Slide 2-sistem-komputer

Tinjaun Umum Sistem Komputer 1

Course Objective Elemen-elemen dasar sistem komputer. Register-register prosesor. Eksekusi Instruksi. Interrupt.

Sistem Komputer – Mata Kuliah Sistem Operasi

IntroductionAnda Pake Yang Mana ?

ELEMEN SISTEM KOMPUTER Sebuah sistem komputer terdiri dari beberapa

komponen sebagai berikut : Processor. Main Memory. Modul I/O. Sistem BUS.

Antar komponen dalam sistem komputer bekerja sama untuk menjalankan fungsi utama sistem komputer yaitu untuk menjalankan program.


Elemen Sistem Komputer (2) Processor

Melakukan fungsi pengolahan data, jika hanya terdapat 1 processor makan disebutr Central Processing Unit (CPU).

Main Memory Menyimpan data & program, umumnya bersifat volatile

(tidak permanen). Modul I/O

Memindahkan data antara komputer dan lingkungan eksternalnya, misalnya peralatan komunikasi, memory eksternal, dll

Sistem BUS Beberapa struktur dan mekanisme yang melakukan

komunikasi antara processor, main memory, dan modul I/O.


Elemen Sistem Komputer (3)

Disamping merupakan block diagram dari sistem komputer.


REGISTER PROCESSOR Prosesor terdiri dari sejumlah register yang merupakan

memory yang berkecepatan tinggi dan berukuran kecil daripada main memory.

Fungsi register dalam processor : User visible register : memungkinkan programmer dapat

mengurangi penggunaan main memory dan merujuk ke register.

Control dan status register : mengontrol operasi prosesor serta mengontrol operasi prosesor.


EKSEKUSI INSTRUKSI Eksekusi Instruksi merupakan fungsi dasar komputer. Program yang akan dieksekusi terdiri dari beberapa

instruksi yang tersimpan di dalam memory utama. Eksekusi instruksi terdiri dari proses pengambilan (fetch)

dan eksekusi (execute).


Fetching dan Execute Processor-Memory

Data ditransfer dari processor ke memory atau dari memory ke processor.

Processor-I/OData ditransfer I/O ke processor dan sebaliknya.

Data ProcessingProcessing data dengan aritmatic maupun logic operation.

ControlControl atas proses yang terjadi.


INTERRUPT Interrupt merupakan sinyal yang menyebabkan processor

menghentikan suatu pekerjaan tertentu dan berpindah untuk mengerjakan pekerjaan yang lain.

Jenis-jenis interrupt : Software interrupt

merupakan interrupt yang disebabkan oleh software atau sering disebut sebagai System Call, misalnya suatu program ini mencetak hasil ke printer.

Hardware inteerupt

merupakan interrupt yang disebabkan oleh hardware yang terjadi karena ada akse dari perangkat keras, seperti penekanan tombol keyboard dan penggerakan pointer mouse, flash disk, DVD Room.


Penyebab Interrupt (1)

Program, sebagai akibat dari eksekusi instruksi, misalnya arithmatic Overvlow, Devision by Zero.

Interrupt yang disebabkan oleh I/O, yang mengindikasikan bahwa proses telah selesai atau terjadi error.

Kegagalan hardware, disebabkan oleh kegagalan hardware seperti power failur, dll.


Penyebab Interrupt (2)


Multiprogramming (1) Multiprogramming berkaitan dengan mekanisme untuk

melayani banyak tugas yang dijalankan dalam satu processor yang sama / menggunakan resource processor yang sama.

Merupakan model Interrupt. Pelaksanaan instruksi yang dilaksanakan meliputi beberapa

process : Program dimuat ke dalam memory Program dijalankan sampai dengan program tersebut meng-akses I/O Eksekusi dialihkan ke perkerjaan / task yang lainya Langkah tersebut dilakukan secara berulang-ulang sampai semua task

selesai dikerjakan


Multiprogramming (2) Multiprogramming diharapkan dapat meningkatkan utilitas CPU. Term Multiprogramming berbeda dengan Multitasking /

Multiprocessing. Multiprogramming merujuk ke mekanisme interrupt yang

mengoptimalkan penggunaan CPU dengan melakukan mekanisme switch ke pekerjaan yang lain jika program yang sedang dieksekusi sedang meng-akses I/O.

Sedangkan Multiprocessing / Multitasking merupakan kemampuan untuk meggunakan beberapa processor untuk mengerjakan task pada machine yang sama pada waktu yang sama.


HIERARKI MEMORY Sebuah sistem komputer terdiri dari beberapa

komponen sebagai berikut : Processor. Main Memory. Modul I/O. Sistem BUS.

Antar komponen dalam sistem komputer bekerja sama untuk menjalankan fungsi utama sistem komputer yaitu untuk menjalankan program.


Memory Stack Prosesor


Memory Stack


Tinjaun Umum Sistem Komputer 2

Course Objective Hierarki Memori. Cache Memori.

Hirarki Memory Desain memory dipangaruhi oleh beberapa hal, yaitu :

kecepatan, kapasitas, dan cost. Terdapat beberapa kaitan yang menjadi trade off dalam

upaya desain memory : Semakin cepat waktu akses, semakin mahal cost per-bit. Semakin besar kapasitas memory, cost tiap bit semakin

murah. Semakin besar kapasistas, semakin lambat waktu

aksesnya.


Trade-Off Pada Desain Memory

Sistem Komputer – Mata Kuliah Sistem Operasi.

Trade-Off Pada Desain Memory (2) Berdasarkan kondisi yang dijelaskan sebelumnya,

designer mencoba untuk merancang memory yang berkapasitas besar, namun tetap memperhatikan faktor performa.

Solusinya adalah kombinasi antara memory yang berkapasitas besar, dengan memory yang kapasitasnya lebih kecil dengan waktu akses yang cepat.


Solusinya … ? Berdasarkan kondisi yang dijelaskan sebelumnya,

designer mencoba untuk merancang memory yang berkapasitas besar, namun tetap memperhatikan faktor performa.

Solusinya adalah kombinasi antara memory yang berkapasitas besar, dengan memory yang kapasitasnya lebih kecil dengan waktu akses yang cepat.


Contoh Kasus (1) Misalkan processor memiliki level memory 2 tingkat,

tingkat 1 berisi 1000 word dengan waktu akses 0.1 µs, sedang tingkat 2 dengan kapasitas yang lebih besar 100.000 word dengan waktu akses 1 µs.

Jika word yang akan diakses berada pada tingkat 1, maka processor akan langsung akses.

Jika word yang akan diakses ada pada tingkat 2, maka word yang ada pada tingkat 2 akan dipindah ke tingkat 1 dan kemudian akan diakses oleh processor.


Contoh Kasus (2) Misalkan 95% waktu akses ada pada

tingkat 1, dan 5% ada pada tingkat 2. Sehingga :

(0.95)(0.1 µs) + (0.05)(0.1 µs + 1 µs) = 0.095 + 0.055 = 0.15 µs

Nilai yang didapatkan mendekati waktu akses memory tingkat 1.

Inilah strategi yang digunakan dalam menyediakan mekanisme processing yang membutuhkan kecepatan akses dan kapasitas yang besar.


Cache Memory Idealnya, kecepatan processor harus diimbangi oleh

kecepatan memory yang dalam hal ini adalah main memory.

Pada penjelasan sebelumnya, terdapat trade-off antara kapasitas yang semakin besar dengan kecepatan akses.

Sistem Komputer – Mata Kuliah Sistem Operasi,

Memory Stack


Fetching Word To Processor Cache memory berisi copy dari sebagian isi dari main

memory. Processor akan mencari word pada cache memory

terlebih dahulu jika membutuhkan suatu word. Jika word yang dicari ada pada cache, maka processor

langsung akan membacanya. Jika word yang dicari tidak ada, maka beberapa blok dari

main memory akan di load ke cache, dan dedeliver ke processor.


Cache & Memory Structure


Cache & Memory Structure


Cache Design Beberapa point yang diperhatikan dalam design suatu

cache memory adalah sebagai berikut : Cache size Block size Mapping function Replacement algorithm Write policy


I/O Communication Technique Terdapat beberapa mekanisme komunikasi yang

berhubungan dengan I/O, yaitu : Programmed I/O Interrupt-driven I/O Direct Memory Access (DMA)


Programmed I/O (1) Pada mekanisme ini, processor bertanggung jawab

dalam transfer data dari perangkat eksternal ke memory dan sebaliknya.

Pada saat processor melakukan eksekusi dan mendapatai instruksi yang berkaitan dengan I/O, maka akan menerbitkan perintah ke modul I/O yang bersangktan.

Modul I/O yang bersangkutan akan melakukan aksi yang diminta processor.

Sebagai mekanisme untuk menentukan status transfer I/O, modul I/O tidak dapat melakukan interrupt pada processor, sehingga, processor secara periodik melakukan pengecekan akan status tersebut.


Programmed I/O (2) Dengan demikian, instruksi untuk mekanisme I/O pada

programmed I/O mencakup beberapa hal dibawah ini : Control

Digunakan untuk aktivasi perangkat eksternal dan menginformasikan tentang aksi apa yang harus dilaksanakan.

Status

Digunakan untuk mengetahui status akan transfer data dari perangkat I/O ke main memory.

Transfer

Digunakan untuk memindahkan data antara register processor dengan perangkat eksternal.


Programmed I/O (3)

Pada gambar disamping ditunjukan mekanisme eksekusi instruksi yang melibatkan I/O.

Processor secara periodik melakukan pengecekan untuk mengetahui status daripada transfer data dari perangkat ekstenal ke main memory dan sebaliknya.

Sehingga processor disibukan dengan proses untuk mengetahui status transfer.


Interrupt-Driven I/O (1) Masalah pada programmed I/O adalah bahwa processor harus

menunggu hingga modul I/O siap untuk melakukan transfer yang mengakibatkan processor musti melakukan pengecekan yang berulang-ulang atas status modul I/O.

Alternatifnya, processor menerbitkan perintah ke modul I/O dan kemudian processor melanjutkan eksekusinya atas instruksi yang lain.

Modul I/O akan melakukan interrupt ke processor untuk meminta layanan jika modul I/O telah siap saling bertukar data dengan processor.

Processor kemudian melakukan eksekusi atas instruksi perpindahan data.

Setelah selesai, processor akan melanjutkan eksekusi instruksi sebelumnya, sebelum peocessor di interrupt oleh modul I/O.


Interrupt-Driven I/O (2) Pada gambar disamping dapat diketahui,

processor melakukan intervensi atas proses transfer setelah mendapatkan interrupt dari modul I/O.


Direct Memory Access (DMA) - 1 Interrupt-Driven I/O dirasa lebih efisien daripada programmed

I/O, namun Interrupt-Driven masih memerlukan intervensi aktif dari processor.

Kesulitan yang dihadapi oleh programmed I/O dan Interrupt-Driven I/O adalah :

Kecepatan transfer I/O dibatasi oleh kecepatan processor dalam memeriksa dan melayani perangkat eksternal.

Processor terikat oleh kegiatan mengatur transfer I/O.


Direct Memory Access (DMA) - 2 Jika terdapat data yang bervolume besar, diperlukan teknik

yang lebih efisien. Direct Memory Access (DMA) diperkenalkan sebagai solusi

untuk menyediakan modul yang terpisah yal ng terdapat pada sistem BUS atau menggabungkanya dengan modul I/O.

Pada saat akan melakukan pembacaan atau penulisan suatu blok data, processor mengeluarkan perintah ke modul DMA dengan cara mengirimkan informasi sebagai berikut :

Apakah read atau write yang diminta ? Apakah perangkat I/O terlibat ? Lokasi awal dalam memory yang akan dibaca atau ditulis ? Jumlah word yang akan dibaca atau ditulis ?


Direct Memory Access (DMA) - 3

Setelah memberikan perintah ke DMA, processor melanjutkan eksekusinya atas instruksi yang lain.

DMA melakukan transfer data dari perangkat eksternal ke main memory tanpa intervensi processor.

Setelah process transfer selesai, DMA akan melakukan interrupt ke processor.

Sehingga processor hanya dilibatkan pada permulaan dan akhir dari proses transfer.


Slide 2-sistem-komputer

Education