‘’COMPUTER EVOLUTION AND PERFORMANCE"
(EVOLUSI DAN KINERJA KOMPUTER)
Perkembangan komputer meliputi peningkatan kecepatan processor, penyusutan ukuran komponen, peningkatan ukuran memori dan peningkatan kapasitas serta kecepatan I/O.
SEJARAH PERKEMBANGAN KOMPUTER
Berdasarkan perkembangan teknologi komputer, maka perkembangannya dapat kita begi menjadi 2 bagian yaitu :
1. Sebelum tahun 1940.
2. Setelah tahun 1940.
Sebelum Tahun 1940
Sejak dahulu kala, proses pengolahan data telah dilakukan oleh manusia. Manusia menggunakan jari untuk mengenali dan membilang nomor satu hingga sepuluh. Selepas itu mereka mulai mengenali nomor-nomor yang lebih besar tetapi masih menggunakan digit-digit dari 0 hingga 9. Ahli-ahli perniagaan dari negeri China, Turki dan Yunani menggunakan abakus (sempoa) untuk melakukan perhitungan. Pada tahun 1617, John Napier mengemukakan perhitungan logaritma dan menemukan alat yang disebut tulang Napier (Napier’s bones)...Manusia juga menemukan alat-alat mekanik dan elektronik untuk membantu manusia dalam penghitungan dan pengolahan data supaya bisa mendapatkan hasil lebih cepat. Blaise Pascalmencipta mesin perhitungan mekanikal pertama pada tahun 1642. Mesin ini beroperasidengan menggerakkan gear pada roda. Pascal juga telah banyak menyumbang ide dalam bidang matematika.Dan awal mula komputer yang sebenarnya dibentuk oleh seorang professor matematika Inggris, Charles Babbage (1791-1871).
Tahun 1812, Babbage memperhatikan kesesuaian alam antara mesin mekanik dan matematika, mesin mekanik sangat baik dalam mengerjakan tugas yang sama berulangkali tanpa kesalahan, sedang matematika membutuhkan repetisi sederhana dari suatu langkah-langkah tertentu. Masalah tersebut kemudian berkembang hingga menempatkan mesin mekanik sebagai alat untuk menjawab kebutuhan mekanik.Usaha Babbage yang pertama untuk menjawab masalah ini muncul pada tahun 1822 ketika ia mengusulkan suatu mesin untuk melakukan perhitungan persamaan differensil. Mesin tersebut dinamakan Mesin Differensial. Dengan menggunakan tenaga uap, mesin tersebutdapat menyimpan program, dapat melakukan kalkulasi serta mencetak hasilnya secara otomatis, bisa menyelesaikan masalah perhitungan matematika seperti logaritma secara mekanikal dengan tepat sampai dua puluh digit. Setelah bekerja dengan Mesin Differensialselama sepuluh tahun, Babbage tiba – tiba terinspirasi untuk memulai membuat computer general-purpose yang pertama, yang disebut Analytical Engine. Asisten Babbage, Augusta Ada King (1815-1842) memiliki peran penting dalam pembuatan mesin ini. Ia membantu merevisi rencana, mencari pendanaan dari pemerintah Inggris, dan mengkomunikasikan spesifikasi Anlytical Engine kepada publik. Selain itu, pemahaman Augusta yang baik tentangmesin ini memungkinkannya membuat instruksi untuk dimasukkan ke dlam mesin dan jugamembuatnya menjadi programmer wanita yang pertama.
Pada tahun 1980, 4 DepartemenPertahanan Amerika Serikat menamakan sebuah bahasa pemrograman dengan nama ADA sebagai penghormatan kepadanya. Pada 1889, Herman Hollerith (1860-1929) juga menerapkan prinsip kartu perforasi untuk melakukan penghitungan. Tugas pertamanya adalahmenemukan cara yang lebih cepat untuk melakukan perhitungan bagi Biro Sensus AmerikaSerikat. Sensus sebelumnya yang dilakukan di tahun 1880 membutuhkan waktu tujuh tahununtuk menyelesaikan perhitungan. Dengan berkembangnya populasi, Biro tersebut memperkirakan bahwa dibutuhkan waktu sepuluh tahun untuk menyelesaikan perhitungan sensus. Pada masa berikutnya, beberapa insinyur membuat penemuan baru lainnya. Vannevar Bush (1890-1974) membuat sebuah kalkulator untuk menyelesaikan persamaan differensial ditahun 1931. Mesin tersebut dapat menyelesaikan persamaan differensial kompleks yangselama ini dianggap rumit oleh kalangan akademisi. Mesin tersebut sangat besar dan beratkarena ratusan gerigi dan poros yang dibutuhkan untuk melakukan perhitungan.Pada tahun 1903, John V. Atanasoff dan Clifford Berry mencoba membuat komputer elektrik yang menerapkan aljabar Boolean pada sirkuit elektrik. Pendekatan ini didasarkan pada hasilkerja George Boole (1815-1864) berupa sistem biner aljabar, yang menyatakan bahwa setiap persamaan matematik dapat dinyatakan sebagai benar atau salah. Howard Aikenmemperkenalkan penggunaan mesin elektromakenikal yang disebut dengan nama Mark I pada tahun 1937. Bentuknya besar dan berat serta mengandungi kabel wayer yang panjang. Semua operasi di dalam komputer dijalankan oleh tenaga elektromagnetik. Dengan mengaplikasikan kondisi benar-salah ke dalam sirkuit listrik dalam bentuk terhubung-terputus, Atanasoff dan Berry membuat komputer elektrik pertama di tahun 1940. Namun proyek mereka terhenti karena kehilangan sumber pendanaan.
Bagaimanapun juga alat pengolah data dari sejak jaman purba sampai saat ini bisa kita golongkan ke dalam 4 golongan besar yaitu :
Peralatan Manual : peralatan pengolahan data yang sangat sederhana, dan faktor terpenting dalam pemakaian alat adalah menggunakan tenaga tangan manusia
Peralatan Mekanik : peralatan yang sudah berbentuk mekanik yang digerakkan dengan tangan secara manual
Peralatan Mekanik Elektronik : Peralatan mekanik yang digerakkan oleh secara otomatisoleh motor elektronik
Peralatan Elektronik : Peralatan yang bekerjanya secara elektronik penuh komputer yang kita temui saat ini adalah suatu evolusi panjang dari penemuan-penemuan manusia sejah dahulu kala berupa alat mekanik maupun elektronik Saat ini komputer dan piranti pendukungnya telah masuk dalam setiap aspek kehidupan dan pekerjaan. Komputer yang ada sekarang memiliki kemampuan yang lebih dari sekedar perhitungan matematik biasa. Diantaranya adalah sistem komputer di kassa supermarket yang mampu membaca kode barang belanjaan, sentral telepon yang menangani jutaan panggilan dan komunikasi, jaringan komputer dan internet yang menghubungkan berbagai tempat di dunia.
2. SETELAH TAHUN 1940
Perkembangan komputer setelah tahun 1940 dibagi lagi menjadi 5 generasi.
1. Komputer Generasi Pertama
Komputer generasi pertama ini menggunakan tabung vakum untuk memproses dan menyimpan data. Ia menjadi cepat panas dan mudah terbakar, oleh karena itu beribu-ribu tabung vakum diperlukan untuk menjalankan operasi keseluruhan komputer. Ia juga memerlukan banyak tenaga elektrik yang menyebabkan gangguan elektrik di kawasan sekitarnya dan ukuran komputer generasi pertama ini sangat besar. Komputer generasi pertama ini 100% elektronik dan membantu para ahli dalam menyelesaikan masalah perhitungan dengan cepat dan tepat. Beberapa computer generasi pertama :
ENIAC (Electronic Numerical Integrator And Calculator) pada tahun 1946 dirancang dan dibuat oleh John Mauchly dan John Presper Eckert di Universitas Pennsylvania merupakan computer digital elektronik untuk kebutuhan umum pertama di dunia. ENIAC dibuat di bawah lembaga Army’s Ballistics Research Laboratory (BRL). Sebuah badan yang bertanggung jawab dalam pembuatan jarak dan table lintasan peluru kendali senjata baru. Sebelumnya tugas ini dilakukan oleh kurang lebih 200 personil dengan menggunakan kalkulator untuk menyelesaikan persamaan matematis peluru kendali yang memakan waktu lama. ENIAC mempunyai berat 30 ton, bervolume 15.000 kaki persegi, dan berisi lebih dari 18.000 tabung vakum. Dayalistrik yang dibutuhkan sebesar 140 KW. Kecepatan operasi mencapai 5.000 operasi penambahan per detik. ENIAC masih merupakan mesin desimal, representasi data bilangan dalam bentuk desimal dan arimetiknya dibuat dalam bentuk desimal. Memorinya terdiri atas 20 akumulator, yang masing-masing akumulatornya mampu menampung 10 digit desimal. Setiap digit direpresentasikan oleh cincin yang terdiri atas10 buah tabung vakum. Kekurangan utama mesin ini adalah masih manual pemrogramannya, yaitu dengan menyetel switch - switch, memasang dan menanggalkan kabel-kabelnya. ENIAC selesai pada tahun 1946 sejak proposal diajukan tahun 1943, sehingga tahun 1946 merupakan gerbang bagi zaman baru komputer elektronik. ENIAC digunakan oleh BRL untuk kepentingan perang sampai dengan tahun 1955. Setelah itu, ENIAC tidak lagi digunakan. Komputer generasi ini sudah mulai menyimpan data yang dikenal sebagai konsep penyimpanan data (stored programconcept) yang dikemukakan oleh John Von Neuman.
Gambar : ENIAC Computer
EDVAC Computer Von Neumann mencetuskan ide mengenai konsep stored-program (program penyimpanan) sebagai pengembangan dari ENIAC. Idenya tersebut dipublikasikan dalam bentuk proposal pada tahun 1945 dengan nama EDVAC (Electronic DiscreteVariable Computer). Pada tahun 1946 Von Neumann bersama koleganya mulaimendesain komputer baru dengan konsep program penyimpanan, dimana kemudian dikenal dengan sebutan computer IAS (Computer of Institute for Advanced Studies) karena dikembangkan diComputer of Institute for Advanced Studies.Pada tahun 1952 IAS computer meskipun belum lengkap namun sudah memenuhi kegunaannya sebagai komputer yang berbasis konsep stored-program.
Gambar : EDVAC Computer
Secara umum, struktur dari komputer IAS adalah sebagai berikut:
Memori utama, untuk menyimpan data dan intruksi.
Arithmetic Logic Unit (ALU), untuk mengolah data binner
Control Unit, untuk melakukan interpretasi instruksi-instruksi di dalam memori sehingga adanya eksekusi instruksi tersebut
I/0, untuk berinteraksi dengan lingkungan luar.
Struktur IAS Computer
Secara detail IAS computer memiliki 1000 lokasi penyimpanan x 40 bit words, dengan rincian:
Binary number
2 x 20 bit instructions Format Memory IAS
Dengan format memori sebagai berikut :
Struktur dari IAS secara detail adalah :
ALU – IAS
Memory Buffer Register (MBR), berisi sebuah word yang akan disimpan didalam memori atau digunakan untuk menerima word dari memori.
Memory Address Register (MAR), untuk menentukan alamat word di memoriuntuk 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 sementarainstruks i sebelah kanan word di dalam memori.
Program Counter (PC), berisi alamat pasangan instruksi berikutnya yang akandiambil dari memori.
Accumulator (AC) dan Multiplier Quotient (MQ), digunakan untuk penyimpanansementar operand dan hasil ALU. Misalnya, hasil perkalian 2 buah bilangan 40 bit adalah sebuah bilangan 80 bit; 40 bit yang paling berarti (most significant bi ) disimpan dalam AC dan 40 bit lainnya (least significant bit) disimpan dalam MQ.
IAS beroperasi secara berulang membentuk siklus instruksi. Komputer IASmemiliki 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 dikomputasi sehingga memungkinkan fleksibilitas alamat yang tinggi pada program. Penggunaan tabung vakum juga telah dikurangi didalam perancangan computer EDVAC (Electronic Discrete Variable Automatic Computer) di mana proses perhitungan menjadi lebih cepat dibandingkan ENIAC 6c.
EDSAC COMPUTER EDSAC (Electonic Delay Storage Automatic Calculator) memperkenalkan pengguna anraksa (merkuri) dalam tabung untuk menyimpan data.
Gambar : EDSAC Computer
Komputer Komersial (Commersial Computer). Tahun 1950 dianggap sebagai tahun kelahiran industri komputer dengan munculnya 2 buah perusahaan yang saat itu mendominasi pasar, yaitu Sperry dan IBM. Tahun 1947,Eckert dan Mauchly mendirikan Eckert Mauchly Computer Corporation untuk memproduksi komputer secara komersial. Komputer pertama yang mereka hasilkan adalah UNIVAC I (Universal Automatic Computer).UNIVAC I menjadi tulang punggung penghitungan sensus tahun 1950 di USA. UNIVAC II yang memiliki kapasita memori lebih besar dan kinerja yang lebih baik diluncurkan tahun 1950.Mulai saat itu perusahaan telah mengembangkan produk – produk baru yang kompatibeldengan produk sebelumnya sehingga pangsa pasar konsumen mereka tetap terjaga menggunakan produknya. IBM pun tidak mau kalah dengan mengeluarkan produk mereka yang akhirnya mendominasi pangsa pasar bisnis saat ini. Seri IBM pertama adalah seri 701 tahun 1953 dan terus berkembang menjadi lebih baik hingga sekarang.
Gambar : UNIVAC
2. Komputer Generasi Kedua
Pada tahun 1947, Transistor ditemukan di Lab. Bell oleh William Shockley . Penemuantransistor sangat mempengaruhi perkembangan komputer. Transistor menggantikan tabungvakum di televisi, radio, dan komputer. Akibatnya, ukuran mesin-mesin elektrik berkurangdrastis. Transistor mulai digunakan di dalam komputer mulai pada tahun 1956. Penemuan lainyang berupa pengembangan memori inti-magnetik membantu pengembangan komputer generasi kedua yang lebih kecil, lebih cepat, lebih dapat diandalkan, dan lebih hemat energidibanding para pendahulunya.Dimana transistor memiliki spesifikasi sebagai berikut:
Lebih kecil
Lebih ringan
Disipasi daya lebih rendah
Solid State device
Terbuat dari silikon Silicon (Sand)
Yang termasuk dalam komputer generasi kedua antara lain:
IBM7094 IBM 7094 memiliki konfigurasi sebagai berikut :
IBM 7094 dibuat dengan tujuan kemampuannya semakin meningkat, kapasitasnya semakin besar, dan biayanya semakin kecil. DEC PDP 1 Digital Equipment Corporation (DEC) tahun 1957 meluncurkan komputer pertamanya yaitu PDP 1.
3. Komputer Generasi Ketiga
Walaupun transistor dalam banyak hal mengungguli tube vakum, namun transistor menghasilkan panas yang cukup besar, yang dapat berpotensi merusak bagian-bagian internalkomputer. Batu kuarsa (quartz rock) menghilangkan masalah ini. Jack Kilby, seorang insinyur di Texas Instrument, mengembangkan sirkuit terintegrasi (IC : integrated circuit) di tahun1958. IC mengkombinasikan tiga komponen elektronik dalam sebuah piringan silikon kecilyang terbuat dari pasir kuarsa. Pada ilmuwan kemudian berhasil memasukkan lebih banyak komponen-komponen ke dalam suatu chip tunggal yang disebut semikonduktor. Hasilnya,komputer menjadi semakin kecil karena komponen-komponen dapat dipadatkan dalam chip.Kemajuan computer generasi ketiga lainnya adalah penggunaan sistem operasi (operating system) yang memungkinkan mesin untuk menjalankan berbagai program yang berbedasecara serentak dengan sebuah program utama yang memonitor dan mengkoordinasi memori komputer.
MICROELECTRONICS
Microelectronics merupakan benar-benar “ small electronics” yang dapat dibuat dengan semikonduktor. Contoh : silicon wafer (wafer silikon). Microelec-tronics lebih dikenal dengan nama chip.
MOORE’S LAW
Kepadatan komponen dalam sebuah chip meningkat
Gordon Moore - cofounder of Intel
Jumlah transistor dalam chip menjadi dua kali lipat tiap tahun
Sejak 1970 perkembangan agak lambat
Jumlah transitor menjadih transitor menjadi 2 kali dalam sebuah chip berkembang tiap 18 bulan
Harga dari chip rata-rata tetap / tidak berubah
Higher packing density berarti jalur elektronik lebih pendek, kemampuan makin meningkat
Ukuran yang mengecil meningkatkan flexebilitas
Mengurangi daya dan membutuhkan pendinginan
Beberapa Interkoneksi meningkatkan reliabilitasYang termasuk dalam computer generasi ketiga antara lain:
1. IBM 360
IBM 360 diluncurkan pada tahun 1964 dan memiliki spesifikasi sebagai berikut:
Set Instruksi Mirip atau Identik, dalam kelompok komputer ini berbagai modelyang dikeluarkan menggunakan set instruksi yang sama sehingga mendukung 4 kompabilitas sistem maupun perangkat kerasnya.
Sistem Operasi Mirip atau Identik, ini merupakan feature yang menguntungkankonsumen sehingga apabila kebutuhan menuntut penggantian komputer tidak kesulitan dalam sistem operasinya karena sama.
Kecepatan yang meningkat, model – model yang ditawarkan mulai dari kecepatan rendah sampai kecepatan tinggi untuk penggunaan yang dapat disesuaikan konsumen sendiri.
Ukuran Memori yang lebih besar, semakin tinggi modelnya akan diperolehsemakin besar memori yang digunakan.
Harga yang meningkat, semakin tinggi modelnya maka harganya semakin mahal
2. DEC PDP-8PDP-8
DEC PDP-8PDP-8 diluncurkan pada tahun 1964 dan memiliki spesifikasi sebagai berikut:
Minicomputer pertama kali (setelah miniskirt)
Tidak memerlukan air conditioned room
Embedded applications & OEM
Arsitektur PDP-8 sangat berbeda dengan IBM terutama bagian sistem bus. Pada komputer ini menggunakan omnibus system
Sistem ini terdiri atas 96 buah lintasan sinyal yang terpisah, yang digunakan untuk membawa sinyal – sinyal kontrol, alamat maupun data
Arsitektur bus seperti PDP-8 ini nantinya digunakan oleh komputer – komputer modern.
Gambar : Komputer DEC PDP-8
4. Komputer Generasi Keempat
Setelah IC, tujuan pengembangan menjadi lebih jelas mengecilkan ukuran sirkuit dan komponen-komponen elektrik. Large Scale Integration (LSI) dapat memuat ratusan komponen dalam sebuah chip. Pada tahun 1980-an, Very Large Scale Integration (VLSI) memuat ribuan komponen dalam sebuah chip tunggal. Ultra-Large Scale Integration (ULSI) meningkatkan jumlah tersebut menjadi jutaan. Kemampuan untuk memasang sedemikian banyak komponen dalam suatu keping yang berukurang setengah keping uang logam mendorong turunnya hargadan ukuran komputer. Hal tersebut juga meningkatkan daya kerja, efisiensi dan keterandalan komputer. Chip Intel 4004 yang dibuat pada tahun 1971 membawa kemajuan pada IC dengan meletakkan seluruh komponen dari sebuah komputer (central processing unit, memori, dan kendali input/output) dalam sebuah chip yang sangat kecil. Sebelumnya, IC dibuat untuk mengerjakan suatu tugas tertentu yang spesifik. Sekarang, sebuah mikroprosesor dapat diproduksi dan kemudian diprogram untuk memenuhi seluruh kebutuhan yang diinginkan. Tidak lama kemudian, setiap perangkat rumah tangga seperti microwave oven, televisi, dan mobil dengan electronic fuel injection dilengkapi dengan mikroprosesor. Perkembangan yang demikian memungkinkan orang-orang biasa untuk menggunakan komputer biasa. Komputer tidak lagi menjadi dominasi perusahaan- perusahaan besar atau lembaga pemerintah. Pada pertengahan tahun 1970-an, perakit komputer menawarkan produk computer mereka kemasyarakat umum. Komputer- komputer ini, yang disebut minikomputer, dijual dengan paket piranti lunak yang mudah digunakan oleh kalangan awam. Piranti lunak yang paling populer pada saat itu adalah program word processing dan spreadsheet. Pada awal 1980-an, videogame seperti Atari 2600 menarik perhatian konsumen pada komputer rumahan yang lebihcanggih dan dapat diprogram. Pada tahun 1981, IBM memperkenalkan penggunaan Personal Computer (PC) untuk penggunaan di rumah, kantor dan sekolah. Jumlah PC yang digunakan melonjak dari 2 juta unit di tahun 1981 menjadi 5,5 juta unit di tahun 1982. Sepuluh tahun kemudian, 65 juta PC digunakan. Komputer melanjutkan evolusinya menuju ukuran yang lebih kecil, dari komputer yang berada di atas meja (desktop computer) menjadi komputer yang dapat dimasukkan ke dalam tas (laptop), atau bahkan komputer yang dapat digenggam (palmtop).IBM PC bersaing dengan Apple Macintosh dalam memperebutkan pasar komputer. Apple Macintosh menjadi terkenal karena mempopulerkan sistem grafis pada10 komputernya, sementara saingannya masih menggunakan komputer yang berbasis teks. Macintosh juga mempopulerkan penggunaan piranti mouse. Pada masa sekarang, kita mengenal perjalanan IBM compatible dengan pemakaian CPU: IBM PC/486, PentiumI, Pentium II, Pentium III, Pentium IV (Serial dari CPU buatan Intel). Juga kita kenal AMD k6 Athlon, dsb. Ini semua masuk dalam golongan komputer generasi keempat. Seiring dengan menjamurnya penggunaan komputer di tempat kerja, cara-cara baru untuk menggali potensial terus dikembangkan. Seiring dengan bertambah kuatnya suatu komputer kecil, komputer-komputer tersebut dapat dihubungkan secara bersamaan dalam suatu jaringan untuk saling berbagi memori, piranti lunak, informasi, dan juga untuk dapat saling berkomunikasi satudengan yang lainnya. Komputer jaringan memungkinkan komputer tunggal untuk membentuk kerjasama elektronik untuk menyelesaikan suatu proses tugasdengan menggunakan perkan[belan langsung (disebut juga local area network, LAN) atau kabel telepon. jaringan ini dapat berkembang menjadi sangat besar. Pada komputer generasi ini sudah memanfaatkan mikroprocessor.
PERKEMBANGAN MICROPROCESSOR
1971 – 4004
Microprocessor pertama
Semua komponen CPU adalah single chip
4bit
Diikuti dengan munculnya 8008 tahun 1972
8bit
1974 – 8080
Intel adalah mikroprosessor dengan kegunaan umum 5. Komputer Generasi Kelima ( masa depan )
Banyak kemajuan di bidang desain komputer dan teknologi semakin memungkinkan pembuatan komputer generasi kelimaDua kemajuan rekayasa yang terutama adalah kemampuan pemrosesan paralel, yang akan menggantikan model non Neumann. Model nonNeumann akan digantikan dengan system yang mampu mengkoordinasikan banyak CPU untuk bekerja secara serempak. Kemajuan lain adalah teknologi superkonduktor yang memungkinkan aliran elektrik tanpa ada hambatan apapun, yang nantinya dapat mempercepat kecepatan informasi. Jepang adalah negara yang terkenal dalam sosialisasi jargon dan proyek komputer generasi kelima. Lembaga ICOT (Institute for new Computer Technology) juga dibentuk untuk merealisasikannya. Banyak kabar yang menyatakan bahwa proyek ini telah gagal, namun beberapa informasi lain bahwa keberhasilan proyek computer generasi kelimaini akan membawa perubahan baru paradigma komputerisasi di dunia.
PERANCANGAN KINERJA
Kinerja sebuah sistem komputer merupakan hasil proses dari seluruh komponen komputer, yang melibatkan CPU, memori utama, memori sekunder, bus, peripheral. Darisegi perkembangan program aplikasipun sangat menakjubkan. Aplikasi dekstop yang hampir dimiliki semua sistem komputer saat ini meliputi :
Pengolahan citra
Pengenalan voice atau pembicaraan
Video conferenceMulitimedia
Transfer data
Yang menakjubkan lagi adalah dari sudut pandang organisasi dan arsitektur komputer saat ini adalah mirip dengan komputer IAS yang dibuat sekitar 50 tahun lalu, namun perkembangan dan kecanggihannya dapat kita rasakan sekarang ini. Peningkatan kinerja mikroprosesor ini terus berlanjut tidak kenal henti dengan berbagai teknik yang telah di kembangkan, diantaranya :
Branch Prediction, teknik dimana prosesor memungkinkan mengamati terlebih dahuludi dalam software dan melakukan prediksi percabangan atau kelompok instruksi yang akan dieksekusi berikutnya.
Data Flow Analysis, prosesor akan menganalisa instruksi – instruksi yang tidak tergantungm pada hasil atau data lainnya untuk membuat penjadwalan yang optimumdalam eksekusiSpeculative Execution, dengan modal prediksi cabang dan analisis data, maka prosesor dapat melakukan eksekusi spekulatif terlebih dahulu sebelum waktunya. Perkembangan mikroprosesor, dilihat dari kapasitas operasi dan kecepatannya sangatlah pesat. Perkembangan mikroprosesor ini sulit diimbangi oleh komponen lainnya semisalmemori. Hal ini menimbulkan masalah kesenjangan dan kurang sinkronnya operasiantar komponen. Organisasi dan arsitektur komputer yang handal sangat diperlukan untuk mengatasi persoalan seperti ini.Terdapat beberapa metode untuk mengatasi masalah perbedaan kecepatan operasi antara mikroprosesor dengan komponen lainnya, diantaranya :
Meningkatkan jumlah bit yang dicari pada suatu saat tertentu dengan melebarkan DRAM dan melebarkan lintasa sistem busnya.
Mengubah antarmuka DRAM sehingga lebih efisien dengan menggunakan teknik cache atau pola buffer lainnya pada keping DRAM.
Meningkatkan bandwidth interkoneksi prosesor dan memori dengan penggunakanhierarki bus – bus yang lebih cepat untuk buffering dan membuat struktur aliran data.Bidang lain yang menjadi fokus kajian peningkatan kinerja sistem komputer adalah penanganan perangkat – perangkat I/O. Masalah yang terjadi hampir sama denganmemori. Teknik penyelesaian yang digunakan umumnya adalah teknik buffering dan caching. Target yang ingin dicapai dalam peningkatan kinerja adalah tercapainya keseimbangan proses operasi antar komponen – komponen penyusun computer sehingga menghasilkan kinerja computer yang tinggi.
Contoh Evolusi Komputer
Evolusi komputer yang akan dijelaskan adalah kelompok komputer Pentium Intel dan Power PC. Alasannya adalah komputer Pentium Intel mampu mendominasi pasaran dan secara teknologi menggunakan rancangan CISC (complex instruction set computers)dalam arsitekturnya. Sedangkan PowerPC merupakan kelompok komputer yang menerapkanteknologi RISC (reduced instruction set computers). Detail tentang CISC dan RISC akan dijelaskan dalam matakuliah Arsitektur CPU.
Pentium
Pentium merupakan produk Intel yang mampu mendominasi pasaran prosesor hingga saatini. Generasi demi generasi diluncurkan ke pasaran dengan kenaikan unjuk kerja yangmenakjubkan dalam memenuhi kebutuhan konsumennya. Berikut evolusi prosesor keluaranIntel dari prosesor sederhana sampai prosesor keluaran saat ini :
8080, keluar tahun 1972 merupakan mikroprosesor pertama keluaran Intel dengan mesin 8 bit dan bus data ke memori juga 8 bit. Jumlah instruksinya 66 instruksi dengan kemampuan pengalamatan 16KB.
8086, dikenalkan tahun 1974 adalah mikroprosesor 16 bit dengan teknologi cache instruksi. Jumlah instruksi mencapai 111 dan kemampuan pengalamatan kememori 64KB.
80286, keluar tahun 1982 merupakan pengembangan dari 8086, kemampuan pengalamatan mencapai 1MB dengan 133 instruksi.
80386, keluar tahun 1985 dengan mesin 32 bit. Sudah mendukung sistem multitasking. Dengan mesin 32 bitnya, produk ini mampu menjadi terunggul pada masaitu.
80486, dikenalkan tahun 1989. Kemajuannya pada teknologi cache memori dan pipelining instruksi. Sudah dilengkapi dengan math co-processor.
Pentium, dikeluarkan tahun 1993, menggunakan teknologi superscalar sehinggamemungkinkan eksekusi instruksi secara paralel.
Pentium Pro, keluar tahun 1995. Kemajuannya pada peningkatan organisasisuperscalar untuk proses paralel, ditemukan sistem prediksi cabang, analisa aliran datadan sistem cache memori yang makin canggih.
Pentium II, keluar sekitar tahun 1997 dengan teknologi MMX sehingga mampu menangani kebutuhan multimedia. Mulai Pentium II telah menggunakan teknologi RISC.
Pentium III, terdapat kemampuan instruksi floating point untuk menangani grafis 3D.
Pentium IV, kemampuan floating point dan multimedia semakin canggih.
Itanium, memiliki kemampuan 2 unit floating point, 4 unit integer, 3 unit pencabangan, internet streaming, 128 interger register.
PowerPC
Proyek sistem RISC diawali tahun 1975 oleh IBM pada komputer muni seri 801. Seri pertamaini hanyalah prototipe, seri komersialnya adalah PC RT yang dikenalkan tahun 1986. Tahu n 1990 IBM mengeluarkan generasi berikutnya yaitu IBM RISC System/6000 yang merupakan mesin RISC superskalar workstation. Setelah ini arsitektur IBM lebih dikenalsebagai arsitektur POWER.IBM menjalin kerja sama dengan Motorola menghasilkan mikroprosesor seri 6800,kemudian Apple menggunakan keping Motorola dalam Macintoshnya. Saat ini terdapat4 kelompok PowerPC, yaitu :
601, adalah mesin 32 bit merupakan produksi masal arsitektur PowerPC untuk lebih dikenal masyarakat.
603, merupakan komputer desktop dan komputer portabel. Kelompok ini sama denganseri 601 namun lebih murah untuk keperluan efisien.
604, seri komputer PowerPC untuk kegunaan komputer low-end server dan komputer desktop.
620, ditujukan untuk penggunaan high-end server. Mesin dengan arsitektur 64 bit.
740/750, seri dengan cache L2.
G4, seperti seri 750 tetapi lebih cepat dan menggunakan 8 instruksi paralel
Diposkan oleh pitriana hamzah 0 komentar
Label: Arsitektur & Organisasi Komputer
Materi 12 : Struktur dan Fungsi CPU
CPU merupakan komponen terpenting dari sistem komputer. Tanpa CPU komputer tidak akan berfungsi dengan semestinya.
Fungsi CPU itu sendiri adalah menjalankan program – program yang disimpan dalam memori utama dengan cara mengambil instruksi – instruksi, menguji instruksi tersebut dan mengeksekusinya satu persatu sesuai alur perintah. Untuk memahami fungsi CPU dan caranya berinteraksi dengan komponen lain, perlu kita tinjau lebih jauh proses eksekusi program. Pandangan paling sederhana proses eksekusi program adalah dengan mengambil pengolahan instruksi yang terdiri dari dua langkah, yaitu : operasi pembacaan instruksi (fetch) dan operasi pelaksanaan instruksi (execute). Siklus instruksi yang terdiri dari siklus fetch dan siklus eksekusi diperlihatkan pada gambar siklus intruksi dasar berikut.
Selain itu CPU juga mempunyai Struktur atau komponen-komponen untuk dapat berfungsi dan melalkukan tugasnya. Berikut merupakan susunan Struktur CPU atau komponen -komponen CPU:
· gambar dari Internal CPU
· Arithmetic 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
· Control Unit, yang bertugas untuk 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.
· Register adalah media penyimpanan internal CPU yang digunakan saat proses pengolahan data. Memori ini bersifat sementara, biasanya digunakan untuk menyimpan data saat diolah ataupun data untuk pengolahan selanjutnya. · CPU interconnection, adalah sistem koneksi dan bus yang menghubungkan komponen internal CPU, yaitu ALU, unit kontrol dan register – register dan juga dengan bus – bus eksternal CPU yang menghubungkan dengan sistem lainnya, seperti memori utama, piranti masukan/keluaran
Diposkan oleh pitriana hamzah 0 komentar
Label: Arsitektur & Organisasi Komputer
Materi 11 : Instruction Sets:Addressing Modes and Formats
A. Apakah Instruksi Set ?
Operasi dari CPU ditentukan oleh instruksi-instruksi yang dilaksanakan atau dijalankannya. Instruksi ini sering disebut sebagai instruksi mesin (mechine instructions) atau instruksi komputer (computer instructions).
Kumpulan dari instruksi-instruksi yang berbeda yang dapat dijalankan oleh CPU disebut set Instruksi (Instruction Set).
Desain sets instruksi :
Desain set instruksi merupakan masalah yang sangat komplek yang melibatkan banyak aspek,
diantaranya adalah:
1. Kelengkapan set instruksi
2. Ortogonalitas (sifat independensi instruksi)
3. Kompatibilitas :
– Source code compatibility
– Object code Compatibility
Selain ketiga aspek tersebut juga melibatkan hal-hal sebagai berikut:
1. Operation Repertoire : Berapa banyak dan operasi apa saja yang disediakan, dan berapa sulit operasinya
2. Data Types : tipe/jenis data yang dapat olah
Instruction Format : panjangnya, banyaknya alamat, dsb.
3. Register : Banyaknya register yang dapat digunakan
4.Addressing : Mode pengalamatan untuk operand
Format Instruksi :
n Suatu instruksi terdiri dari beberapa field yang sesuai dengan elemen dalam instruksi tersebut. Layout dari suatu instruksi sering disebut sebagai Format Instruksi (Instruction Format).
B. Elemen-elemen Instruksi
Operation Code (opcode) : menentukan operasi yang akan dilaksanakan
Source Operand Reference : merupakan input bagi operasi yang akan dilaksanakan
Result Operand Reference : merupakan hasil dari operasi yang dilaksanakan
Next instruction Reference : memberitahu CPU untuk mengambil (fetch) instruksi berikutnya setelah instruksi yang dijalankan selesai.
Catatan :
Source dan result operands dapat berupa salah satu diantara tiga jenis berikut ini:
Main or Virtual Memory
CPU Register
I/O Device
C. Macam-macam Instruksi
-Data processing: Arithmetic dan Logic Instructions
-Data storage: Memory instructions
-Data Movement: I/O instructions
-Control: Test and branch instructions
Macam-macam instruksi menurut jumlah operasi yang dispesifikasikan :
O – Address Instruction
1 – Addreess Instruction
N – Address Instructio
M + N – Address Instruction
Macam-macam instruksi menurut sifat akses terhadap memori atau register
Memori To Register Instruction
Memori To Memori Instruction
Register To Register Instruction
C . Berapa banyak Address digunakan
Salah satu cara tradisional untuk menggambarkan arsitektur prosessor adalah dengan melihat jumlah alamat yang terkandung dalam setiap instruksinya.
Jumlah alamat maksimum yang mungkin diperlukan dalam sebuah instruksi :
1. Empat Alamat ( dua operand, satu hasil, satu untuk alamat instruksi berikutnya)
Tiga Alamat (dua operand, satu hasil)
Dua Alamat (satu operand merangkap hasil, satunya lagi operand
Satu Alamat (menggunakan accumulator untuk menyimpan operand dan hasilnya)
D. Macam-macam operand
Addresses (akan dibahas pada addressing modes)
Numbers : – Integer or fixed point
– Floating point
– Decimal (BCD)
Characters : – ASCII
– EBCDIC
Logical Data : Bila data berbentuk binary: 0 dan 1
E. Macam-macam operasi
1. Operasi Transfer Data :
– Menetapkan lokasi operand sumber dan operand tujuan.
– Lokasi-lokasi tersebut dapat berupa memori, register atau bagian paling atas daripada stack.
– Menetapkan panjang data yang dipindahkan.
– Menetapkan mode pengalamatan.
Tindakan CPU untuk melakukan transfer data adalah :
a. Memindahkan data dari satu lokasi ke lokasi lain.
b. Apabila memori dilibatkan :
Menetapkan alamat memori Menjalankan transformasi alamat memori virtual ke alamat memori actual Mengawali pembacaan / penulisan memori .
Operasi set instruksi untuk transfer data :
MOVE : memindahkan word atau blok dari sumber ke tujuan
STORE : memindahkan word dari prosesor ke memori.
LOAD : memindahkan word dari memori ke prosesor.
EXCHANGE : menukar isi sumber ke tujuan.
CLEAR / RESET : memindahkan word 0 ke tujuan.
SET : memindahkan word 1 ke tujuan.
PUSH : memindahkan word dari sumber ke bagian paling atas stack.
POP : memindahkan word dari bagian paling atas sumber
Operasi Aritmatic :
Tindakan CPU untuk melakukan operasi arithmetic :
1. Transfer data sebelum atau sesudah.
2. Melakukan fungsi dalam ALU.
3. Menset kode-kode kondisi dan flag.
Operasi set instruksi untuk arithmetic :
1. ADD : penjumlahan
2. SUBTRACT : pengurangan
3.. MULTIPLY : perkalian
4. DIVIDE : pembagian
5. ABSOLUTE
6. NEGATIVE
7. DECREMENT
8. INCREMENT
Nomor 5 sampai 8 merupakan instruksi operand tunggal.
Logical
Operasi set instruksi untuk operasi logical :
1. AND, OR, NOT, EXOR
2. COMPARE : melakukan perbandingan logika.
3. TEST : menguji kondisi tertentu.
4. SHIFT : operand menggeser ke kiri atau kanan menyebabkan konstanta pada ujung bit.
5. ROTATE : operand menggeser ke kiri atau ke kanan dengan ujung yang terjalin.
Converse
Tindakan CPU sama dengan arithmetic dan logical.
Instruksi yang mengubah format instruksi yang beroperasi terhadap format data.
Misalnya pengubahan bilangan desimal menjadi bilangan biner.
Operasi set instruksi untuk conversi :
1. TRANSLATE : menterjemahkan nilai-nilai dalam suatu bagian
memori berdasrkan tabel korespodensi.
2. CONVERT : mengkonversi isi suatu word dari suatu bentuk ke bentuk lainnya.
Input/Output.
Tindakan CPU untuk melakukan INPUT /OUTPUT :
1. Apabila memory mapped I/O maka menentukan alamat
memory mapped.
2. Mengawali perintah ke modul I/O
Operasi set instruksi Input / Ouput :
INPUT : memindahkan data dari pernagkat I/O tertentu ketujuan
OUTPUT : memindahkan data dari sumber tertentu keperangkat I/O
START I/O : memindahkan instruksi ke prosesor I/O untuk mengawali operasi I/O
TEST I/O : memindahkan informasi dari sistem I/O ke tujuan
Operasi transfer control.
Tindakan CPU untuk transfer control :
Mengupdate program counter untuk subrutin , call / return.
Operasi set instruksi untuk transfer control :
JUMP (cabang) : pemindahan tidak bersyarat dan memuat PC dengan alamat tertentu.
JUMP BERSYARAT : menguji persyaratan tertentu dan memuat PC dengan alamat tertentu atau tidak melakukan apa tergantung dari persyaratan.
JUMP SUBRUTIN : melompat ke alamat tertentu.
RETURN : mengganti isi PC dan register lainnya yang berasal dari lokasi tertentu.
EXECUTE : mengambil operand dari lokasi tertentu dan mengeksekusi sebagai instruksi
SKIP : menambah PC sehingga melompati instruksi berikutnya.
SKIP BERSYARAT : melompat atau tidak melakukan apa-apa berdasarkan pada persyaratan
HALT : menghentikan eksekusi program.
WAIT (HOLD) : melanjutkan eksekusi pada saat persyaratan dipenuhi.
NO OPERATION : tidak ada operasi yang dilakukan.
F. Model-model Addressing
Jenis-jenis addressing modes (Teknik Pengalama-tan) yang paling umum:
— Immediate
— Direct
— Indirect
— Register
— Register Indirect
— Displacement
— Stack
G. Direct and Indirect Addressing
Gambar application layer :
Direct Addressing.
—a. Address field berisi alamat dari operan
Alamat Efektif (EA) = alamat lapangan (A)
misalnya ADD A
Tambahkan isi sel A ke akumulator
Lihat dalam memori pada alamat A untuk operand
Referensi memori tunggal untuk mengakses data
Tidak ada tambahan perhitungan untuk bekerja di luar alamat efektif
Terbatas ruang alamat
Direct Addressing Diagram
b. indirect Addressing
— Sel memori yang ditunjuk oleh field alamat berisi alamat (pointer ke) operan
EA = (A)
Lihat dalam A, menemukan alamat (A) dan tampak di sana untuk operan
misalnya ADD (A)
Tambahkan isi sel ditunjukkan oleh isi dari A ke akumulator
— Besar ruang alamat
2n dimana n = kata panjang
Bisa diulang, bertingkat, mengalir
misalnya EA = (((A)))
Gambarlah diagram diri
Memori rangkap mengakses untuk menemukan operan
Oleh karena itu lebih lambat
Indirect Addressing Diagram
Register Addressing
Operan diadakan di daftar alamat yang disebutkan dalam mengajukan
EA = R
Terbatas jumlah register
Sangat kecil alamat lapangan diperlukan
Shorter instruksi
Instruksi lebih cepat mengambil
—Tidak ada akses memori
Sangat cepat eksekusi
Sangat terbatas ruang alamat
Beberapa register membantu kinerja
Membutuhkan pemrograman perakitan baik atau menulis compiler
N.B. pemrograman C
mendaftar int a;
c.f. langsung mengatasi
\Register Addressing Diagram
G. Instruction Format
Siklus : fetch – decode – execute
à decoder : didesain permanen à format instruksi sudah tentu
— Opcode :
— bilangan biner tak bertanda
— operasi yang harus dilakukan oleh komputer.
— himpunan opcode : instruction set atau machine language
— i bit / op code à maksimum 2i operasi
— Address fields :
— operan atau alamat operan
— jumlah operan tiap instruksi à pengelompokan instruction set
— Modifiers à jumlah & interpretasi spesifik thd mesin
Four-address format
Terdapat empat field alamat dalam satu instruksi :
— Operan kiri dalam operasi binary
— Operan kanan dalam operasi binary
— Hasil operasi
— Instruksi berikutnya yang akan dieksekusi
Contoh
A := B + C – D
artinya
T ß B + C ; go to 2
A ß T – D ; go to next address
à tidak pernah digunakan
ü ukuran instruksinya terlalu besar.
ü 2i jenis op code, 2n lokasi memori à panjang tiap instruksi : i + 4n.
Contoh :
i = 8 (256 op code) dan n = 24 (16 juta lokasi memori)
à ukuran tiap instruksi = 104 bit (13 byte) à terlalu panjang
Three-address format
Menghilangkan field alamat terakhir (next instruction) :
— Operan kiri dalam operasi binary
— Operan kanan dalam operasi binary
— Hasil operasi
Setelah eksekusi instruksi pada alamat L : (konsensus)
— Instruksi berikut : [L + 1], kecuali dispesifikasikan lain secara eksplisit.
— 1 instruksi = k sel memori à instruksi berikut : [L + k]
Belum ada komentar