01 02 - pengantaran, evolusi, dan performansi komputer

of 26/26
ARSITEKTUR DAN ORGANISASI KOMPUTER Pengantar, Evolusi, dan Performansi Komputer

Post on 19-Feb-2017

86 views

Category:

Education

3 download

Embed Size (px)

TRANSCRIPT

Organisasi dan Arsitektur Komputer

Arsitektur dan Organisasi KomputerPengantar, Evolusi, dan Performansi Komputer

Mengapa Mempelajari Arsitektur dan Organisasi Komputer?Deskripsi SingkatMata kuliah ini mempelajari mengenai hubungan antar komponen utama pembanguan sistem komputer dalam melakukan pengolahan berdasarakan klasifikasi arsitektur komputer serta teknik yang digunakan untuk meningkatkan kinerja pengolahan sistem komputer.

Standar Kompetensi:Setelah mempelajari mata kuliah ini, mahasiswa dapat menjelaskan cara kerja sistem komputer berdasarakan hubungan antar komponen utama sistem komputer.

Kompetensi DasarSetelah mempelajari mata kuliah ini diharapkan mahaiswa dapat:Mahasiswa mengetahui ruang lingkup mata kuliah arsitektur dan organisasi komputer.Mahasiswa mengetahui perkembangan komputer digital, dan memiliki pengetahuan dasar mengenai arsitektur dan organisasi komputer.Mamahasiswa memahami struktur interkoneksi pada memori, modul I atau O, dan CPU.Mahasiswa memahami interkoneksi Bus dan PCI.Mahasiswa memiliki pengetahuan mengenai internal dan external memory.Mahasiswa memahami interaksi antara I/O dan processor.Mahasiswa memiliki pengetahuan mengenai dukungan sistem operasi terhadap sistem komputer.Mahasiswa memiliki pengetahuan mengenai proses aritmatika sistem komputer.Mahasiswa memiliki pengetahuan mengenai karakteristik dan fungsi set instruksi.Mahasiswa memiliki pengetahuan mengenai format dan modus pengalamatan.Mahasiswa memiliki pengetahuan mengenai fungsi dan struktur CPU.Mahasiswa memiliki pengetahuan mengenai Reduced Instruction Set Computers.Mahasiswa memiliki pengetahuan mengenai teknik pengolahan prosesor superscalar dalam pengolahan paralel.

MateriArsitektur & Organisasi KomputerPertemuanMateri PokokKompetensi Dasar1Pengantar12Evolusi dan Performansi Komputer23A Top-level View Computer3, 44Cache Memory55Internal Memory & External Memory56Internal Memory & External Memory57Input/Output System68Ujian Tengah Semester (UTS)1 69Dukungan Sistem Operasi710Arithmatika Komputer811Instruksi Set: Karakteristik dan Fungsi912Format dan Modus Pengalamatan 1013Fungsi dan Struktur CPU1114Reduced Instruction Set Computers1215Instruction-level Parallelism and Superscalar Processors 1316Ujian Akhir Semester1 - 13

Organisasi dan ArsitekturArsitekturKomputerOrganisasiKomputer

AtributesVisibleDampak langsung ekseskusi logika (Direct impact on the logical execution)operational unitsInteconnectionMemahami spesifikasi arsitektur (realize architectural spesification)

Structure and FunctionStructureCara komponen-komponen saling terkait.

FunctionOperasi masing-masing komponen sebagai bagian dari struktur. Pengolahan data (data processing)Penyimpanan data (data storage)Pemindaahan data (data movement)Control

Struktur Utama Sistem KomputerStruktur utama sistem komputer :CPU (Central Processing Unit)Main MemoryI/OSystem Interconnection

Sejarah Singkat KomputerPerkembangan generasi Komputer :The 1st GenerationThe 2nd GenerationThe 3rd GenerationThe Next Generation

The 1st GenerationMenggunakan komponen vacum tubeMemiliki ukuran yang sangat besarMemerlukan ruangan atau tempat yang luasMemerlukan alat pendingin (AC) dalam jumlah yang cukup banyakProses masih lambatKapasitas simpan komputer masih kecil dan sangat terbatas sekali.

The 1st GenerationENIACENIAC (Electronical Numerical Integrator And Computer - 1945)Komputer yang pertama kali dikembangkan oleh John Mauchly dan John Presper Eckert, Pennsylvania University.

The 1st GenerationThe Von Neumann MachineVon Neumann (1945) memperkenalkan konsep stored-programThe Von Neumann Machine1945 EDVAC (Electronic Discrete Variable Computer)1946 The IAS Computer

The 1st GenerationThe IAS ComputerFormat memori IAS :Terdiri dari 1000 lokasi penyimpanan data (word)Masing-masing lokasi penyimpanan data memiliki ukuran 40 bitSemua data termasuk instruksinya dinyatakan dengan kode binerSetiap bilangan dinyatakan dengan 1 bit tanda dan 39 bit nilai Setiap word terdiri dari 20 bit instruksiMasing-masing instruksi terdiri dari 8 bit kode operasi (op-code)1 word dalam memori diwakilkan oleh 12 bit alamat

The 1st GenerationThe RegistersMBR (Memory Buffer Register)MAR (Memory Address Register)IR (Instruction Register)IBR (Instruction Buffer Register)PC (Program Counter)AC (AccumulatorMQ (Multiplier Quotient)

The 1st GenerationCommercial Computers1947 UNIVAC I (Universal Automatic Computer-I)

1950 UNIVAC II Eckert Mauchly Computer Co

The 2nd GenerationKomponen yang digunakan adalah transistor (solid state device) dan jauh lebih kecil dari vacum tubeKomputer memiliki ukuran fisik yang kecilKecepatan pengolahan tinggi dan tidak banyak mengeluarkan panasKapasitas memori yang semakin besar

The 2nd GenerationDEC (Digital Equipment Corporation)1957 DEC (Digital Equipment Corporation)

The 2nd GenerationPDP11957 PDP1 (Digital Equipment Corporation Programmable Data Processor-1) : Komputer 18 bit produksi DEC

The 2nd GenerationIBM 70941964 IBM 7094 produksi IBM (International Business Machines Corporation)

The 3rd GenerationKomponen yang digunakan adalah IC (integrated circuit) yang sangat kecil ukurannya (small-scale integration)Solid Logic Technology dan Monolithic Integrated CircuitsKomputer era digital (penyimpanan, pemindahan, proses dan kontrol)Terdapat 2 komponen fundamental : gates dan memory cell yang dibangun dari komponen elektronik sederhana

The 3rd GenerationGates dan Memory CellData storage (penyimpanan), disiapkan oleh memory cellData processing (pengolahan), disiapkan oleh gatesData movement (pemindahan), saluran antar komponen digunakan untuk memindahkan data dari memeori ke memori dan dari memori ke memori melalui gatesControl, saluran antar komponen dapat menghantarkan control signal

The 3rd GenerationKeuntungan ICKomponen lebih sederhanaKerapatan yang tinggiUkuran yang lebih kecilBentuk fisik komputer yang semakin kecilBerkurangnya daya dan pendinginInterkoneksi IC lebih andal dibandingkan koneksi solder

The Next GenerationPenggunaan VLSI (Very Large Scale Integration) yang merupakan pemadatan beribu-ribu IC yang dijadikan satu dalam sebuah chipPengembangan microprocessor dan semi-conductor yang berbentuk chip untuk internal memory

Designing for PerformanceKecepatan MicroprocessorPrediksi pencabangan (branch prediction)Analisis aliran data (data flow analysis)Eksekusi spekulatif (speculative execution)

Designing for PerformanceKesimbangan KinerjaMenambahkan jumlah bits yang yang diambil dalam satu waktu dengan membuat DRAM lebih lebar dengan mengunakan saluran bus data yang lebih luasMengubah antarmuka DRAM untuk membuatnya lebih efisien dengan menyertakan cache atau skema buffering lainnya pada chip DRAM.Mengurangi frekuensi akses memori dengan meningkatkan efisiensi struktur cache antara prosesor dan memori utamaMeningkatkan bandwith koneksi antara prosesor dan memori menggunkan bus berkecepatan tinggi

Designing for PerformanceMeningkatkan Organisasi dan Arsitektur ChipMenambahkan kecepatan perangkat keras prosesorMenambahkan ukuran dan kecepatan cache yang terletak antara prosesor dan memori utamaMelakukan perubahan pada organisasi dan arsitektur chip sehingga meningkatkan efektifitas kecepatan pengolahan instruksi

ReferensiCarl Hamacher, et al., 2012 Computer Organization and Embedded Systems, 6th ed., McGraw-Hill.William Stallings, 2011 Computer Organization and Architecture : Designing for Performance, 8th ed., Prentice Hall.John L. Hennessy and David A. Patterson, 2007, "Computer Architecture", 4th Edition, Morgan Kaufmann.