pengantar organisasi komputer

of 56/56
1 Pengantar Organisasi Komputer Konsep Organisasi Komputer

Post on 14-Apr-2017

1.049 views

Category:

Education

2 download

Embed Size (px)

TRANSCRIPT

  • 1

    Pengantar Organisasi Komputer

    Konsep Organisasi Komputer

  • Agenda

    1.Organisasi dan Arsitektur

    2.Struktur dan Fungsi

    2

  • Organisasi dan Arsitektur

    Arsitektur komputer atribut2 dari sistem

    seorang programmer / atribut-atribut yang

    memiliki dampak langsung pada eksekusi

    logika dari sebuah program.

    Organisasi komputer unit operasional dan

    interkoneksi spesifikasi arsitektur.

    Contoh: atribut arsitektur set instruksi,

    jumlah bit yang digunakan untuk mewakili

    berbagai jenis data (misal: angka, karakter),

    mekanisme I/O, & teknik mengatasi memori. 3

  • Organisasi dan Arsitektur

    (next...) Contoh lain : atribut organisasi detail

    hardware programmer sinyal kontrol,

    antarmuka antara komputer dan peripheral,

    dan teknologi memori yang digunakan.

    4

  • Struktur dan Fungsi

    Struktur cara di mana komponen2 saling

    berhubungan satu sama lain.

    Fungsi operasi dari masing2 komponen

    sebagai bagian dari struktur.

    5

  • Struktur dan Fungsi

    (fungsi)

    6

    Struktur dan fungsi dari

    sebuah komputer pada

    dasarnya sederhana.

    Gambar di samping

    menggambarkan fungsi dasar,

    secara umum hanya ada 4 :

    1. data processing

    2. data storage

    3. data movement

    4. control

  • Struktur dan Fungsi

    (fungsi data movement)

    7

  • Struktur dan Fungsi

    (fungsi storage)

    8

  • Struktur dan Fungsi (fungsi processing from/to storage)

    9

  • Struktur dan Fungsi

    (fungsi storage to I/O)

    10

  • Struktur dan Fungsi

    (struktur)

  • Computer

    Main

    Memory

    Input

    Output

    Systems

    Interconnection

    Peripherals

    Communication

    lines

    Central

    Processing

    Unit

    Computer

    Struktur dan Fungsi

    (struktur top level)

  • Computer Arithmetic

    and

    Login Unit

    Control

    Unit

    Internal CPU

    Interconnection

    Registers

    CPU

    I/O

    Memory

    System

    Bus

    CPU

    Struktur dan Fungsi

    (struktur CPU)

  • CPU

    Control

    Memory

    Control Unit

    Registers and

    Decoders

    Sequencing

    Login

    Control

    Unit

    ALU

    Registers

    Internal

    Bus

    Control Unit

    Struktur dan Fungsi

    (struktur unit kontrol)

  • Next

    15

  • 1

    Pengantar Organisasi Komputer

    Evolusi dan Unjuk Kerja Komputer

    (Bagian Ke-1)

  • Agenda

    1.Sejarah Singkat Komputer

    2.Perancangan Kinerja

    2

  • Sejarah Singkat Komputer

    Generasi I (tabung vakum): ENIAC, Mesin

    Von Neumann, Komputer Komersial.

    Generasi II (transistor): IBM 7094.

    Generasi III (Integrated Circuit):

    mikroelektronik, IBM System/360, DEC

    PDP-8.

    Generasi IV : memori semikonduktor,

    mikroprosesor.

  • Sejarah Singkat Komputer

    (ENIAC) ENIAC (Electronic Numerical Integrator

    And Computer)

    John Mauchly dan John Eckert

    Jurusan Teknik Elektro Universitas

    Pennsylvania

    Tabel lintasan untuk senjata

    1943 1946

    terlambat untuk digunakan dalam perang

    Digunakan sampai tahun 1955

  • Sejarah Singkat Komputer

    (ENIAC...next) Desimal (bukan binary)

    20 akumulator dari 10 digit

    Diprogram secara manual dengan switch

    18,000 tabung vakum

    30 ton

    15.000 kaki persegi

    Konsumsi daya 140 kW

    5.000 penambahan per detik

  • Sejarah Singkat Komputer

    (Mesin Von Neumann) Konsep Program Tersimpan

    Memori utama menyimpan program dan

    data

    ALU beroperasi pada data biner

    Unit kontrol menafsirkan instruksi dari

    memori dan mengeksekusinya

    peralatan IO dioperasikan oleh unit kontrol

    Princeton Institute for Advanced Studies

    (IAS)

    selesai pada tahun 1952

  • Sejarah Singkat Komputer

    (Mesin Von Neumann...next)

  • Sejarah Singkat Komputer

    (Mesin Von Neumann...next) 1000 x 40 bit kata bilangan biner

    instruksi 2 x 20 bit

    Set register (penyimpanan dalam CPU) Memory Buffer Register

    Memory Address Register

    Instruction Register

    Instruction Buffer Register

    Program Counter

    akumulator

    Hasil bagi berganda

  • Sejarah Singkat Komputer

    (Mesin Von Neumann...next)

  • Sejarah Singkat Komputer

    (Komputer Komersial) 1947: Perusahaan komputer Eckert-

    Mauchly

    UNIVAC I (Universal Automatic Computer)

    Perhitungan biro sensus US 1950

    Menjadi bagian dari perusahaan Sperry-

    Rand

    1950-an: UNIVAC II

    1953: IBM 701 & 1955: IBM 702

    Cepat

    Memori lebih

  • Sejarah Singkat Komputer

    (IBM 7094) Instruction Backup Register untuk

    buffer pada instruksi selanjutnya.

    Unit kontrol mengambil dua kata yang

    berdekatan dari memori untuk instruksi

    fetch, kecuali untuk terjadinya instruksi

    percabangan yang biasanya jarang terjadi

    unit kontrol harus mengakses memori

    yg hanya untuk setengah siklus instruksi.

  • Sejarah Singkat Komputer

    (mikroelektronik) elektronik kecil

    Sebuah komputer yg terdiri dari gerbang,

    sel memori, dan interkoneksi

    Ini dapat diproduksi pada semikonduktor.

    misalnya wafer silikon.

  • Sejarah Singkat Komputer

    (IBM System/360) 1964 IBM System/360

    lini produk 360 tidak sesuai dengan mesin

    IBM yang lebih tua.

    transisi ke 360 akan sulit bagi pelanggan

    IBM 7000.

  • Sejarah Singkat Komputer

    (DEC PDP-8) 1964.

    Digital Equipment Corporation.

    Biaya rendah

    Ukuran kecil.

  • Sejarah Singkat Komputer

    (memori semikomduktor) 1950-an 1960-an: sebagian besar memori

    komputer dari cincin kecil feromagnetik,

    masing2 sekitar 1/16 per inci diameter.

    1970: Fairchild diproduksi pertama

    memori semikonduktor yang relatif luas.

    1974: harga perbit memori semikonduktor

    turun di bawah harga per bit memori inti.

    1970: 1K, 4K, 16K, 64K, 256K, 1M, 4M,

    16M, 64M, 256M, 1G, 4G, 16 G pada 1

    chip (1K=210, 1M=220, 1G=230)

  • Sejarah Singkat Komputer

    (mikroprosesor) 1971: intel 4004

    1972: intel 8008

    1974: intel 8080

    1978: intel 8086

    1979: intel 8088

    1982: intel 80286

    1985: intel 80386TM DX

    1988: intel 80386TM SX

    1989: intel 80486TM DX

  • Sejarah Singkat Komputer

    (mikroprosesor...next) 1991: intel 80486TM SX

    1993: intel Pentium

    1995: intel Pentium Pro

    1997: intel Pentium II

    1999: intel Pentium III

    2000: intel Pentium 4

    2006: intel Core 2 Duo

    2008: intel Core 2 Quad

    Intel Core i3, intel core i7

  • Perancangan Kinerja

    Dekstop application :

    Image processing

    Speech recognition

    Videoconferencing

    Multimedia authoring

    Voice and video annotation of files

    Simulation modeling

  • Perancangan Kinerja

    (next...) Perancangan kinerja meliputi :

    Kecepatan mikroprosesor

    keseimbangan kinerja

    Perbaikan pada Organisasi dan Arsitektur

    Chip

  • Next

    20

  • 1

    Pengantar Organisasi Komputer

    Evolusi dan Unjuk Kerja Komputer

    (Bagian Ke-2)

  • Agenda

    1.Evolusi Arsitektur Intel x86

    2.Embedded Systems dan ARM

    3.Penilaian Kinerja

    2

  • Evolusi Arsitektur Intel x86

    8080

    mikroprosesor umum yang pertama

    Jalur data 8 bit

    Digunakan dalam PC pertama - Altair

    8086 - 5MHz - 29.000 transistor

    jauh lebih kuat

    16 bit

    instruksi cache, instruksi beberapa prefetch

    8088 (8 bit bus eksternal): PC pertama IBM

  • Evolusi Arsitektur Intel x86

    (next...) 80286

    Beralamat memori 16 Mbyte

    naik dari 1Mb

    80386

    32 bit

    Dukungan untuk multitasking

    80486

    canggih cache yg kuat dan instruksi pipelining

    dibangun dalam matematika co-processor

  • Evolusi Arsitektur Intel x86

    (next...) Pentium

    superscalar

    Beberapa instruksi dieksekusi secara paralel

    Pentium Pro

    Peningkatan organisasi superscalar

    daftar register yang agresif

    prediksi cabang

    analisis aliran data

    eksekusi spekulatif

  • Evolusi Arsitektur Intel x86

    (next...) Pentium II

    teknologi MMX

    grafik, video dan audio processing

    Pentium III

    Tambahan instruksi floating point untuk grafis

    3D

    Pentium 4 Catatan Arab daripada angka Romawi

    Selanjutnya floating point dan tambahan multimedia

  • Evolusi Arsitektur Intel x86

    (next...) Core X86 pertama dengan dual core

    Core 2 arsitektur 64 bit

    Core 2 Quad - 3GHz - 820 juta transistor Empat prosesor pada chip

  • Embedded Systems dan ARM

    (Embedded Systems) Embedded system kombinasi hardware &

    software komputer, dan mungkin tambahan

    bagian mekanik atau lainnya, yang

    dirancang untuk melakukan fungsi khusus.

    Di banyak kasus embedded system

    bagian dari sistem yang lebih besar atau

    produk, seperti dalam kasus sistem

    pengereman antilock dalam mobil.

  • Embedded Systems dan ARM

    (Embedded Systems...next) Berbagai ukuran Kendala yang berbeda, optimasi, reuse

    Kebutuhan yang berbeda Keamanan, keandalan, real-time, fleksibilitas,

    undang-undang

    jangka hidup

    kondisi lingkungan

    Beban dinamis versus Statis

    Lambat untuk kecepatan cepat

    Perhitungan versus I / O intensif

    even diskrit versus dinamika kontinu

  • Embedded Systems dan ARM

    (Embedded Systems...next)

  • Embedded Systems dan ARM

    (ARM) Dirancang oleh ARM Inc, Cambridge,

    Inggris

    lisensi dari produsen

    Kecepatan tinggi, mati kecil, konsumsi

    daya yang rendah

    PDA, game tangan, ponsel Misalnya iPod, iPhone

    Acorn diproduksi ARM1 & ARM2 pada

    tahun 1985 dan ARM3 pada tahun 1989

    Acorn, VLSI, dan Apple Computer

    didirikan oleh ARM Ltd

  • Embedded Systems dan ARM

    (ARM...next) embedded real time

    platform aplikasi Linux, Palm OS, Symbian OS, Android,

    Windows Mobile

    aplikasi aman

  • Penilaian Kinerja

    (Clock Speed) Key parameters

    Performance, cost, size, security, reliability, power consumption

    System clock speed In Hz or multiples of

    Clock rate, clock cycle, clock tick, cycle time

    Signals in CPU take time to settle down to 1 or 0

    Signals may change at different speeds

    Operations need to be synchronised

    Instruction execution in discrete steps Fetch, decode, load and store, arithmetic or logical

    Usually require multiple clock cycles per instruction

    Pipelining gives simultaneous execution of instructions

    So, clock speed is not the whole story

  • Penilaian Kinerja

    (System Clock)

  • Penilaian Kinerja

    (Instruction Execution Rate) Millions of instructions per second (MIPS)

    Millions of floating point instructions per

    second (MFLOPS)

    Heavily dependent on instruction set,

    compiler design, processor

    implementation, cache & memory

    hierarchy

  • Penilaian Kinerja

    (Benchmarks) Programs designed to test performance

    Written in high level language Portable

    Represents style of task Systems, numerical, commercial

    Easily measured

    Widely distributed

    E.g. System Performance Evaluation Corporation (SPEC) CPU2006 for computation bound

    17 floating point programs in C, C++, Fortran

    12 integer programs in C, C++

    3 million lines of code

    Speed and rate metrics

    Single task and throughput

  • Penilaian Kinerja

    (SPEC Speed Metric) Single task

    Base runtime defined for each benchmark using reference machine

    Results are reported as ratio of reference time to system run time Trefi execution time for benchmark i on reference machine

    Tsuti execution time of benchmark i on test system

    Overall performance calculated by averaging ratios for all 12 integer benchmarks

    Use geometric mean Appropriate for normalized numbers such as ratios

  • Penilaian Kinerja

    (SPEC Rate Metric) Measures throughput or rate of a machine carrying out a number of

    tasks

    Multiple copies of benchmarks run simultaneously

    Typically, same as number of processors

    Ratio is calculated as follows:

    Trefi reference execution time for benchmark i

    N number of copies run simultaneously

    Tsuti elapsed time from start of execution of program on all N processors until completion of all copies of program

    Again, a geometric mean is calculated

  • Penilaian Kinerja

    (Amdahls Law) Gene Amdahl [AMDA67]

    Potential speed up of program using multiple processors

    Concluded that:

    Code needs to be parallelizable

    Speed up is bound, giving diminishing returns for

    more processors

    Task dependent

    Servers gain by maintaining multiple connections on

    multiple processors

    Databases can be split into parallel tasks

  • Penilaian Kinerja

    (Amdahls Law Formula)

    Conclusions

    f small, parallel processors has little effect

    N ->, speedup bound by 1/(1 f)

    Diminishing returns for using more processors

    For program running on single processor

    Fraction f of code infinitely parallelizable with no scheduling overhead

    Fraction (1-f) of code inherently serial

    T is total execution time for program on single processor

    N is number of processors that fully exploit parralle portions of code

  • Next

    21

    1_POK_Konsep_Organisasi_Komputer.pdf2_POK_Evolusi_Unjuk_Kerja_Komputer_1.pdf3_POK_Evolusi_Unjuk_Kerja_Komputer_2.pdf