Rangkuman BAB 1 Siskom

BAB I Arsitektur dan Organisasi Komputer

A. Pengertian Arsitektur Komputer

      Arsitektur komputer adalah konsep perencanaan dan struktur pengoperasian dasar dan suatu sistem komputer. Cabang ilmu ini biasanya mempelajari komponen-komponen sistem komputer yang terhubung dengan perintah logis dari sebuah program.

     Dalam hal ini, penerapan perencanaan dan masing-masing bagian akan Iebih difokuskan pada bagaimana CPU akan bekerja, dan mengenal cara pengaksesan data dan alamat dan memori cache,RAM, ROM, dan CD.

     Arsitektur komputer juga dapat didefinisikan dan dikategorikan sebagal ilmu dan sekaligus seni mengenai cara menghubungkan komponen-komponen perangkat keras untuk dapat menciptakan sebuah komputer yang memenuhi kebutuhan fungsional, kinerja, dan target biayanya.

    Arsitektur komputer mempelajari komponen-komponen sistem komputer yang terkait dengan pemprograman, dan memiliki dampak langsung pada perintah logis sebuah program. Sebagai contohnya set instruksi, aritmatika yang digunakan, teknik pengalamatan, dan mekanisme input/output (I/O). Arsitektur komputer paling tidak mengandung 3 subkategori sebagai berikut :

a. Set instruksi (ISA) 

b. Arsitektur mikro dari ISA, dan 

c. Sistem desain dari seluruh komponen dalam perangkat keras komputer ini.

B. Pengertian Organisasi Komputer

     Organisasi komputer adalah bagian yang terhubung dengan komponen-komponen pelaksanaan dan interkoneksi antarkomponen penyusun sistem komputer dalam melaksanakan aspek arsitekturalnya. Cabang ilmu ini biasanya mempelajari bagian yang terkait dengan unit-unit pelaksaan computer dan hubungan antara komponen-komponen sistem komputer.

     Contoh aspek organisasional adalah teknologi hardware, perangkat antarmuka, teknologi memori, dan sinyal-sinyal kontrol. Sementara itu, arsitektur komputer lebih cenderung pada kajian komponen-komponen sistem komputer yang terkait dengan seorang pemprogram. Sebagai contoh apakah suatu komputer perlu meimiliki perintah pengalamatan pada memori merupakan masalah rancangan arsitektural. Apakah instruksi pengalamatan tersebut akan dilaksanaan secara langsung ataukah melalui langkah cache adalah kajian organisasional

C. Perbedaan Arsitektur dan Organisasi Komputer

     Arsitektur komputer cenderung berkaitan dengan komponen sistem komputer yang terkait dengan pemprogram dan memiliki dampak langsung pada perintah logis sebuah program. Arsitektur juga dapat didefinisikan dan dikategonikan sebagai ilmu yang mempelajari cara interkoneksi dan komponen-komponen perangkat keras untuk dapat mencitakan sebuah komputer yang memenuhi kebutuhan fungsional dan kinerja.

    Sementara itu organisasi komputer mempelajari bagian yang terkait dengan unit operasional komputer dan hubungan antara komponen sistem komputer dan interkoneksi yang merealisasikan penjelasan arsitektural.

   Perbedaaan utamanya adalah sebagai berikut :

a. Organisasi komputer: bagian yang terkait erat dengan komponen-komponen operasional. Contoh: teknologi hardware, perangkat antarmuka, teknologi memori, sistem memori, dan sinyal-sinyal kontrol.

b. Arsitektur komputer: kelengkapan sistem komputer yang terkait dengan kegiatan pemrograman.

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

   (Heriyanto,dkk, 2014 ,86)

        Arsitektur komputer merujuk pada atribut-atribut dari sistem tata terlihat atau, dengan kata lain, atribut-atribut yang memiliki dampak langsung pada eksekusi logis dari sebuah program. Arsitektur komputer merujuk pada unit operasional dan interkoneksi mereka yang menyadari spesifikasi arsitektur. Contoh atribut arsitektur meliputi set instruksi, jumlah bit yang digunakan untuk mewakili berbagai tipe data (misalnya, angka, karakter), I / O mekanisme, teknik untuk mengatasi memori. Atribut organisasi termasuk detail-detail hardware transparan untuk programmer, seperti sinyal kontrol, interface antara komputer dan peripheral, dan teknologi memori yang digunakan.

        Sebagai contoh, ini adalah masalah desain arsitektur apakah komputer akan memiliki instruksi multiply. Ini adalah masalah orgnizational apakah instruksi yang akan dilaksanakan oleh unit kalikan khusus atau dengan mekanisme yang menggunakan berulang unit add sistem. Keputusan organisasi dapat didasarkan pada frekuensi diantisipasi penggunaan instruksi multiply, kecepatan relatif dari dua pendekatan, dan biaya dan ukuran fisik unit multiply khusus.

        Dalam kelas komputer yang disebut mikrokomputer, hubungan antara arsitektur dan organisasi sangat dekat. Perubahan teknologi tidak hanya mempengaruhi organisasi, tetapi juga mengakibatkan pengenalan arsitektur yang lebih kuat dan lebih kompleks. Secara umum, ada kurang dari kesesuaian requirementnfor generasi ke generasi untuk mesin-mesin yang lebih kecil. Dengan demikian, ada lebih interaksi antara keputusan desain organisasi dan arsitektur. 

       Buku ini mengupas berbagai organisasi komputer dan arsitektur komputer. Penekanannya adalah mungkin lebih pada sisi organisasi. Namun, karena organisasi komputer harus dirancang untuk menerapkan spesifikasi arsitektur tertentu, pengobatan melalui organisasi memerlukan pemeriksaan rinci arsitektur juga.

       Buku ini mengupas berbagai organisasi komputer dan arsitektur komputer. Penekanannya adalah mungkin lebih pada sisi organisasi. Namun, karena organisasi komputer harus dirancang untuk menerapkan spesifikasi arsitektur tertentu, pengobatan melalui organisasi memerlukan pemeriksaan rinci arsitektur juga.

D. Struktur dan Function

      Sebuah komputer adalah sebuah sistem yang kompleks; komputer kontemporer mengandung jutaan komponen elektronik dasar. Kuncinya adalah untuk mengenali sifat hirarkis sistem yang paling kompleks, termasuk komputer. Sebuah sistem hirarkis adalah seperangkat subsistem yang saling terkait, masing-masing yang terakhir, pada gilirannya, hirarki dalam struktur sampai kita telah mencapai beberapa tingkat terendah subsistem SD.

     Sifat hirarkis sistem yang kompleks sangat penting untuk kedua desain dan deskripsi mereka. Perancang hanya perlu berurusan dengan tingkat tertentu dari sistem pada suatu waktu. Pada setiap tingkat, sistem terdiri dari satu set komponen dan hubungan timbal balik mereka. Perilaku di setiap tingkat hanya bergantung pada disederhanakan, disarikan karakterisasi sistem pada tingkat yang lebih rendah berikutnya. Pada setiap tingkat, desainer yang bersangkutan dengan struktur dan fungsi:

     Struktur: cara di mana komponen yang saling terkait Fungsi: operasi masing-masing komponen           sebagai bagian dari struktur Dalam hal deskripsi, kita memiliki dua pilihan: mulai dari bawah dan       membangun

untuk keterangan lengkap, atau dimulai dengan pandangan atas dan membusuk sistem ke subparts nya. Bukti dari sejumlah bidang menyarankan bahwa pendekatan topdown adalah jelas dan paling efektif

     Pendekatan yang dilakukan dalam buku ini mengikuti dari sudut pandang ini. Sistem komputer akan dijelaskan dari atas ke bawah. Kita mulai dengan komponen utama dari sebuah komputer, menggambarkan struktur dan functon mereka, dan melanjutkan ke berturut-turut lapisan bawah hirarki. Sisa dari bagian ini memberikan gambaran yang sangat singkat rencana serangan ini.

1. Fungsi

Kedua struktur dan fungsi Computerr sebuah, pada dasarnya, sederhana. Secara umum, hanya ada empat:- Pengolahan data 

           - Penyimpanan data

           - Gerakan data 

           - Kontrol

2. Struktur

Komputer berinteraksi dalam somer fashion dengan lingkungan eksternalnya. Secara umum, semua hubungan terhadap lingkungan eksternal dapat diklasifikasikan sebagai perangkat periferal atau jalur komunikasi. Kami akan memiliki sesuatu untuk dikatakan tentang kedua jenis hubungan. 

    Ada empat komponen struktural utama: 

      - Satuan pengolahan Tengah (CPU): Mengontrol operasi komputer dan melakukan

fungsi pengolahan data; sering hanya disebut sebagai prosesor

     - Memori utama: Data Toko 

     - I / O: Data bergerak antara komputer dan lingkungan eksternal 

     - Sistem interkoneksi: Beberapa mekanisme yang menyediakan untuk komunikasi

antara CPU, memori utama, dan I / O

         Mungkin ada satu atau lebih dari masing-masing komponen tersebut. Secara tradisional, telah ada hanya satu CPU. Dalam beberapa tahun terakhir, telah terjadi peningkatan penggunaan beberapa prosesor dalam satu komputer. Beberapa isu yang berkaitan dengan desain prosesor ganda muncul dan dibahas sebagai hasil teks; Bagian Kelima berfokus pada komputer tersebut.

       Masing-masing komponen akan diperiksa secara rinci dalam Bagian Kedua. Namun, untuk tujuan kita, yang paling menarik dan dalam beberapa hal komponen yang paling kompleks adalah CPU. Its komponen struktural utama adalah sebagai berikut:

      - Unit Control: mengontrol operasi CPU 

      - Aritmatika dan logika Unit (ALU): Melakukan fungsi pengolahan data komputer 

      - Register: menyediakan penyimpanan internal ke CPU 

      - CPU interkoneksi: beberapa mekanisme yang menyediakan untuk komunikasi

        antara unit kontrol, ALU, dan register

RANGKUMAN

•  Arsitektur komputer adalah konsep perencanaan dan struktur pengoperasian dasar dan suatu sistem komputer
• Arsitektur komputer juga dapat didefinisikan dan dikategorikan sebagal ilmu dan sekaligus seni mengenai cara menghubungkan komponen-komponen perangkat keras untuk dapat menciptakan sebuah komputer yang memenuhi kebutuhan fungsional, kinerja, dan target biayanya.
• Organisasi komputer adalah bagian yang terhubung dengan komponen-komponen pelaksanaan dan interkoneksi antarkomponen penyusun sistem komputer dalam melaksanakan aspek arsitekturalnya
• Arsitektur juga dapat didefinisikan dan dikategonikan sebagai ilmu yang mempelajari cara interkoneksi dan komponen-komponen perangkat keras untuk dapat mencitakan sebuah komputer yang memenuhi kebutuhan fungsional dan kinerja.
• Perbedaaan utamanya adalah sebagai berikut : a. Organisasi komputer: bagian yang terkait erat dengan komponen-komponen operasional.Contoh: teknologi hardware, sistem memori, dan sinyal-sinyal kontrol. b. Arsitektur komputer: kelengkapan sistem komputer yang terkait dengan kegiatan pemrograman.Contoh: Set instruksi, teknik pengalamatan, mekanisme I/O. 

A. Struktur Dasar Komputer
Struktur dasar komputer mempelajari tentang bagaimana cara dari tiap komponen
saling berkaitan. Ada empat struktur utama di dalam sebuah komputer, yaitu CPU,
memori, perangkat input, dan output.
.
1. Central Processor Unit (CPU)
CPU berfungsi sebagai pengontrol operasi komputer dan sebagai pusat kegiatan
dan pengolahan. Otak dalam CPU cukup disebut sebagai prosesor.
>>Struktur Utama CPU

a) Program Control Unit

b) Arithmetic And Logic Unit (ALU)

c) Register

d) CPU Interconnection

2. Memori Utama

Memori merupakan media penyimpanan data pada komputer, jenis memori dibagi 

menjadi dua, yaitu RAM dan ROM.

>>RAM (Random Access Memory)

RAM adalah memori yang dapat dibaca atau ditulis. Data dalam sebuah RAM 

bersifat volatile, artinya data akan terhapus bila arus Iistrik mati.  Jenis RAM:

a) DRAM (Dynamic RAM) 

b) SDRAM (Synchronous Dynamic RAM)

c) SRAM (Static RAM)

d) RDRAM (Rambus Dynamic RAM)

e) EDORAM (Extended Data Out RAM)

f) DDR (Double Data Rate)

>>ROM (Read Only Memory)

ROM adalah memori yang hanya dapat dibaca. Data yang tersimpan dalam 

ROM bersifat non volatile, artinya data tidak akan terhapus meskipun arus listrik 

mati. Ada beberapa tipe ROM, di antaranya ROM murni, PROM,dan EPROM. 

PROM (Programmable ROM) adalah ROM yang dapat diprogram sendiri oleh 

pemakai.

3. Input/Output

Input/Output berfungsi memindahkan data dari/ke lingkungan luar atau perangkat 

lainnya.

A. Konsep Dasar Operasi Komputer

Sistem Operasi komputer merupakan software pada lapisan pertama yang 

diletakkan pada memori komputer, (memori komputer dalam hal ini ada Hardisk, bukan 

memory ram) pada saat komputer dinyalakan. Tujuan pokok dari sistem komputer adalah mengolah data untuk menghasilkan 

informasi. Elemen-elemen dan sistem komputer adalah software, hardware dan 

brainware.

a. Hardware (perangkat keras)

b. Software (perangkat lunak) 

c. Brainware

A. Struktur Mesin Von Neumann

Saat teknologi yang dipakai pada komputer digital sudah berganti-ganti,komputer 

kebanyakan masih menggunakan arsitektur milik Von Neumann,yang diusulkan pada awal 

1940-an oleh John von Neumann sendiri. Mesin Von Neumann adalah arsitektur komputer 

yang diciptakan oleh Dr. John von Neumann (1903-1957), seorang ahli matematika 

kelahiran Budapest Hongaria. Arsitektur ini masih digunakan oleh hampir semua komputer saat ini dan dengan unit sederhana ini sofware yang rumit seperti program pengolah kata 

dapat dibuat. Arsitektur Von Neumann menggambarkan komputer dengan empat bagian utama: 

Unit Aritmatika dan Logika (ALU), unit kontrol, memori, dan alat masukan dan hasil 

(secara kolektif dinamakan I/O). 

B. Arsitektur Mesin Van Neumann (1952)

Mesin Van Neumann adalah mesin komputer pertama yang bersifat stored 

program. Jhon von Neumann adalah seorang ahli matematika dan anggota institute of 

Advance Study di Princenton New Jersey yang bekerja sama dengan H.H Goldstine dan 

A.W. Binks. Konsep tersebut pada 

akhimya menjadi tonggak sejarah dalam terciptanya komputer digital yang akhimya 

membawa Neumann pada julukan ―promoter of the stored program (software) concept”. 

Lima bagian utama dan arsitektur tersebut yaitu sebagai berikut ;

a. Unit input untuk membaca data dan instruksi yang diberikan.

b. Memori utama terdiri dan 4096 word (satu word memuat 40 bit biner).

c. Arithmetic Logic Unit(ALU) sebagai bagian yang berfungsi unit pemrosesan.

d. Control Unit (CU) sebagai pengendali kerja antara komponen arsirektur.

e. Unit output untuk menampilkan hasil pengolahan data yang di lakukan ALU dan CU.

A. Generasi Pertama

a  ENIAC

ENlAC (Eletronic Numerical Integrator And Computer) dirancang dan dibuat oleh 

John Mauchlydan John Presper Eckert pada tahun 1946 di Universitas Pennsylvania. ENIAC mempunyai berat 30 ton, bervolume 15.000 kaki persegi, dan berisi lebih dari 

18.000 tabung vakum. Daya listrik yang dibutuhkan sebesar 140 KW Kecepatan operasi 

mencapai 5.000 operasi penjumlahan per detik. Tahun 1946 komputer 

denganstored-program concept dipublikasikasikan, yang kemudian di kenal 

dengan Komputer IAS (Computer of Institute for Advanced Studies). Struktur komputer IAS: 

 Memory Buffer Register (MBR), berisi sebuah word yang akan disimpan di dalam 

memori atau digunakan untuk menerima word dari memori.

 Memory Address Register (MAR), untuk menentukan alamat word di memori untuk 

dituliskan dari MBR atau dibaca oleh MBR.

 Instruction Register (IR), berisi instruksi 8 bit kode operasi yang akan dieksekusi.

 Instruction Buffer Register (IBR), digunakan untuk penyimpanan sementara instruksi 

sebelah kanan word di dalam memori.

 Program Counter (PC), berisi alamat pasangan instruksi berikutnya yang akan 

diambil dari

 Accumulator (AC) dan Multiplier Quotient (MQ), digunakan untuk penyimpanan 

sementara operand dan hasil ALU. Misalnya, hasil perkalian 2 buah bilangan 40 bit 

adalah sebuah bilangan 80 bit; 40 bit yang paling berarti (most significant bit) 

disimpan dalam AC dan 40 bit lainnya (least significant bit) disimpan dalam MQ. IAS 

beroperasi secara berulang membentuk siklus instruksi. Komputer IAS memiliki 21 

instruksi, yang dapat dikelompokkan seperti berikut ini :

 Data tranfer, memindahkan data di antara memori dengan register – register ALU 

atau antara dua register ALU sendiri.

 Unconditional branch, perintah – perintah eksekusi percabangan tanpa syarat 

tertentu.

 Conditional branch, perintah – perintah eksekusi percabangan yang memerlukan 

syarat tertentu agar dihasilkan suatu nilai dari percabangan tersebut.

 Arithmetic, kumpulan operasi – operasi yang dibentuk oleh ALU.

 Address Modify, instruksi – instruksi yang memungkinkan pengubahan alamat saat 

di komputasi sehingga memungkinkan fleksibilitas alamat yang tinggi pada program.

b. Komputer Komersial

Tahun 1950 dianggap sebagai tahun kelahiran industri komputer dengan munculnya 

2 perusahaan yang saat itu mendominasi pasar, yaitu Sperry dan IBM. Pada tahun 

1947,Eckert dan Mauchly mcndinkan Eckerr-Mauchly Computer Corporation untuk 

memproduksi komputer secara komersial. Komputer pertama yang mereka hasilkan 

adalah UNIVAC 1 (Universal Automatic Computer). UNIVAC I. 

B. Generasi Kedua

a. Transistor (1955 — 1965)

Pesatnya teknologi semikonduktor menghasilkan komponen transistor. Hal ini 

membawa perubahan besar pada dunia komputer. Komputer era ini tidak lagi 

menggunakan tabung vakum yang memerlukan daya operasional besar, tabung-tabung 

itu digantikan komponen kecil bernama transistor. 

b. IBM 7094

Komputer ini diluncurkan pada tahun 1962. Kemajuan IBM 7094 adalah adanya 

Instruction Backup Register (IBR) yang berfungsi menyangga instruksi berikutnya, 

sehingga komputer akan lebih cepat prosesnya.

C. Generasi Ketiga

Pada tahun 1958 terjadi revolusi elektronika kembali, yaitu ditemukannya integrated 

circuit(IC) yang merupakan penggabungan komponen-komponen elektronika dalam 

suatu paket. Dengan ditemukan IC ini semakin mempercepat proses komputer karena 

kapasitas memori makin besar dan bentuknya semakin kecil.

a. IBM System/36O

Tahun 1964 dikeluarkan IBM System/36O yang telah menggunakan teknologi IC. 

Dalam satu dekade ini IBM menguasai 70% pasaran komputer.

b. DEC PDP-8

Pada tahun yang sama saat IBM mengeluarkan System/360, DEC meluncurkan 

DEC PDP-8.Komputer ini memiliki keunggulan bentuknya yang kecil sehingga sangat 

lleksibel digunakan. 

D. Generasi Keempat

Era keempat perkembangan generasi komputer ditandai adanya VLSi. Paket VLSI 

dapat menampung 10.000 komponen Iebih per kepingnya dengan kecepatan operasi 

mencapai 100 juta operasi per detiknya. Tahun 1972 diperkenalkan dengan mikroprosesor 8008 yang merupakan 

mikroprosesor 8 bit. 

E. Komputer Generasi Kelima

Komputer generasi kelima sedang dalam pengembangan. Komponen yang 

dipergunakan adalah VLSI (Very Large Scale Intergration). Disamping, VLSI juga sedang 

dilakukan pengembangan terhadap Josephson Junction, teknologi yang kemungkinan 

bisa menggantikan chip. Josephson Junction mempunyai kemampuan memproses 

trilyun operasi perdetik, sedang teknologi chip hanya dapat memproses milyard operasi perdetik. 

F. Komputer Masa Depan

Beberapa ilmuwan komputer yakin, suatu ketika akan tercipta suatu komponen yang 

akan disebut dengan nama biochip, yang terbuat dari bahan protein sintesis.