struktur asas bagi komputer • sejarah pembangunan...

of 76/76
Kuliah 1 Struktur asas bagi komputer Sejarah pembangunan komputer

Post on 15-Oct-2020

7 views

Category:

Documents

0 download

Embed Size (px)

TRANSCRIPT

  • Kuliah 1

    • Struktur asas bagi komputer

    • Sejarah pembangunan komputer

  • Struktur asas bagi komputer

    Bab 1

  • Sistem Komputer

    Merupakan suatu sistem yang mengandungi

    komputer sebagai salah satu daripada

    komponennya

  • Organisasi Komputer

    Menjurus kepada unit-unit operasi dan

    saling sambungannya yang merealisasikan

    spesifikasi senibina komputer

  • Apakah Komputer ?

    Peranti elektronik yang berada di bawah

    arahan dan kawalan aturcara, dan ia

    melaksanakan empat operasi asas :

    • masukan (input)

    • pemprosesan (processing)

    • keluaran (output)

    • storan/simpanan (storage)

  • Kitaran IPOS

    IPOS : Input, Processing, Output, Storage

  • Jenis Komputer

    • Komputer Kegunaan Khusus

    – Contoh : Pengawal lampu isyarat

    • Komputer Kegunaan Am

    – Komputer untuk individu

    – Komputer untuk organisasi

  • Komputer untuk individu

    • Professional workstation

    • Desktop computers

    • Networked computers (NC)

    • Notebook computers

    • Subnotebooks

    • Personal Digital Assistants (PDA)/

    – Handheld computers/ Palmtop

  • Komputer untuk organisasi

    • Supercomputer

    – Paling laju

    – Paling mahal

    • Mainframe (kerangka utama)

    – Kelajuan tinggi

    – Lebih mahal

    – Memproses jumlah data banyak dengan cepat

    – Menyokong banyak pengguna

    – Melakukan tugas-tugas pelayan

    • Minicomputer

    – Kemampuan dan kelajuan lebih rendah dari kerangka utama

    • Server

  • Sistem Komputer

    • Perkakasan (hardware)

    – Komponen fizikal komputer seperti bahagian

    mekanikal & litar elektronik yang boleh

    disentuh

    • Perisian (Software)

    – Aturcara yang mengarahkan komputer

    melakukan sesuatu.

    – Terdiri dari himpunan aturcara, algoritma dan

    set arahan yang tidak dapat disentuh

  • Perisian Komputer

    • Perisian sistem (system software):– Semua aturcara berkaitan dengan penyelarasan

    operasi-operasi komputer • Contoh

    – Sistem Pengendalian (Operating System)- Windows 98, Mac OS, Unix, Linux, MS Dos

    – Program utiliti (Utility programs) – pengurusan fail

    – Penterjemah bahasa aturcara (compiler, interpreter)

    • Perisian aplikasi

    – Aturcara yang mengarahkan komputer melakukan tugasan khusus

    • pemprosesan teks (Microsoft Word), operasi matematik (Microsoft Excel), pengurusan pangkalan data.

  • Perkakasan Komputer Peribadi

    • Komponen dalam sistem komputer mikro

  • Sistem Digital & Analog

    • Sistem Digital

    - Sebarang sistem yang mengendalikan isyarat

    digit(diskrit)

    • Sistem Analog

    • Sebarang sistem yang mengendalikan isyarat

    selanjar

  • 4 Unit Fungsian Asas bagi Komputer

  • 1. Unit Input

    • Komputer menerima maklumat yang dikodkan melalui

    input di mana fungsinya adalah untuk membaca data

    • Contoh peranti input:papan kekunci, joystick, trackball,

    mouse.

  • 2. Unit Output

    • Fungsinya adalah untuk menghantar data yang telah

    diproses untuk dipaparkan

    • Contoh peranti output

  • 3. Unit Storan

    • Menyimpan data dan aturcara dalam jangkamasa yang

    panjang

    • tetap

    • Boleh dipercayai

    • Mudah – cari dan capai data dengan cepat

    • Storan dipadatkan

    – Disket –500 m/surat buku

    – Disk optik –500 buku

    • Economy

    – Jimat dari segi kos simpanan fizikal

    – Kemudahan dan kelajuan memfail/capai data

  • Jenis Storan

    •Magnetic disk storage

    •Optical disk

    –Magneto-optical

    –CD-ROM

    –CD-R

    –CD-RW

    –DVD-ROM

    •Magnetic Tape Storage

  • Disket

    • Kapasiti rendah – fail kecil

    • Mudah-alih

    • dilapisi bahan metalik

    • Jaket plastik keras untuk

    perlindungan

    • 3 ½ inch, 1.44 MB

  • Disket Mudah-alih Kapasiti Tinggi

    • Fail lebih besar

    • Mudah alih

    • Kapasiti tinggi

    – 120 / 200 MB

    – Contoh: Superdisk

    • Zip disk

    – 250 MB

    – Tidak serasi dengan disket 3 ½ inch

  • Cakera Keras

    • Pelbagai saiz (Mb,Gb)

    • Ciri mudah-alih

    – Secara amnya tidak mudah alih

    – Cakera keras boleh ditanggal wujud utk PC

    • Kepingan keras dilapisi bahan metalik

  • 4. Unit Prosesan

    • Unit Pemprosesan Pusat (CPU)

    • Jenis-jenis storan

    • Melaksana program

    • Mencari data dalam ingatan

    • Unit sistem

    • Pemproses Mikro

    • Ingatan semikonduktor

    • Garisan Bas

    • Kelajuan dan kuasa

  • Unit Pemprosesan Pusat(CPU)

  • Unit Pemprosesan Pusat (CPU)

    • Tukar data menjadi maklumat

    • Pusat Kawalan

    • Satu set litar elektronik yang melaksanakan

    arahan program tersimpan

    • Dua bahagian

    – Uni Kawalan (CU)

    – Unit Aritmetik dan Logik (ALU)

  • Unit Kawalan

    • Bahagian perkakasan yang

    bertanggungjawab

    • Arahkan sistem komputer untuk laksanakan

    arahan program

    • Berkomunikasi dengan bahagian lain dalam

    perkakasan

  • Unit Arithmetik / Logik (ALU)

    Melakukan operasi matematik

    Melakukan operasi logikal

  • Operasi Aritmetik

    Tambahan

    Hasil tolak

    Pendaraban

    Pembahagian

  • Operasi Logikal

    • Menilai syarat

    • Membuat perbandingan

    • Boleh membanding

    – Nombor-nombor

    – abjad

    – Aksara khas

  • Daftar

    Bertujuan khusus

    Kelajuan tinggi

    Storan sementara

    Terletak dalam CPU

    Daftar arahan

    Pegang arahan yang sedang dilaksanakan

    Daftar Data

    Memegang data yang menunggu untuk diproses

    Memegang keputusan hasil dari prosesan

    Unit

    KawalanALU

    Register

    Ingatan

  • Jenis Storan

    • Sekunder

    – Data yang akhirnya akan digunakan

    – Jangka panjang

    • Ingatan

    – Data yang akan digunakan dalam masa terdekat

    – Sementara

    – Capaian lebih cepat dari storan

    • Daftar

    – Data yang berhubung rapat dengan operasi yang sedang dilaksanakan

    – Capaian lebih cepat dari ingatan

  • Mengukur kapasiti storan

    KB – kilobyte

    • 1024 byte

    • Sebahagian disket

    • Ingatan cache

    MB – megabyte

    • Sejuta byte

    • RAM

    GB – gigabyte

    • Billion bytes

    • Cakera liat

    • CDs dan DVDs

    TB – terabytes

    • Trillion bytes

    • Cakera liat yang

    sangat besar

  • Ingatan

    Storan primer

    Ingatan primer

    Storan utama

    Storan dalaman

    Ingatan utama

  • Jenis ingatan utama

    RAM

    Random Access Memory

    Ingatan Capai Rawak

    ROM

    Read Only Memory

    Ingatan boleh baca saja

  • RAM

    • Memerlukan tenaga letrik untuk

    menyimpan nilai

    • Tidak tetap

    • Data dan arahan boleh dibaca dan diubah

    • Pengguna selalunya merujuk kepada

    ingatan jenis ini

  • Apa yang ada dalam RAM?

    • Sistem Pengendalian

    • Aturcara yang sedang berjalan

    • Data yang diperlukan oleh aturcara

    • Keputusan pertengahan yang menunggu

    untuk dikeluarkan/dipaparkan sebagai

    output

  • ROM

    • Tetap

    • Arahan untuk hidupkan komputer

    • Data dan arahan boleh dibaca, tetapi tidak

    boleh diubah

    • Arahan selalunya telah dituliskan di kilang

  • Melaksanakan Program

    • Unit kawalan (CU) dapatkan satu arahan dan letakkan di dalam ingatan

    • CU nyahkod arahan tersebut

    • CU maklumkan kepada bhg perkakasan yang berkenaan untuk ambil tindakan

    • Kawalan dipindahkan kepada bahagian perkakasan yang berkenaan

    • Tugas dilaksanakan

    • Kawalan dipulangkan semula kepada CU

  • Kitaran Mesin

    I-time + E-time

    Masa arahan (I-time)

    • CU ambil satu arahan dalam ingatan dan letaknya

    dalam satu daftar

    • CU nyahkod arahan tersebut dan tentukan lokasi

    ingatan bagi data yang diperlukan

  • Kitaran mesin

    Masa perlaksanaan (E-time)

    • Perlaksanaan

    – CU gerakkan data dari ingatan kepada daftar dalam

    unit aritmetik/logik

    – ALU diberi kawalan dan laksanakan arahan tersebut

    – Kawalan dipulangkan kepada unit kawalan (CU)

    • CU menyimpan keputusan operasi dalam ingatan

    atau daftar

  • Jam Sistem

    • Jam sistem hasilkan denyutan pada kadar yang

    tetap

    • Setiap denyutan adalah satu kitaran mesin

    • Satu arahan program sebenarnya mungkin terdiri

    dari beberapa arahan kepada CPU

    • Setiap arahan CPU akan mengambil satu denyutan

    • CPU mempunyai satu set arahan – arahan-arahan

    yang ia boleh faham dan proses

  • Mencari data dalam ingatan

    • Setiap lokasi dalam ingatan mempunyai alamat yang unik

    – Alamat tidak pernah berubah

    – Kandungan mungkin berubah

    • Lokasi ingatan boleh memegang satu arahan atau satu

    keping data

    • Pengaturcara guna nama-nama simbolik

  • Perwakilan data

    Dihidupkan/dimatikan

    (On/Off)

    Sistem nombor binari

    digunakan untuk mewakili

    keadaan litar

  • Bit, Bait, Perkataan

    • BIT

    – Binary DigIT

    – Litar hidupkan/matikan (On/off circuit)

    – 1 atau 0

    • Bait (BYTE)

    – 8 bit

    – Menyimpan satu aksara alphanumerik

    – 01001010 = J

    • Perkataan (WORD)

    – Saiz daftar

    – Bilangan BIT yang diproses oleh CPU sebagai satu unit

    – Berbeza dari komputer ke komputer (64bit/8 bit)

  • Skema pengkodan

    • Satu kod untuk tentukan kumpulan bit-bit mana mewakili aksara mana atas papan kekunci.

    • ASCII

    – Guna satu bait (ber-bit 8)

    – 28 = 256 kombinasi atau aksara

    – Hampir semua Pc dan komputer yang lebih besar

    • EBCDIC

    – Guna satu bait (berbit 8)

    – 28 =256 kombinasi atau aksara

    – Digunakan utamanya ke atas kerangka utama serasi IBM (IBM compatible mainframes)

    • Unicode

    – Guna dua bait berbit 8 (16 bits)

    – 216 = 65,536 kombinasi atau aksara

    – Menyokong aksara untuk semua bahasa dalam dunia

    – Serasi dengan ASCII

  • Unit Sistem

    • Menyimpan komponen elektronik

    – Papan induk

    – Alat storan

    – Perhubungan

    • Beberapa model Apple Macintosh mempunyai

    unit sistem dalam monitor

  • Unit Sistem

    Papan induk

    • Cip pemproses mikro

    • Cip ingatan

    • Sambungan kepada bahagian

    lain dalam perkakasan

    • Cip tambahan – pemproses

    matematik

  • Unit Sistem

    Alat storan

    Pemacu keras

    Pemacu liut

    Pemacu CD-ROM

    Pemacu DVD-ROM

  • Pemproses mikro

    • CPU diukir ke atas cip

    • Sai cip adalah ¼ x ¼ inci

    • Terdiri dari silikon

    • Mengandungi jutaan litar

    – Suis elektrik yang boleh benarkan bekalan letrik untuk

    lalui

  • Komponen Pemproses Mikro

    • Unit kawalan – CU

    • Unit Arithmetic / Logic – ALU

    • Daftar

    • Jam sistem

  • Membina pemproses mikro yang lebih baik

    • Komputer pemproses mikro mencetak litarkeatas cip-cip mikro

    – Lebih murah

    – Lebih cepat

    • Lakukan tugas perkakasan lain

    – Pemproses bersama matematik sekarang adalah sebahagian dari pemproses mikro

    – Arahan multimedia sekarang adalah sebahagian dari pemproses mikro

  • Membina pemproses mikro yang lebih baik

    • Lagi cepat komputer dilaksanakan

    • Lebih murah ia dibuat

    • Lebih boleh dipercayai

    Lebih banyak fungsi yang digabungkan atas

    satu pemproses mikro:

  • Jenis pemproses mikro

    Intel

    • Pentium

    • Celeron

    • Xeon and Itanium

    Intel-yang serasi

    • Cyrix

    • AMD

  • Jenis pemproses mikro

    • PowerPC

    – Usahasama of Apple, IBM, and Motorola

    – Digunakan dalam kumpulan Pc Apple Macintosh

    – Terdapat dalam pelayan dan sistem yang ditambah

    • Alpha

    – Dihasilkan oleh Compaq

    – Pelayan berkuasa tinggi dan stesen kerja

  • Ingatan semikonduktor

    • Boleh dipercayai

    • kecil

    • Kos rendah

    • Penggunaan kuasa yang rendah

    • Penghasilan secara pukal dari segi ekonomi

    • Tidak tetap

    • Tersergam indah

    – Semua litar secara bersama menjadi satu unit storan yang tidak boleh dipisah

  • Ingatan semikonduktor

    CMOS

    • Complementary metal oxide semiconductor

    • Guna bekalan letrik sedikit

    • Diguna dalam Pc untuk menyimpan kawalan perkakasan yang diperlukan untuk memulakan komputer

    • Menyimpan maklumat menggunakan bekalan kuasa dari bateri

  • RAM

    • Menyimpan arahan dan data untuk program semasa

    • Data dalam ingatan boleh dicapai secara rawak

    • Capaian yang mudah dan laju

    • Tidak tetap

    • Boleh dipadam

    • Boleh ditulis semula

  • Jenis-jenis RAM

    SRAM (synchronous RAM)

    • Menyimpan kandungan selagi kuasa

    dikekalkan

    • Lebih laju dari DRAM

  • Jenis-jenis RAM

    DRAM (dynamic RAM)

    • Mesti selalu dikemaskini

    • Digunakan untuk kebanyakan ingatan PC kerana saiz dan kos

    • SDRAM

    – Lebih laju dari DRAM

    • Rambus DRAM

    – Lebih laju dari SDRAM

    – mahal

  • Menambah RAM

    • Beli modul ingatan yang telah dipakej atas papan

    litar

    • SIMMS – cip pada satu belah

    • DIMMS – cip pada dua-dua belah

    • Jumlah maksimum RAM yang boleh dipasang

    adalah berdasarkan rekabentuk papan induk

  • ROM

    • Program dan data yang telah direkod secara kekal di kilang

    • Baca sahaja

    • kegunaan

    • Tidak boleh diubah oleh pengguna

    • Menyimpan rutin memulakan komputer yang diaktifkan bila komputer dihidupkan

    • tetap

  • PROM

    • ROM yang boleh diprogramkan

    • Penunu ROM boleh mengubah arahan atas

    sesetengah cip ROM

  • Garisan bas

    • Laluan yang memindah isyarat elektrik

    • Bas sistem

    – Memindah data di antara CPU dan ingatan

    • Lebar bas

    – Bilangan bit data yang boleh dibawa pada satu-satu

    masa

    – Selalunya sama dengan saiz perkataan CPU

    • Kelajuan diukur dalam MHz

  • Garisan bas

    CPU boleh menyokong arahan yang lebih banyak

    dan pelbagai

    CPU boleh menyokong arahan yang lebih banyak

    dan pelbagai

    Lebih banyak ingatan

    boleh digunakan=CPU boleh merujuk

    alamat ingatan yang lebih

    besar

    Komputer lebih laju=CPU boleh pindahkan

    lebih banyak data pada

    satu waktu

    Komputer yang lebih

    berkuasa=Kelebaran bas yang lebih

    besar

  • Bas pengembangan

    • Hubung papan induk kepada slot pengembangan

    • kenakan papan pengembangan ke dalam slot

    – Kad antaramuka

    – Kad ubahsuai

    • Menyediakan penghubung luaran / ports

    – Bersiri (Serial )

    – Selari (Parallel)

  • Bas pengembangan

  • Bas dan Port-port PC

    Alat-alat kad PC bersaiz kad kredit yang selalunya dijumpai

    dalam komputer laptop

    PC Card

    Bas kelajuan tinggi menghubung peralatan video dengan

    komputer

    IEEE 1394

    (FireWire)

    menyokong “daisy-chaining” menghapuskan keperluan untuk

    kad pengembangan pelbagai jenis; penukaran panas

    USB

    Hubung ingatan dan kad grafik untuk persembahan video yang

    lebih laju

    AGP

    Alat berkelajuan tinggi seperti cakera keras dan kad rangkaianPCI

    Alat berkelajuan perlahan seperti tetikus, modemISA

  • Kelajuan dan kuasa

    Apa yang menyebabkan komputer laju?

    • Kelajuan pemproses mikro

    • Saiz garisan bas

    • Adanya cache

    • Ingatan kilat

    • Komputer jenis RISC

    • Pemprosesan selari (Parallel processing)

  • Kelajuan pemprosesan komputer

    Masa untuk laksanakan satu arahan

    • Millisecond

    • Microsecond

    • Nanosecond

    – Komputer moden

    • Picosecond

    – Pada masa hadapan

  • Kelajuan pemproses mikro

    • Kelajuan jam

    – Megahertz (MHz)

    – Gigahertz (GHz)

    • Bilangan arahan sesaat

    • Jutaan arahan sesaat (MIPS)

    • Prestasi operasi matematik yang kompleks

    – Satu juta operasi titik apungan sesaat(Megaflop )

  • Cache

    • Blok kecil ingatan yang sangat laju dan

    bersifat sementara

    • Percepatkan pindahan data

    • Arahan dan data yang kerapkali digunakan

    atau paling terbaru

  • Cache

    langkah 1pemproses

    minta data

    atau arahan

    langkah 2Pergi ke alamat dalam ngatan utama dan baca

    langkah 3Pindahkan ke CPU utama dan

    cache

    Pemproses berikutnya minta• Lihat dulu dalam cache• Pergi kepada ingatan

    PROCESSOR

    R

    A

    M

    Cache

  • Jenis-jenis Cache

    • Cache dalaman

    – paras 1 (L1)

    – Terbina dalam pemproses mikro

    – sehingga 128KB

    • cache luaran

    – Paras 2 (L2)

    – Cip-cip asing

    – 256KB atau 512 KB

    – Teknologi SRAM

    – Lebih murah dan lebih perlahan dari L1

    – Lebih cepat dan lebih mahal dari ingatan

  • Ingatan kilat

    • RAM yang tidak berubah-ubah

    • Digunakan dalam

    – Talipon bimbit

    – Kamera digital

    – Pita rakaman musik digital

    – PDAs

  • Set-set arahan

    • Teknologi CISC

    • Pengkomputeran Set Arahan kompleks

    – Komputer konvensional

    – Banyak dari arahan tidak digunakan

    • Teknologi RISC

    • Pengkomputeran Set Arahan Dikurangkan

    – subset arahan yang kecil

    – Meningkatkan kelajuan

    – Aturcara dengan beberapa arahan yang kompleks• Grafik

    • Kejuruteraan

  • Jenis-jenis prosesan

    • Prosesan bersiri (Serial processing)

    – Laksanakan satu arahan pada satu-satu waktu

    – ambil, nyahkod, laksanakan, simpan

    • Prosesan selari (Parallel Processing)

    – Lebih dari satu pemproses yang digunakan serentak

    – Boleh lakukan trillions arahan titik apung sesaat

    (teraflops)

    – Contoh: pelayan rangkaian, supercomputer

  • Jenis Prosesan

    • Pipelining

    – tindakan arahan tidak perlu selesai sebelum yang berikutnya bermula

    – Ambil arahan 1, mula untuk nyahkod dan ambil

    arahan 2