RISC dan Pipelining

RISC (Reduced Instruction Set Computer)
Rancangan arsitektur CPU yang mengambil dasar filosofi bahwa prosesor dibuat dengan arsitektur yang tidak rumit dengan membatasi jumlah instruksi hanya pada instruksi dasar yanag deiperlukan saja. kata "reduced", berarti pengurangan pada set instruksinya. rancangan ini berawala dari pertimbangan - pertimbangan dan analisa model perancangan lain yang kompleks, sehingga harus ada pengurangan set instruksinya.

Perkembangan RISC 
1. 1980 oleh Jhon Cocke di IBM dengan menghasilkan minikomputer eksperimental 801.
2. 1980 kelompok Barkeley yang dipimpin David Patterson mulai meneliti rancangan RISC menghasilkan RISC-1 dan RISC-2
3. 1981 Jhon Hennessy dari Standford merancangan RISC walau agak berbeda dengan nama MIPS

Karakteristik RISC
1. Siklus Instruksi
2. Operasi Pertukaran Data
3. Mode Pengalamatan
4. Format Instruksi

Siklus Instruksi
1. Satu instruksi per siklus mesin
2. siklus mesin ditentukan oleh waktu yang digunakan untuk mengambil dua buah operand dari register, melakukan operasi ALU., dan menyimpan hasil operasinya ke dalam register.
3. RISC adalah rancangan prosesor yang sederhana, tetapi dalam kesederhanaan tersebut didapatkan kecepatan operasi tiap-tiap siklus instruksinya.
4. instruksi dibatasi hanya menyediakan instruksi dasar saja
5. fungsi-fungsi yang kompleks akan diterjemahkan dalam operasi instruksi-instruksi dasar

Ringkasan Rancangan RISC 
1. Instruksi berukuran tunggal
2. ukuran instruksi umumnya 4byte
3. jumlah mode pengalamatan data sedikit, biasanya kurang dari lima macam. tidak mengenal pengalamatan tak langsung.
4. tidak terdapat operasi yang menggabungkan operasi ambil data dan simpan data dengan operasi-operasi aritmetika
5.tidak terdapat lebih dari satu operand beralamat memori perinstruksi
6. jumlah maksimum pamakaian memory menegement unit (MMU) bagi suatu alamat data adalah satu instruksi
7. jumlah bit bagi integer-integer specifier sama dengan lima atau lebih. ini berarti sedikitnya 32 buah register integer dapat direferensikan sekaligus secara eksplisit
8. jumlah bit bagi floating point register specifier sama dengan empat atau lebih, sehingga sedikitnya 16 buah register floating point dapat direferensikan bersama secara eksplisit

Operasi Tanpa Pepelining

Operasi Pepelining 2 Arah

Operasi Pepelining 3 Arah

Pipelining

1. pepilining akan lebih mudah diimplementasikan bila set instruksi sederhana dan teratur

2. kebanyakan racancangan komputer memiliki panjang set instruksi yang sama sehingga tidak ada masalah dalam hal ini

3. hal yang perlu diperhatikan adalah durasi antar set instruksi, karena tidak semua operasi memiliki waktu operasi yang sama

4. operasi perpindahan data antar register lebih cepat dari pada akses ke memori utama

5. keteraturan dan durasi akan sulit diantisipasi bila set instruksi beragam, ada yang sederhana dan ada yang kompleks seperti rancangan RISC

6. karena pertimbangan inilah RISC lebih mudah menerapkan pipelining untuk meningkatkan kinerjanya

7. instruksi-instruksi RISC dibuat sederhana sehingga hampir durasi eksekusi instruksi sama sehingga akan mudah melakukan penjadwalan operasi pada teknik pipelining-nya

8. disamping keteraturan instruksi, untuk memperoleh pipelining yang optimal harus dipertimbangkan kecepatan kerja komponen-komponen  komputer, penjadwalan instruksi yang tepat dan alokasi register yang dinamis.

Daftar Pustaka :

http://setia.lecturer.pens.ac.id/Modul/ArKom/Pertemuan%2013.pdf

http://setia.lecturer.pens.ac.id/Modul/ArKom/Pertemuan%2014.pdf

http://zeus.cs.pacificu.edu/shereen/cs430sp16/Lectures/24Ch15aS16.pdf

Arsitektur Familiy IBM PC

IBM (International Business Machines) merupakan sebuah perusahaan hardware yang mengembangkan software – software yang sudah ada seperti UNIX dan WINDOWS. Oleh karena itu IBM sendiri merupakan sebuah perusahaan bukan system operasi, hanya saja IBM mencoba mengembangkan OS yang telah ada seperti OS dari UNIX dan LINUX.IBM PC adalah sebutan untuk keluarga komputer pribadi buatan IBM. IBM PC diperkenalkan pada 12 Agustus 1981, dan "dipensiunkan" pada tanggal 2 April 1987. Sejak diluncurkan oleh IBM, IBM PC memiliki beberapa keluarga, yakni :

a.       IBM 4860 PCjr

b.      IBM 5140 Convertible Personal Computer (laptop)

c.       IBM 5150 Personal Computer (PC yang asli)

d.      IBM 5155 Portable PC (sebenarnya merupakan PC XT yang portabel)

e.       IBM 5160 Personal Computer/eXtended Technology

f.       IBM 5162 Personal Computer/eXtended Technology Model 286 (sebenarnya merupakan PC AT)

g.      IBM 5170 Personal Computer/Advanced Technology

      Konfigurasi Mikrokomputer dasar

Komputer adalah sistem elektronik untuk memanipulasi data yang cepat dan tepat serta dirancang dan diorganisasikan supaya secara otomatis menerima dan menyimpan data input. Memprosesnya, dan menghasilkan output dibawah pengawasan suatu langkah-langkah instruksi-instruksi program yang tersimpan di memori (stored program).Menurut buku komputer organization (V.C Hamacher Z.G. Vranesic S.G. Zaky).Komputer adalah mesin penghitung elektronik yang cepat dapat menerima informasi input digital, memprosesnya sesuai dengan suatu program yang tersimpan di memorinya (stored program) dan menghasilkan output informasi.Menurut buku introduction To The Computer, The Tool Of Business (William M. Fuori).Komputer adalah suatu alat pemproses data (data processor) yang dapat melakukan perhitungan yang besar dan cepat, termasuk perhitungan aritmetika yang besar atau operasi logika, tanpa campur tangan dari manusia mengoperasikan selama pemprosesan (definisi ini diambilkan dari American National Standar Institute dan sudah didiskusikan serta sudah disetujui dalam suatu pertemuan Internasional Organization For Standardization Tehnical Commite).Menurut buku Introduction to Computers (gordon B. Davis) :Komputer adalah tipe khusus alat penghitung yang mempunyai sifat tertentu yang pasti.Dari beberapa definisi yang tersebut, dapat disimpulkan bahwa komputer adalah :

1.Alat elektronik

2.Dapat menerima input data

3.Dapat mengolah data

4.Dapat memberikan informasi

5.Menggunakan suatu program di memori komputer (stored program).

6.Dapat menyimpan program dan hasil pengolahan

7.Bekerja secara otomatis

            Berdasarkan UkurannyaBerdasarkan ukurannya, komputer digolongkan ke dalam micro computer (komputer mikro), mini computer (komputer mini), small computer (komputer kecil), medium computer (komputer menengah), large computer (komputer besar) dan super computer (komputer super). Micro ComputerMicro Computer (Mikro Komputer) disebut juga dengan nama personal computer (komputer personal) . ukuran main memory komputer mikro sekarang berkisar dari 16 MB sampai lebih dari 128 MB, dengan konfigurasi operand register 8 bit, 16 bit, atau 32 bit. Kecepatan komputer mikro sekarang berkisar 200 Mhz sampai dengan 500 Mhz.Komputer mikro umumnya adalah single-user (pemakainya tunggal), yaitu satu komputer hanya dapat digunakan untuk satu pemakai saja untuk tiap saat.

  

  1. Chipset adalah set dari chip yang mendukung kompatibel yang mengimplementasikan berbagai fungsi tertentu seperti pengontrol interupt, pengontrol bus dan timer.

   2. Chip khusus yang di sebut koprosesor yang beroperasi bersama dengan CPU guna meningkatkan fungsionalitasnya

  Komponen IBM PC

1.      Sistem Kontrol BUS : Pengontrol BUS, Buffer Data, dan Latches Alamat

2.      Sistem Kontrol Interrupt : Pengontrol Interrupt

3.      Sistem Kontrol RAM dan ROM : Chip RAM dan ROM, Decoder Alamat, dan Buffer

4.      Sistem Kontrol DMA : Pengontrol DMA

5.      Sistem Kontrol I/O : Interface Paralel Programmable

Daftar Pustaka :

https://docplayer.info/46290954-Arsitektur-famili-komputer-ibm-pc.html

https://www.academia.edu/28409476/arsitektur_famili_komputer?auto=download

https://www.scribd.com/document/397097878/ARSITEKTUR-FAMILY-KOMPUTER-IBM-PC-docx

http://ftp.gunadarma.ac.id/pub/linux/docs/v06/Kuliah/MTI-PSOKS/2005/PSOSK-01-02-Pendahuluan.pdf

Unit I/O

Input / output (I/O)

Berfungsi : memindahkan informasi antara CPU atau memori dengan dunia luar

STRUKTUR I/O :

I/O terdiri : 

• Piranti l/O (peripheral) 

• Pengendali I/O (device controller)

• Perangkat lunak 

1. Perangkat I/O 

Dapat dibagi secara umum menjadi dua kategori, yaitu: perangkat blok (block devices), dan perangkat karakter (character devices). Perangkat blok menyimpan informasi dalam sebuah blok yang ukurannya tertentu, dan memiliki alamat masing-masing. Umumnya blok berukuran antara 512 bytes sampai 32.768 bytes. Keuntungan dari perangkat blok ini ialah mampu membaca atau menulis setiap blok secara independen. Disk merupakan contoh perangkat blok yang paling banyak digunakan. Tipe lain perangkat I/O ialah perangkat karakter. Perangkat karakter mengirim atau menerima sebarisan karakter, tanpa menghiraukan struktur blok. Tipe ini tidak memiliki alamat, dan tidak memiliki kemampuan mencari (seek). Printer dan antarmuka jaringan merupakan contoh perangkat jenis ini. Beberapa perangkat tidak memenuhi kriteria tersebut. Contohnya: clock yang tidak memiliki alamat dan juga tidak mengirim dan menerima barisan karakter. Yang ia lakukan hanya menimbulkan interupsi dalam jangka waktu tertentu.

2. Klarifikasi Piranti I/O 

Klasifikasi piranti I/O terdiri 3 kelompok:

• Kelompok yang memasukkan informasi (input), contoh : keyboard, ADC (analog to digital converter), scanner

• Kelompok yang menampilkan informasi (output), contoh : VDU/Video Display Unit (monitor), printer.

• Kelompok yang melayani input dan output, contoh : Floppy disk, harddisk.

3. Pengaksesan I/O 

A. Memory mapped I/O 

Piranti I/O dihubungkan sebagai lokasi memori virtual dimana port I/O tergantung memori utama Karakteristik:

• Port I/O dihubungkan ke bus alamat.

• Piranti input sebagai bagian memori yang memberikan data ke bus data. Piranti output sebagai bagian memori yang memiliki data yang tersimpan di dalamnya.

• Port I/O menempati lokasi tertentu pada ruang alamat dan diakses seolah-olah adalah lokasi memori.

B. I/O mapped I/O (I/O isolated) 

      Piranti I/O dihubungkan sebagai lokasi terpisah dengan lokasi memori, dimana port I/O tidak tergantung pada memori utama. Karakteristik:

• Port I/O tidak tergantung memori utama.

• Transfer informasi dilakukan di bawah kendali sinyal kontrol yang menggunakan instruksi INPUT dan OUTPUT.

• Operasi I/O tergantung sinyal kendali dari CPU.

• lnstruksi I/O mengaktifkan baris kendali read/write pada port I/O, sedangkan instruksi memori akan mengaktifkan baris kendali read/write pada memori.

• Ruang memori dan ruang alamat I/O menyatu, sehingga dapat memiliki alamat yang sama

4. Operasi I/O

A. I/O terprogram

Metode di mana CPU mengendalikan operasi I/O secarakeseluruhan dengan menjalankan serangkaian instruksi I/O dengan sebuah program.

Karakteristik:

• Program tersebut digunakan untuk memulai, mengarahkan dan menghentikan operasi-operasi I/O.

• Membutuhkan sejumlah perangkat keras (register) yaitu: – Register status, berisi status piranti I/O dan data yang akan dikirimkan. – Register buffer, menyimpan data sementara sampai CPU siap menerimanya. – Pointer buffer, menunjuk ke lokasi memori di mana sebuah karakter harus ditulis atau dan mana karakter tersebut harus dibaca. – Counter data, tempat penyimpanan jumlah karakter dan akan berkurang nilainya jika karakter ditransfer.

• Membutuhan waktu proses yang lama dan tidak efesien dalarn pemanfaatan CPU.

B. /O interupsi

Metode di mana CPU akan bereaksi ketika suatu piranti mengeluarkan permintaan untuk pelayanan.

Karakteristik:

• Lebih efisien dalam pemanfaatan CPU, karena tidaknharus menguji status dari piranti.

• Interupsi dapat berasal dari piranti I/O, interupsi perangkat keras misalnya : timer, memori, power supply, dan Interupsi perangkat lunak misalnya : overflow, opcode / data yang ilegal, pembagian dengan nol

C. Direct Memory Access (DMA)

Metode transfer data secara langsung antara memori dengan piranti tanpa pengawasan dan pengendalian CPU.

• Skema transfer blok DMA dual port CPU dan DMA controller mengakses memori utama melalui MAR dan MBR dengan menggunakan sebuah memori utama dual port (2 port).

Port I ----> melayani CPU

Port II ---> melayani DMA controller

• Skema transfer blok DMA cycle stealing (pencurian siklus) Hanya memerlukan sebuah memori port tunggal di mana CPU dan piranti I/O beradu cepat pada basis asinkron, prioritas utama akan diberikan pada piranti I/O

Daftar Pustaka :

http://staff.uny.ac.id/sites/default/files/Unit%20I-O%20Sistem%20Mikroprosesor.pdf

http://ega.staff.gunadarma.ac.id/Downloads/files/35325/MINGGU+8+Pemrosesan+Input+output+%28osk%29+pert+8.pdf

http://dinus.ac.id/repository/docs/ajar/9A-DESIGN_SISTEM_INPUT-output.ppt

Central Processing Unit (CPU)

CPU yang merupakan singkatan dari Central Processing Unit adalah komponen keras atau perangkat hardware pemroses data utama dalam sebuah komputer. CPU dapat disebut sebagai otak komputer karena CPU mengatur semua aktifitas dan jalannya semua program termasuk aplikasi atau software di dalamnya.

Arsitektur dasar mesin tipe von neumann menjadi kerangka referensi pada komputer digital umum (general-purpose) modern. 3 bagian fundamental tersebut adalah: Sebuah mesin tipe Von Neuman :

Program disimpan dalam unit memori utama yang berhadapan dengan piranti I/O melalui CPU. CPU membaca dari atau menulis ke memori, dengan mengirimkan alamat word ke unit memori melalui bus address kemudian menerima atau mengirimkan data melalui bus data. Data dipertukarkan antara CPU dan Unit I/O juga dengan menggunakan bus data. Operasi disinkronisasikan oleh dua bus control dengan sinyal kendali yang dikirimkan oleh CPU dan sinyal acknowledgment serta sinyal interupsi yang diterima oleh CPU.

Komponen CPU terbagi menjadi beberapa macam, yaitu sebagai berikut.

1. BUS

Jalur koumunikasi yang menghubungkan beberapa device, biasanya menggunakan cara croadcast seringkali dikelompokan :

• satu bus berisi sejumlah kanal (jalur)

• cantoh bus data 32-bit berisi 32 jalur

- Address Bus

menentukan asal atau tujuan dari data, misalakan CPU perlu memebca instruksi (data) dari memeori pada lokasi tertentu. lebar jalur menentukan kapasitas memori maksimum dari sistem.

2. Unit kontrol

Yang mampu mengatur jalannya program. Komponen ini sudah pasti terdapat dalam semua CPU.CPU bertugas mengontrol komputer sehingga terjadi sinkronisasi kerja antar komponen dalam menjalankan fungsi-fungsi operasinya. termasuk dalam tanggung jawab unit kontrol adalah mengambil intruksi-intruksi dari memori utama dan menentukan jenis instruksi tersebut. Bila ada instruksi untuk perhitungan aritmatika atau perbandingan logika, maka unit kendali akan mengirim instruksi tersebut ke ALU. Hasil dari pengolahan data dibawa oleh unit kendali ke memori utama lagi untuk disimpan, dan pada saatnya akan disajikan ke alat output. Dengan demikian tugas dari unit kendali ini adalah: 

• Mengatur dan mengendalikan alat-alat input dan output.

• Mengambil instruksi-instruksi dari memori utama 

• Mengambil data dari memori utama (jika diperlukan) untuk diproses.

• Mengirim instruksi ke ALU bila ada perhitungan aritmatika atau perbandingan logika serta mengawasi kerja dari ALU. 

• Menyimpan hasil proses ke memori utama. 

3. Register

Register merupakan alat penyimpanan berukuran relatif kecil namun memiliki kecepatan akses cukup tinggi dengan fungsi untuk menyimpan data atau instruksi yang sedang diproses. Memori ini bersifat sementara, biasanya di gunakan untuk menyimpan data saat sedang di olah ataupun data untuk pengolahan selanjutnya.

4. Aritmathic Logic Unit

Aritmathic Logic Unit atau dapat disingkat dengan ALU merupakan bagian dari CPU yang memiliki tugas untuk melakukan operasi aritmatika dan operasi logika berdasar instruksi yang ditentukan. ALU sering di sebut juga sebagai mesin bahasa karena ALU terdiri dari dua bagian, yaitu unit aritmatika dan unit logika boolean yang masing-masing memiliki spesifikasi tugas tersendiri. Tugas utama dari ALU adalah melakukan semua perhitungan aritmatika yang terjadi sesuai dengan instruksi program. ALU melakukan semua operasi aritmatika dengan dasar penjumlahan sehingga sirkuit elektronik yang digunakan disebut adder.

5. Memori

Biasa disebut dengan istilah : computer storage, computer memory. memory merupakan piranti komputer yang digunakan sebagai media penyimpan data dan informasi saat menggunakan komputer. memori merupakan bagian terpenting dalam komputer dan letaknya di dalam CPU(Central Processing Unit). memori berfungsi sebagai perangkat pengolah data atau instruksi. semakin besar memori yang disediakn, semakin banyak data maupun instruksi yang dapat mengolahnya. \

Daftar Pustaka  :

http://sidiq.mercubuana-yogya.ac.id/wp-content/uploads/2016/04/Kel4-21-Memory.pdf

https://idcloudhost.com/kamus-hosting/cpu/

http://intan_meutia.staff.gunadarma.ac.id/Downloads/files/52206/Central+Processing+Unit.pdf

http://dessy_wap.staff.gunadarma.ac.id/Downloads/files/37668/Minggu+9+-+CPU.pdf

Arsitektur Set Intruksi

Arsitektur Set Intruksi

     Adalah Set instruksi (instruction set) adalah sekumpulan lengkap instruksi yang dapat di mengerti oleh sebuah CPU, set instruksi sering juga disebut sebagai bahasa mesin (machine code), karna aslinya juga berbentuk biner kemudian dimengerti sebagai bahasa assembly, untuk konsumsi manusia (programmer), biasanya digunakan representasi yang lebih mudah dimengerti oleh manusia. Sebuah instruksi terdiri dari sebuah opcode, biasanya bersama dengan beberapa informasi tambahan seperti darimana asal operand-operand dan kemana hasil-hasil akan ditempatkan. Subyek umum untuk menspesifikasikan di mana operand-operand berada (yaitu, alamat-alamatnya) disebut pengalamatan Pada beberapa mesin, semua instruksi memiliki panjang yang sama, pada mesin-mesin yang lain mungkin terdapat banyak panjang berbeda. Instruksi-instruksi mungkin lebih pendek dari, memiliki panjang yang sama seperti, atau lebih panjang dari panjang word. Membuat semua instruksi memiliki panjang yang sama lebih muda dilakukan dan membuat pengkodean lebih mudah tetapi sering memboroskan ruang, karena semua instruksi dengan demikian harus sama panjang seperti instruksi yang paling panjang.

 Di dalam sebuah instruksi terdapat beberapa elemen-elemen instruksi: 

1. Operation code (op code) 

2. Source operand reference 

3. Result operand reference

 4. Xext instruction preference 

Format instruksi (biner): Misal instruksi dengan 2 alamat operand : ADD A,B A dan B adalah suatu alamat register. 

Beberapa simbolik instruksi: 

1. ADD : Add (jumlahkan) 

2. SUB : Subtract (Kurangkan)

3. MPY/MUL : Multiply (Kalikan) 

4. DIV : Divide (Bagi) 

5. LOAD : Load data dari register/memory

6. STOR : Simpan data ke register/memory

7. MOVE : Pindahkan data dari satu tempat ke tempat lain 

8. SHR : Shift kanan data 

9. SHL : Shift kiri data .dan lain-lain

Cakupan Jenis Instruksi

1. Data processing : Aritmetik (ADD, SUB, dsb); Logic (AND, OR, NOT, SHR, dsb); Konversi data 2. Data storage (memory) : Transfer data (STOR, LOAD, MOVE, dsb) 

3. Data movement : Input dan Output ke modul I/O

Teknik Pengalamatan

Operasi set instruksi untuk transfer data :

1.       MOVE : memindahkan word atau blok dari sumber ke tujuan

2.       STORE : memindahkan word dari prosesor ke memori.

3.       LOAD : memindahkan word dari memori ke prosesor.  

4.       EXCHANGE : menukar isi sumber ke tujuan.

5.       CLEAR / RESET : memindahkan word 0 ke tujuan.

6.       SET : memindahkan word 1 ke tujuan.

7.       PUSH : memindahkan word dari sumber ke bagian paling atas stack.

8.       POP : memindahkan word dari bagian paling atas sumber

Rancangan Instruksi

1.  Aspek paling menarik dalam arsitektur komputer  adalah perancangan set instruksi, karena  rancangan ini berpengaruh banyak pada aspek  lainnya.

2.  Set instruksi menentukan banyak fungsi yang  harus dilakukan CPU.

3.  Set instruksi merupakan alat bagi para  pemrogram untuk mengontrol kerja CPU.

4.  Pertimbangan : Kebutuhan pemrogram menjadi  bahan pertimbangan dalam merancang set 

    instruksi

Masalah dalam Perancangan  meliputi :

■        Operation repertoire :

■        Berapa banyak dan operasi – operasi apa yang harus tersedia

■        Sekompleks apakah operasi itu seharusnya

■        Data types :

■        Jenis data

■        Format data

■        Instruction format

■        Panjang instruksi,

■        Jumlah alamat,

■        Ukuran field

■        Registers

■        Jumlah register CPU yang dapat direferensikan oleh instruksi,  dan fungsinya

■        Addressing

mode untuk menspesifikasi alamat suatu operand

Daftar Pustaka 

1. Team Dosen Telkom University. 2016.https://michrandi.staff.telkomuniversity.ac.id/files/2016/01/coa-8.pdf(diakses 06 November 2019).
2.  Farhat, ST, MMSI, MSc.Set Instruksi.http://farhana.salim.staff.gunadarma.ac.id/Downloads/files/62054/M7%2C+M8+-+SET+INSTRUKSI+DAN+PENGALAMATAN.pdf(diakses 06 November 2019).
3. Riyanto Sigit, S.T, M.Kom.2005.Set Intruksi.Presentasi.Surabaya : Politeknik Negerei Surabaya.

ORGANISASI KOMPUTER DASAR

ORGANISASI KOMPUTER DASAR

   Organisasi komputer adalah ilmu yang mempelajari bagian yang terkait dengan unit unit operasional komputer dan hubungan antara komponen sistem komputer. Dimna hubungan tersebut berupa pemprosesan penghitungan data elektronik yang dilakukan secara cepat menerima informasi masukan digital dan mengolah informasi tersebut menurut seperangkat instruksi yang tersimpan dalam komputer tersebut dan menghasilkan keluaran informasi yang dihasilkan setelah diolah. 

berikut merupakan gambar dari bentuk sebuah komputer :

Dalam bentuk yang paling sederhana, komputer terdiri dari lima bagian utama yang mempunyai fungsi sendiri-sendiri yaitu :

1. MasukanAdalah sebuah peralatan elektroniik yang digunakan sebagai peralatan input sebagi perintah masukan ke dalam sebuah komputer. contohnya :
   - Keyboard
   - Mouse
   - Scanner
    - Dll
2. Memori
   Adalah Bagian ini terdiri dari internal memory yaitu berupa RAM (Random Access Memory) dan ROM (Read Only Memory) serta eksternal memory yaitu berbagai macam disk seperti hard disk, floppy disk dan optical disc.
3. Aritmetika dan logika
   Adalah sebagai pusat pengolah data serta bagian Control Unit (CU) digunakan untuk mengontrol kerja komputer. Biasa disebut dengan nama prosessor saja
4. Keluaran
   Adalah sebuah peralatan elektronik yang digunakan sebagai peralatan output sebagai perintah keluaran komputer. contohnya:
   - Speaker
   - Monitor
   - Printer
   - Dll
5. Kontrol
   Adalah sistem yang berfungsi untuk mengontol seluruh kegiatan dari pemprosesan data.

Daftar pustaka :

Ferry Ardian.2017.Organisasi Komputer Dasar.Makalah

Iyon Iyon.2015.Organisasi dan Arsitektur Komputer.https://www.academia.edu/6818662/ORGANISASI_and_ARSITEKTUR_KOMPUTER(di akses 04november 2019). 

Evolusi Arsitektur Komputer

Evolusi Arsitektur Komputer

I.       Latar Belakang

Seiring berkembangnya zaman manusia selalu berinovasi menemukan sesuatu yang baru. Untuk mempermudah pekerjaan sehari-hari manusia menciptakan sebuah alat yang bisa menginput data serta memproses sebuah data dengan cepat dan mudah. Pada generasi pertama terciptalah sebuah komputer dimana manusia dapat memproses data dengan mudah dengan tempat menyimpan data yang sangat besar. Untuk memproses data, bahasa yang digunakan harus dikonversi ke bahasa mesin yaitu terdiri dari kode-kode biner, tiap-tiap komputer memiliki bahasa mesin yang berbeda-beda sehingga sangat diprogram. Untuk dapat menyimpan data yang besar dibutuhkan tempat penyimpan yang besar pula hal ini menyebabkan sulitnya untuk lahan yang harus disesuaikan. Para ilmuan mencari inovasi bagaimana caranya supaya pengoperasin kompoter tidak memakan tempat. Pada generasi ketiga terciptalah sebuah chip IC sehingga yang tadinya komputer yang terlalu besar menjadi lebih kecil dan simple.  Setelah IC,tujuan pengembangan menjadi lebih jelas yaitu mengecilkan ukuran sirkuit dan komponen- komponen elektrik.Large Scale Integration (LSI) dapat memuat ratusan komponen dalam sebuah chip.

Perkembangan yang demikian memungkinkan orang-orang biasa untuk menggunakan komputer biasa.Komputer tidak lagi menjadi dominasi perusahaanperusahaan besar atau lembaga pemerintah. Pada masa sekarang, kita mengenal perjalanan IBM compatible dengan pemakaian CPU: IBM PC/486,Pentium,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 potensi 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 satu dengan yang lainnya.

Mendefinisikan komputer generasi kelima menjadi cukup sulit karena tahap ini masih sangat muda.Contoh imajinatif komputer generasi kelima adalah komputer fiksi HAL9000 dari novel karya Arthur C. Clarke berjudul 2001:Space Odyssey.HAL menampilkan seluruh fungsi yang diinginkan dari sebuah komputer generasi kelima. Dengan kecerdasan buatan (artificial intelligence),HAL dapat cukup memiliki nalar untuk melakukan percapakan dengan manusia, menggunakan masukan visual, dan belajar dari pengalamannya sendiri. 6 | a r s i t e k t u r c o m p u t e r G. Komputer Generasi Keenam Dengan Teknologi Komputer yang ada saat ini,agak sulit untuk dapat membayangkan bagaimana komputer masa depan.Dengan teknologi yang ada saat ini saja kita seakan sudah dapat “menggenggam dunia”.Dari sisi teknologi beberapa ilmuwan komputer meyakini suatu saat tercipta apa yang disebut dengan biochip yang dibuat dari bahan protein sitetis.Robot yang dibuat dengan bahan ini kelak akan menjadi manusia tiruan. Secara prinsip ciri-ciri komputer masa mendatang adalah lebih canggih dan lebih murah dan memiliki kemampuan diantaranya melihat, mendengar, berbicara, dan berpikir serta mampu membuat kesimpulan seperti manusia.Ini berarti komputer memiliki kecerdasan buatan yang mendekati kemampuan dan prilaku manusia.

II.       Pembahasan

III.1         Arsitektur Komputer

Organisasi komputer mempelajari bagian yang terkait dengan unit-unit operasional komputer dan hubungan antara komponen sistem komputer,contoh : sinyal kontrol, prosesor, interface komputer dan peripheral, teknologi memori yang digunakan. Arsitektur komputer mempelajari atribut-atribut sistem komputer yang terkait dengan seorang programmer dan memiliki dampak langsung pada eksekusi logis sebuah program, contoh : set instruksi, jumlah bit yang digunakan untuk merepresentasikan bermacam-macam jenis data (misal bilangan, karakter), aritmetika yang digunakan, teknik pengalamatan, mekanisme I/O. Arsitektur komputer dapat bertahan bertahun-tahun tapi organisasi komputer dapat berubah sesuai dengan perkembangan teknologi. Pabrik komputer memproduksi sekelompok model komputer, yang memiliki arsitektur sama tapi berbeda dari segi organisasinya yang mengakibatkan harga dan karakteristik unjuk kerja yang berbeda.

Sistem Komputer yang kita ketahui dalam keseharian adalah yang terdapat pada PC. Suatu sistem komputer bekerja dengan ditandai adanya interaksi antara komputer dan peripheral (hadware-nya) dengan program dan sistem operasi (softwarenya). Komputer (CPU) adalah “otak” dari sistem tersebut sedangkan peripheral menghubungkan “otak” tersebut dengan dunia luar. Kerja suatu sistem komputer dioperasikan oleh sistem operasi dan program. Suatu sistem komputer terdiri atas tiga bagian utama:

1.    CPU (Central Processing Unit)

CPU terdiri atas dua bagian yaitu:

a.    CU (Control Unit) :

Ini adalah unit pengendali. Fungsi utama unit pengendali (CU) adalah mengambil, mengkode, dan melaksanakan instruksi sebuah program yang tersimpan dalam memori. Unit pengendali mengatur urutan operasi seluruh sistem. Unit ini juga menghasilkan dan mengatur sinyal pengendali yang diperlukan untuk menyerempakkan operasi, juga aliran dan instruksi program.

b.         ALU (Arithmetic Logic Unit):

Unit ini berfungsi melaksanakan operasi aritmatik serta operasi-operasi logika

3.    Memory Unit  (Unit Penyimpan)

Unit-unit ini mengandung program-program yang bersangkutan dan data yang sedang diolah.

2.         I/O (Unit Pengontrol Masukan dan Pengeluaran)

Unit ini melakukan hubungan dengan peripheral

III.2              Bagian-bagian Mikrokomputer

Di atas telah dijelaskan susunan sistem mikrokomputer. Sistem mikrokomputer terdiri dari bagian-bagian yang berfungsi sama penting.

1.      CPU/Mikroprosesor

Mikroprosesor berfungsi sebagai unit pengolah utama (CPU). Unit ini terdiri dari sebuah kalkulator dan unit pengontrol (CU). Unit kalkulator dari mikroprosesor terdiri dari register atau daftar (sebuah memori sementara yang cepat dan kecil), ALU, register status (menunjukkan keadaan sesaat dari perhitungan) dan sebuah pengkode.

2.      Memori

-          RAM (Random Access Memory)

RAM adalah unit memori yang dapat dibaca dan/atau ditulisi. Data dalam RAM bersifat Volatile (akan hilang bila power mati). RAM hanya digunakan untuk menyimpan data sementara, yaitu data yang tidak begitu penting (tidak masalah bila hilang akibat aliran daya listrik terputus). Ada dua macam RAM yaitu RAM statik dan RAM dinamik. RAM static adalah flipflop yang terdiri dari komponen seperti resistor, transistor, dioda dan sebagainya. Setiap 1 bit informasi tersimpan hingga sel “dialamatkan” dan “ditulis-hapuskan”. Keuntungan dari RAM statik adalah akses atau jalan masuk yang bebas ke setiap tempat penyimpanan yang diinginkan, dan karena itu kecepatan masuk ke dalam memori terhitung relatif tinggi. RAM dinamik menyimpan bit informasi sebagai muatan. Sel memori elementer dibuat dari kapasistansi gerbang-substrat transistor MOS. Keuntungan RAM dinamik adalah sel-sel memori yang lebih kecil sehingga memerlukan tempat yang sempit, sehingga kapasistas RAM dinamik menjadi lebih besar dibanding RAM statik. Kerugiannya adalah bertambahnya kerumitan pada papan memori, karena diperlukannya rangkaian untuk proses penyegaran (refresh). Proses penyegaran untuk kapasitor ini dilakukan setiap 1 atau 2 mili detik.

-          ROM (Read Only Memory)

ROM merupakan memori yang hanya dapat dibaca. Data tidak akan terhapus meskipun aliran listrik terputus (non-volatile). Karena sifatnya, program-program disimpan dalam ROM. Beberapa tipe ROM:

1.       ROM Murni : yaitu ROM yang sudah diprogram oleh pabrik atau dapat juga program yang diminta untuk diprogramkan ke ROM oleh pabrik.

2.      PROM (Programmable Random Access Memory) : ROM jenis ini dapat diprogram sendiri akan tetapi hanya sekali pakai (tidak dapat diprogram ulang).

3.      EPROM (Erasable Programmable Random Access Memory) : yaitu jenis ROM yang dapat diprogram dan diprogram ulang.

3.      Input/Output (I/O)

Piranti Input/Output (I/O interface) dibutuhkan untuk menghubungkan piranti di luar sistem. I/O dapat menerima/memberi data dari/ke mikroprosesor. Untuk menghubungkan antara I/O interface dengan mikroprosesor dibutuhkan piranti address. Dua macam I/O interface yang dipakai yaitu: serial dan paralel. Piranti serial (UART/universal asynchronous receiver-transmitter) merupakan pengirim-penerima tunggal (tak serempak). UART mengubah masukanserial menjadi keluaran paralel dan mengubah masukan paralel menjadi keluaran serial. PIO (paralel input output) merupakan pengirim-penerima serempak. PIO dapat diprogram dan menyediakan perantara masukan dan keluaran dasar untuk data paralel 8 bit.

III.3         Perkembangan

Perkembangan processor diawali oleh processor intel pada saat itu hanya satu - satu nya microprocessor yang ada. Tetapi pada saat ini sudah banyak beredar processor dari produsen yang lain, sehingga user sudah bisa mendapatkan processor yang beragam.

1.        Microprocessor 4004 (1971)

Pada awal tahun 1971, Intel Corporatioan & Marcion G.Hoff memperkenalkan mikroprosesor pertama kali yaitu mikroprosesor 4 bit seri 4004, yang memiliki 4096 alamat, masing-masing  4 bit memori dan memiliki 45 buah instruksi yang berbeda serta hanya digunakan untuk keperluan terbatas, misal video game dan beberapa alat kendali (controller) sederhana. Dimana intel mengeluarkan processor pertamanya yang dipakai pada mesin penghitung buscom. Ini adalah penemuan yang memulai memasukan sistem cerdas ke dalam mesin. Chip intel 4004 ini mengawali perkembangan CPU dengan mempelopori peletakan seluruh komponen mesin hitung dalam satu IC.

2.        Microprocessor 8008 (1971)

Pada akhir tahun 1971, dengan menyadari bahwa mikroprosesor adalah produk komersial, Intel Corporation kembali meluncurkan mikroprosesor  8 bit pertama yaitu 8008, dengan  memori yang lebih besar (16 KB x 8 bit) dan jumlah instruksi yang lebih banyak (48 instruksi).

Oleh karena pemakaian mikroprosesor 8008 yang makin meningkat dan meluas maka memori dan jumlah instruksi tersebut menjadi kurang memadai, sehingga Intel Corp tahun 1973 meluncurkan  mikroprosesor 8080 (mikroprosesor 8 bit modern pertama). Setelah itu banyak perusahaan-perusahaan lain yang juga mengeluarkan mikroprosesor 4 bit & 8 bit mereka yang pertama. Keistimewaan mikroprosesor ini, selain alamat memori dan jumlah instruksinya yang lebih besar, peningkatan juga terdapat kecepatan (speed) yang fantastis dibanding dengan mikroprosesor 8008. Mikroprosesor 8008 melakukan satu operasi internal (kecepatan eksekusi) dalam 20mS, sedang mikroprosesor 8080 hanya membutuhkan 2,0mS. 

Versi yang lebih baru dari 8080, yaitu 8085 yang diluncurkan oleh Intel Corp tahun 1977, hanya sedikit peningkatan kinerja yang dimiliki oleh 8085 bila dibandingkan dengan 8080 (alamat memori dan jumlah instruksinya sama, clock-nya 1.3 mS). Microprocessor 8008 yang berkecepatan hitung 2 kali lipat dari microprocessor sebelumnya.

3.        Microprocessor 8080 (1974)

Pada tahun 1974 intel kembali mengeluarkan microprocessor terbaru dengan seri 8080. Pada seri ini intel melakukan perubahan dari microprocessor multivoltage menjadi triple voltage, teknologi yang di pakai NMOS, lebih cepat dari seri sebelumnya yang memakai teknologi PMOS. Microprocessor ini adalah otak pertama bagi komputer yang bernama altair.Pada saat ini pengalamatan memory sudah sampai 64 kilobyte. Kecepatanya sampai 10X microprocessor sebelumnya. Tahun ini juga muncul microprocessor dari produsen lain seperti MC6800 dari Motorola -1974, Z80 dari Zilog -1976 (merupakan dua rival berat), dan prosessor - processor lain seri 6500 buatan MOST, Rockwell, Hyundai, WDC, NCR dst.

4.        Microprocessor 8086 (1978)

Pada 1978 Intel Corp meluncurkan mikroprosesor 8086. Processor 8086 adalah CPU pertama 16 bit tetapi pada saat ini masih banyak di gunakan mainboard standard 8 bit, karena motherboard 16 bit merupakan hal yang mahal. Akhirnya pada tahun 1979 intel merancang ulang processor ini sehingga compatible dengan mainboard 8 bit yang diberi nama 8088 tetapi secara logika bisa di namakan 8086sx. Perusahan komputer IBM menggunakan processor 8086sx ini untuk komputernya karena lebih murah dari harga 8086, dan juga bisa menggunakan mainboard bekas dari processor 8080. Teknologi yang di gunakan pada processor ini juga berbeda dari seri 8080, dimana pada seri 8086 dan 8086sx intel menggunakan teknologi HMOS. Setahun kemudian melepas mikroprosesor 8088 ke pasaran. Keduanya adalah 16 bit, dengan kecepatan eksekusi 400 ns, kapasitas alamat (1 Mb x 8 bit) atau 512 x 16 bit.Satu kemajuan penting yang dicapai oleh mikroprosesor 16 bit ini adalah kemampuan melakukan perkalian dan pembagian secara perangkat keras (hardware multiplication and division) kemampuan ini tidak dimiliki oleh mikroprosesor 8 bit, kecuali Motorola  MC 6809  yang mampu melakukan perkalian, tapi tidak untuk pembagian.

Perkembangan mikroprosesor 16 bit tidak berhenti di sini, Intel Corp kemudian memproduksi 80186, versi 80186 yang lebih canggih (lebih banyak untuk pemakaian pengendalian). Versi terakhir dari mikroprosesor 80186 adalah 80286 yang memiliki alamat memori 16 Mb, kecepatan clock-nya juga mengalami peningkatan menjadi  16 MHz.

5.        Microprocessor 286 (1982)

Intel 286 atau yang lebih dikenal dengan nama 80286 adalah sebuah processor yang pertama kali dapat mengenali dan menggunakan software yang digunakan untuk processor sebelumnya. 286 (1982) juga merupakan prosessor 16 bit. Prosessor ini mempunyai kemajuan yang relatif besar dibanding chip-chip generasi pertama. Frekuensi clock ditingkatkan, tetapi perbaikan yang utama ialah optimasi penanganan perintah. Intel 286 menghasilkan kerja lebih banyak tiap detik clock daripada 8088/8086.

6.    Microprocessor 386 & 486 (1985)

Setelah sukses dengan mikroprosesor 16 bit, Intel Corp meluncurkan  2 versi mikroprosesor 32 bit, yaitu 80386 dan 80486. Kecepatan clock yang lebih tinggi menjadi kelebihan mikroprosesor ini, selain bus datanya yang lebih lebar dan ruang memori yang lebih besar (4 Gb).

Mikroprosesor 80486 adalah hasil pengembangan dari mikroprosesor 80386, dengan prosesor tambahan Co-Processor, untuk keperluan arithmatika, dan 8 Kb internal cache memory. Mikroprosesor 80386 mengeksekusi sebagian besar instruksinya dalam 2 clock, sedang 80486 dalam 1 clock. Generasi berikutnya dari Intel Corp adalah mikroprosesor Pentium, Pentium II dan seterusnya.

Pada kecepatan awal (6 MHz) berunjuk kerja empat kali lebih baik dari 8086 pada 4.77 MHz. Belakangan diperkenalkan dengan kecepatan clock 8, 10,dan 12 MHz yang digunakan pada IBM PC-AT (1984). Pembaharuan yang lain ialah kemampuan untuk bekerja pada protected mode/mode perlindungan – mode kerja baru dengan “24 bit virtual address mode”/mode pengalamatan virtual 24 bit, yang menegaskan arah perpindahan dari DOS ke Windows dan multitasking. Tetapi anda tidak dapat berganti dari protected kembali ke real mode / mode riil tanpa mere-boot PC, dan sistem operasi yang menggunakan hal ini hanyalah OS/2 saat itu.

7.    Microprocessor (1992)

Processor 64-bit telah ada diantara kita sejak 1992, dan pada abad ke-21 mereka semakin populer. Intel dan AMD telah memperkenalkan chip 64-bit, dan Mac G5 merupakan processor 64-bit. Processor 64-bit mempunyai ALU 64-bit, register 64-bit, bus 64-bit, dan seterusnya.

Yang menjadi alasan mengapa perlu processor 64-bit adalah karena ruang pengalamatan mereka yang besar. Mikrprocessor 32-bit mempunyai akses RAM maksimum 2 GB atau 4 GB. Kedengarannya mungkin banyak, apalagi kebanyakan komputer rumahan biasanya hanya menggunakan RAM 256 MB sampai 512 MB. Namun, limit 4 GB bisa menjadi masalah berat bagi mesin server dan mesin yang  menjalankan database besar. Bahkan komputer rumahan dalam waktu singkat mungkin akan terbentur dengan limit 2 GB atau 4 GB jika trend terus berlanjut. Chip 64-bit tidak mempunyai batasan ini karena ruang alamat 64-bit pada dasarnya tak terhingga untuk beberapa tahun mendatang – RAM 264 byte adalah sama dengan kira-kira RAM 18,4 miliar GB !

Dengan address bus 64-bit dan data bus kecepatan tinggi dan lebar pada motherboard, mesin 64-bit juga menawarkan kecepatan I/O (input/output) yang lebih tinggi untuk hard disk dan kartu grafis. Fitur ini secara signifikan dapat meningkatkan kinerja sistem.

Server tentunya bisa mendapatkan keuntungan dari chip 64-bit, tetapi bagaimana dengan pengguna biasa ? Selain solusi RAM, tidak jelas apakah chip 64-bit menawarkan keuntungan yang nyata bagi “pengguna biasa” untuk saat ini. Chip 64-bit dapat memroses data dengan cepat. Mereka yang melakukan video editing dan image editing pada gambar yang sangat besar bisa mendapatkan keuntungan dari tenaga komputasi sebesar ini. Games kelas atas juga bisa mendapatkan keuntungan, setelah mereka dikode ulang untuk memanfaatkan fitur 64-bit. Tetapi pengguna rata-rata yang membaca e-mail, Web browsing dan mengedit dokumen Word tidak benar-benar menggunakan processor sebesar itu. Di tambah lagi, operating system seperti Windows XP belum diupgrade untuk menangani CPU 64-bit. Karena kurangnya manfaat yang dapat dirasakan, mungkin pada tahun 2010 atau lebih, kita baru bisa melihat mesin 64-bit pada setiap desktop.

Sumber :

1.      http://dinus.ac.id/repository/docs/ajar/Arsitektur_Komputer.pdf di akses tanggal (04 Oktober).

2.      https://docplayer.info/31899062-Perkembangan-mikroprosesor.html di akses tanggal (04 Oktober).

3.      http://staffnew.uny.ac.id/upload/132304810/pendidikan/SISTEM+MIKROPROSESOR+-+SEJARAH+MIKROPROSESOR.pdf di akses tanggal (04 Oktober).