jumlah byte per

detik– Latency : waktu yang digunakan untk mengakses lokasi (word) yang pertama dalam

suatu rangkaian lokasi (blok lokasi), seperti had disk.

• Memori yang dapat menyimpan 32 word, berarti memori memiliki 32 lokasi penyimpanan berupa alamat alamat biner 32 macam mulai dari 00000 sampai 11111 (0 sampai 31 dalam desimal)

• Secara umum masukan alamat N diperlukan untuk memori yang mempunyai kapasitas 2^N.

Klasifikasi Memori

• Berdasarkan Fungsi :– Memori Utama– Memori Sekunder– Memori Cache– Memori Virtual

• Berdasarkan Teknologi :– Memori magnetic buble– Memori semikonduktor– Memori core– Memori Optik

• Berdasarkan Kemampuan :– Memori Baca/Tulis– Memori Baca Saja

• Berdasarkan Akses :– Memori Akses Acak– Memori Akses Urut– Memori Akses Semi-Acak

• Kemampuan Baca/tulis :

– Memori ROM (Read Only Memory) hanya boleh dibaca oleh CPU.– Dapat melakukan operasi baca dan tulis– Memori semikonduktor baca/tulis : RAM (Random Access Memory)

• Memori Akses Acak– Memori yang membolehkan pengaksesan ke suatu lokasi tanpa ada keterkaitan dengan

posisi fisik dan tidak bergantung pada lokasi lain.– Dengan kata lain,waktu akses sama untuk semua lokasi.– Contoh : RAM dan ROM.

• Memori Akses Urut– Pembacaan suatu lokasi dilakukan secara berurut dimana setelah operasi baca atau tulis

dilakukan, baca/tulis diletakkan didepan lokasi berikutnya.– Karena itu waktu akses akan berbeda setaip lokasi.– Contoh : pita magnetik dan pita kertas

• Memori semi acak– Pemilihan lokasi yang akan diakses menggunakan dua langkah: satu akses acak dan

lainnya akses urut.– Contohnya: memori magnetik (floppy disk dan hard disk)

Peran Memori dalam CPU

• Register internal– Peran yang sangat terbatas dalam penyimpanan informasi sementara ketika program

berjalan– Mempunyai waktu akses yg sangat singkat– Hanya dpt diakses oleh CPU sedangkan yang lain dapat juga diakses oleh program

• Memori Utama– CPU mengambil (fetch) instruksi ketika program dijalankan– Dikenal dengan memori program dan memori primer– Jenis memori akses acak

• Memori Sekunder– Dikenal juga dengan nama memori pembantu– Digunakan untuk menyimpan program dan data dalam volume yg besar– Memori lambat dan murah– Jenis memori semi acak– Contoh : floppy disk, hard disk

• Memori cache– Sebuah penyangga tengah antara CPU dan memori utama– Kapasitas lebih kecil dibanding memori utama– Kecepatan berkali-kali dari memori utama sehingga waktu akses ke memori utama sering

diambil alih oleh akss memori cache

Arsitektur ROM (Read Only Memory)

• 4 bagian dasar :– Larik register

• Menyimpan data yang telah diprogram kedalam ROM.• Setiap register berisi banyak sel-sel memori setara ukuran word.• Setiap register menyimpan word 8 bit• Setiap register mempunyai 2 saluran masuk enable (E) dan harus dalam keadaan

HIGH agar dapat ditempatkan pada bus.

– Decoder baris– Decoder kolom

Arsitektur RAM (Random Access Memory)

• Lokasi alamat memori dimana saja dapat diakses semudah mengakses lokasi alamat lainnya dalam memori tersebut tanpa ada perbedaan waktu akses.

• Untuk melakukan pembacaan, pertama sel memori dipilih oleh sinyal “pilih” kemudian diikuti dengan sinyal kontrol “baca”. Isi sel diberikan pada “data keluar” (D0) setelah melewati waktu akses.

• Untuk melakukan penulisan, pertama sel memori dipilih oleh sinyal “pilih” kemudian diikuti dengan pengiriman data pada “data masuk”m (D1) dan mengaktifkan sinyal kontrol “tulis”.

DAFTAR ISIOrganisasi Komputer Modern...................................................................................................1

Hardware dan Software.................................................................................................1 Unit-unit Fungsional Computer........................................................................................2 Stored Programing Consept............................................................................................4 Konsep Interupsi..........................................................................................................5 Konsep Bus................................................................................................................6 Jenis-jenis Computer.....................................................................................................7 Pengukuran Kinerja Komputer.........................................................................................7

Evolusi Komputer..................................................................................................................8Generasi Pertama................................................................................................................8Generasi kedua...................................................................................................................8Generasi Ketiga..................................................................................................................8Generasi Keempat...............................................................................................................8Generasi Kelima.................................................................................................................9

Arsitektur CPU dan Set Intruksi...............................................................................................101. ARSITEKTUR SET INSTRUKSI......................................................................................102. CPU...........................................................................................................................13

Aritmatika Komputer............................................................................................................19ALU.............................................................................................................................19Kode Biner.....................................................................................................................19Proses dikodekan dalam biner..............................................................................................19Representasi Proses...........................................................................................................19Biner dipilih sebagai mekanisme representasi data di dalam Komputer...........................................20Representasi Integer oleh Biner............................................................................................20

Desain Prosesor dan Datapath.................................................................................................22 Fungsi Prosesor.........................................................................................................22 Tujuan Desain Prosesor...............................................................................................22 Proses Desain Prosesor................................................................................................23 Organisasi Datapath....................................................................................................25 Antarmuka Memori Utama...........................................................................................25 Register File.............................................................................................................26

Unit Kendali.......................................................................................................................27 Pengertian................................................................................................................27 Tugas CU................................................................................................................27

Macam-macam CU.....................................................................................................27- Single-Cycle CU....................................................................................................27- Multi-Cycle CU.....................................................................................................28

DESAIN MEMORI UTAMA SEMIKONDUKTOR......................................................................29 Memori...................................................................................................................29 Klasifikasi Memori.....................................................................................................29 Peran Memori dalam CPU............................................................................................30 Arsitektur ROM (Read Only Memory).............................................................................30 Arsitektur RAM (Random Access Memory)......................................................................31