BAB 6
UNIT INPUT OUTPUT
⦁ Pendahuluan
Peralatan Input/Output memungkinkan system komputer berinteraksi dengan dunia luarnya (baik berkomunikasi dengan user maupun dengan komputer lainnya). I/O device dapat berupa input device (contohnya keyboard, mouse), dan output device (contohnya printer, monitor), atau berupa input device sekaligus output device (contohnya disk drive).
Komputer menggunakan perangkat-perangkat I/O(yang disebut juga dengan peripheral device) untuk dua tujuan utama, yaitu untuk berkomunikasi dengan dunia luarnya dan untuk menyimpan data. Beberapa I/O device seperti printer, keyboard dan modem digunakan untuk tujuan komunikasi dan beberapa device seperti disk drive dan CD writer digunakan untuk menyimpan data. Semua komunikasi dengan perangkat I/O tersebut melibatkan bus system (system bus). Akan tetapi, perangkat-perangkat I/O tidak terhubung ke bus system secara langsung. Biasanya terdapat suatu I/O controller yang berfungsi sebagai interface antara bus system dan perangkat-perangkat I/O. Seperti yang tampak pada Gambar 6.1. dan Gambar 6.2.
Gambar 6.1. Koneksi I/O device pada system komputer
Gambar 6.2. I/O controller
I/O controller memiliki tiga jenis internal register yaitu data register, status register dan command register seperti yang tampak pada gambar 6.2. Ketika prosessor ingin berinteraksi dengan suatu perangkat I/O (I/O device), ia cukup berkomunikasi dengan I/O controller yang ada. Sebagai contoh, untuk mencetak suatu karakter pada printer. Sebelum CPU mengirim sebuah karakter untuk dicetak, ia terlebih dahulu memeriksa status register pada I/O controller yang ada. Untuk mengetahui apakah printer dalam keadaan online atau offline, sibuk atau tidak (busy atau idle), kehabisan kertas dan lain-lain.
⦁ Tujuan Khusus:
Setelah mempelajari bab ini, diharapkan Mahasiswa dapat:
⦁ Menjelaskan tentang sistem masukan dan keluaran komputer.
⦁ Menjelaskan tentang teknik masukan dan keluaran
⦁ Menjelaskan tentang perangkat eksternal
⦁ Sistem Masukan & Keluaran Komputer
Bagaimana modul I/O dapat menjalankan tugasnya, yaitu menjembatani CPU dan memori dengan dunia luar merupakan hal yang terpenting untuk kita ketahui. Inti mempelajari sistem I/O suatu komputer adalah mengetahui fungsi dan struktur modul I/O. Perhatikan Gambar 6.3 yang menyajikan model generik modul I/O.
Gambar 6.3. Model umum dari modul I/O
⦁ Fungsi Modul I/O
Modul I/O adalah suatu komponen dalam sistem komputer yang bertanggung jawab atas pengontrolan sebuah perangkat luar atau lebih dan bertanggung jawab pula dalam pertukaran data antara perangkat luar tersebut dengan memori utama ataupun dengan register – register CPU. Dalam mewujudkan hal ini, diperlukan antarmuka internal dengan komputer (CPU dan memori utama) dan antarmuka dengan perangkat eksternalnya untuk menjalankan fungsi – fungsi pengontrolan.
Fungsi dalam menjalankan tugas bagi modul I/O dapat dibagi menjadi beberapa katagori, yaitu:
⦁ Kontrol dan pewaktuan.
⦁ Komunikasi CPU.
⦁ Komunikasi perangkat eksternal.
⦁ Pem-buffer-an data.
⦁ Deteksi kesalahan.
Fungsi kontrol dan pewaktuan (control & timing) merupakan hal yang penting untuk mensinkronkan kerja masing – masing komponen penyusun komputer. Dalam sekali waktu CPU berkomunikasi dengan satu atau lebih perangkat dengan pola tidak menentu dan kecepatan transfer komunikasi data yang beragam, baik dengan perangkat internal seperti register – register, memori utama, memori sekunder, perangkat peripheral. Proses tersebut bisa berjalan apabila ada fungsi kontrol dan pewaktuan yang mengatur sistem secara keseluruhan. Contoh kontrol pemindahan data dari peripheral ke CPU melalui sebuah modul I/O dapat meliputi langkah – langkah berikut ini :
⦁ Permintaan dan pemeriksaan status perangkat dari CPU ke modul I/O.
⦁ Modul I/O memberi jawaban atas permintaan CPU.
⦁ Apabila perangkat eksternal telah siap untuk transfer data, maka CPU akan mengirimkan perintah ke modul I/O. 4 Modul I/O akan menerima paket data dengan panjang tertentu dari peripheral.
Selanjutnya data dikirim ke CPU setelah diadakan sinkronisasi panjang data dan kecepatan transfer oleh modul I/O sehingga paket – paket data dapat diterima CPU dengan baik. Transfer data tidak akan lepas dari penggunaan sistem bus, maka interaksi CPU dan modul I/O akan melibatkan kontrol dan pewaktuan sebuah arbitrasi bus atau lebih. Adapun fungsi komunikasi antara CPU dan modul I/O meliputi proses – proses berikut :
⦁ Command Decoding, yaitu modul I/O menerima perintah – perintah dari CPU yang dikirimkan sebagai sinyal bagi bus kontrol. Misalnya, sebuah modul I/O untuk disk dapat menerima perintah: Read sector, Scan record ID, Format disk.
⦁ Data, pertukaran data antara CPU dan modul I/O melalui bus data.
⦁ Status Reporting, yaitu pelaporan kondisi status modul I/O maupun perangkat peripheral, umumnya berupa status kondisi Busy atau Ready. Juga status bermacam – macam kondisi kesalahan (error)
Address Recognition, bahwa peralatan atau komponen penyusun komputer dapat dihubungi atau dipanggil maka harus memiliki alamat yang unik, begitu pula pada perangkat peripheral, sehingga setiap modul I/O harus mengetahui alamat peripheral yang dikontrolnya. Pada sisi modul I/O ke perangkat peripheral juga terdapat komunikasi yang meliputi komunikasi data, kontrol maupun status. Perhatikan gambar 6.4 berikut :
Gambar 6.4. Skema suatu perangkat peripheral
Fungsi selanjutnya adalah buffering. Tujuan utama buffering adalah mendapatkan penyesuaian data sehubungan perbedaan laju transfer data dari perangkat peripheral dengan kecepatan pengolahan pada CPU. Umumnya laju transfer data dari perangkat peripheral lebih lambat dari kecepatan CPU maupun media penyimpan.
Fungsi terakhir adalah deteksi kesalahan. Apabila pada perangkat peripheral terdapat masalah sehingga proses tidak dapat dijalankan, maka modul I/O akan melaporkan kesalahan tersebut. Misal informasi kesalahan pada peripheral printer seperti: kertas tergulung, pinta habis, kertas habis, dan lain – lain. Teknik yang umum untuk deteksi kesalahan adalah penggunaan bit paritas.
⦁ Struktur Modul I/O
Terdapat berbagai macam modul I/O seiring perkembangan komputer itu sendiri, contoh yang sederhana dan fleksibel adalah Intel 8255A yang sering disebut PPI (Programmable Peripheral Interface). Bagaimanapun kompleksitas suatu modul I/O, terdapat kemiripan struktur, seperti terlihat pada gambar 6.5.
Antarmuka modul I/O ke CPU melalui bus sistem komputer terdapat tiga saluran, yaitu saluran data, saluran alamat dan saluran kontrol. Bagian terpenting adalah blok logika I/O yang berhubungan dengan semua peralatan antarmuka peripheral, terdapat fungsi pengaturan dan switching pada blok ini.
Gambar 6.5. Blok diagram struktur modul I/O
⦁ Teknik Masukan/Keluaran
Terdapat tiga buah teknik dalam operasi I/O, yaitu: I/O terprogram, interrupt-driven I/O, dan DMA (Direct Memory Access). Ketiganya memiliki keunggulan maupun kelemahan, yang penggunaannya disesuaikan sesuai unjuk kerja masing-masing teknik.
⦁ I/O Terprogram
Pada I/O terprogram, data saling dipertukarkan antara CPU dan modul I/O. CPU mengeksekusi program yang memberikan operasi I/O kepada CPU secara langsung, seperti pemindahan data, pengiriman perintah baca maupun tulis, dan monitoring perangkat.
Kelemahan teknik ini adalah CPU akan menunggu sampai operasi I/O selesai dilakukan modul I/O sehingga akan membuang waktu, apalagi CPU lebih cepat proses operasinya. Dalam teknik ini, modul I/O tidak dapat melakukan interupsi kepada CPU terhadap proses – proses yang diinteruksikan padanya. Seluruh proses merupakan tanggung jawab CPU sampai operasi lengkap dilaksanakan.
Untuk melaksanakan perintah – perintah I/O, CPU akan mengeluarkan sebuah alamat bagi modul I/O dan perangkat peripheralnya sehingga terspesifikasi secara khusus dan sebuah perintah I/O yang akan dilakukan. Terdapat empat klasifikasi perintah I/O, yaitu:
⦁ Perintah control .
Perintah ini digunkan untuk mengaktivasi perangkat peripheral dan memberitahukan tugas yang diperintahkan padanya.
⦁ Perintah test .
Perintah ini digunakan CPU untuk menguji berbagai kondisi status modul I/O dan peripheralnya. CPU perlu mengetahui perangkat peripheralnya dalam keadaan aktif dan siap digunakan, juga untuk mengetahui operasi – operasi I/O yang dijalankan serta mendeteksi kesalahannya.
⦁ Perintah read.
Perintah pada modul I/O untuk mengambil suatu paket data kemudian menaruh dalam buffer internal. Proses selanjutnya paket data dikirim melalui bus data setelah terjadi sinkronisasi data maupun kecepatan transfernya
⦁ Perintah write.
Perintah ini kebalikan dariread. CPU memerintahkan modul I/O untuk mengambil data dari bus data untuk diberikan pada perangkat peripheral tujuan data tersebut.
Dalam teknik I/O terprogram, terdapat dua macam inplementasi perintah I/O yang
tertuang dalam instruksi I/O, yaitu: memory-mapped I/O dan isolated I/O.
Dalam memory-mapped I/O, terdapat ruang tunggal untuk lokasi memori dan perangkat I/O. CPU memperlakukan register status dan register data modul I/O sebagai lokasi memori dan menggunakan instruksi mesin yang sama untuk mengakses baik memori maupun perangkat I/O. Konskuensinya adalah diperlukan saluran tunggal untuk pembacaan dan saluran tunggal untuk penulisan. Keuntungan memory-mapped I/O adalah efisien dalam pemrograman, namun memakan banyak ruang memori alamat.
Dalam teknik isolated I/O, dilakukan pemisahan ruang pengalamatan bagi memori dan ruang pengalamatan bagi I/O. Dengan teknik ini diperlukan bus yang dilengkapi dengan saluran pembacaan dan penulisan memori ditambah saluran perintah output. Keuntungan isolated I/O adalah sedikitnya instruksi I/O.
⦁ Interrupt – Driven I/O
Teknik interrupt – driven I/O memungkinkan proses tidak membuang – buang waktu. Prosesnya adalah CPU mengeluarkan perintah I/O pada modul I/O, bersamaan perintah I/O dijalankan modul I/O maka CPU akan melakukan eksekusi perintah – perintah lainnya. Apabila modul I/O telah selesai menjalankan instruksi yang diberikan padanya akan melakukan interupsi pada CPU bahwa tugasnya telah selesai.
Dalam teknik ini kendali perintah masih menjadi tanggung jawab CPU, baik pengambilan perintah dari memori maupun pelaksanaan isi perintah tersebut. Terdapat selangkah kemajuan dari teknik sebelumnya, yaitu CPU melakukan multitasking beberapa perintah sekaligus sehingga tidak ada waktu tunggu bagi CPU.
Cara kerja teknik interupsi di sisi modul I/O adalah modul I/O menerima perintah, misal read. Kemudian modul I/O melaksanakan perintah pembacaan dari peripheral dan meletakkan paket data ke register data modul I/O, selanjutnya modul mengeluarkan sinyal interupsi ke CPU melalui saluran kontrol. Kemudian modul menunggu datanya diminta CPU. Saat permintaan terjadi, modul meletakkan data pada bus data dan modul siap menerima perintah selanjutnya.
Pengolahan interupsi saat perangkat I/O telah menyelesaikan sebuah operasi I/O adalah sebagai berikut :
⦁ Perangkat I/O akan mengirimkan sinyal interupsi ke CPU.
⦁ CPU menyelesaikan operasi yang sedang dijalankannya kemudian merespon interupsi.
⦁ CPU memeriksa interupsi tersebut, kalau valid maka CPU akan mengirimkan sinyal acknowledgment ke perangkat I/O untuk menghentikan interupsinya.
⦁ CPU mempersiapkan pengontrolan transfer ke routine interupsi. Hal yang dilakukan adalah menyimpan informasi yang diperlukan untuk melanjutkan operasi yang tadi dijalankan sebelum adanya interupsi. Informasi yang diperlukan berupa:
⦁ Status prosesor, berisi register yang dipanggil PSW (program status word).
⦁ Lokasi intruksi berikutnya yang akan dieksekusi.
Informasi tersebut kemudian disimpan dalam stack pengontrol sistem.
⦁ Kemudian CPU akan menyimpan PC (program counter) eksekusi sebelum interupsi ke stack pengontrol bersama informasi PSW. Selanjutnya mempersiapkan PC untuk penanganan interupsi.
⦁ Selanjutnya CPU memproses interupsi sempai selesai.
⦁ Apabila pengolahan interupsi selasai, CPU akan memanggil kembali informasi yang telah disimpan pada stack pengontrol untuk meneruskan operasi sebelum interupsi. Terdapat bermacam teknik yang digunakan CPU dalam menangani program interupsi ini, diantaranya :
⦁ Multiple Interrupt Lines.
⦁ Software poll.
⦁ Daisy Chain.
⦁ Arbitrasi bus.
Teknik yang paling sederhana adalah menggunakan saluran interupsi berjumlah banyak (Multiple Interrupt Lines) antara CPU dan modul – modul I/O. Namun tidak praktis untuk menggunakan sejumlah saluran bus atau pin CPU ke seluruh saluran interupsi modul – modul I/O.
Alternatif lainnya adalah menggunakan software poll. Prosesnya, apabila CPU mengetahui adanya sebuah interupsi, maka CPU akan menuju ke routine layanan interupsi yang tugasnya melakukan poll seluruh modul I/O untuk menentukan modul yang melakukan interupsi. Kerugian software poll adalah memerlukan waktu yang lama karena harus mengidentifikasi seluruh modul untuk mengetahui modul I/O yang melakukan interupsi.
Teknik yang lebih efisien adalah daisy chain, yang menggunakan hardware poll. Seluruh modul I/O tersambung dalam saluran interupsi CPU secara melingkar (chain). Apabila ada permintaan interupsi, maka CPU akan menjalankan sinyal acknowledge yang berjalan pada saluran interupsi sampai menjumpai modul I/O yang mengirimkan interupsi.
Teknik berikutnya adalah arbitrasi bus. Dalam metode ini, pertama – tama modul I/O memperoleh kontrol bus sebelum modul ini menggunakan saluran permintaan interupsi. Dengan demikian hanya akan terdapat sebuah modul I/O yang dapat melakukan interupsi.
Pengontrol Interrupt Intel 8259A
Intel mengeluarkan chips 8259A yang dikonfigurasikan sebagai interrupt arbiter pada mikroprosesor Intel 8086. Intel 8259A melakukan manajemen interupsi modul - modul I/O yang tersambung padanya. Chips ini dapat diprogram untuk menentukan prioritas modul I/O yang lebih dulu ditangani CPU apabila ada permintaan interupsi yang bersamaan. Gambar 6.6 menggambarkan pemakaian pengontrol interupsi 8259A. Berikut mode – mode interupsi yang mungkin terjadi :
⦁ Fully Nested: permintaan interupsi dengan prioritas mulai 0 (IR0) hingga 7(IR7).
⦁ Rotating: bila sebuah modul telah dilayani interupsinya akan menempati prioritas terendah.
⦁ Special Mask: prioritas diprogram untuk modul I/O tertentu secara spesial.
Gambar 6.6 Pemakaian pengontrol interupsi 8559A pada 8086
Programmable Peripheral Interface Intel 8255A
Contoh modul I/O yang menggunakan I/O terprogram dan interrupt driven I/O adalah Intel 8255A Programmable Peripheral Interface (PPI). Intel 8255A dirancang untuk keperluan mikroprosesor 8086. Gambar 6.7 menunjukkan blok diagram Intel 8255A dan pin layout-nya
Gambar 6.7. Modul I/O 8255A
Bagian kanan dari blok diagram Intel 8255A adalah 24 saluran antarmuka luar, terdiri atas 8 bit port A, 8 bit port B, 4 bit port CA dan 4 bit port CB. Saluran tersebut dapat diprogram dari mikroprosesor 8086 dengan menggunakan register kontrol untuk menentukan bermacam – macam mode operasi dan konfigurasinya. Bagian kiri blok diagram merupakan interface internal dengan mikroprosesor 8086. Saluran ini terdiri atas 8 bus data dua arah (D0 – D7), bus alamat, dan bus kontrol yang terdiri atas saluran CHIP SELECT, READ, WRITE, dan RESET.
Pengaturan mode operasi pada register kontrol dilakukan oleh mikroprosesor., Pada Mode 0, ketiga port berfungsi sebagai tiga port I/O 8 bit. Pada mode lain dapat port A dan port B sebagai port I/O 8 bit, sedangkan port C sebagai pengontrol saluran port A dan B
PPI Intel 8255A dapat diprogram untuk mengontrol berbagai peripheral sederhana. Gambar 6.8 memperlihatkan contoh penggunaan 8255A untuk modul I/O Keyboard dan display.
Gambar 6.8 Interface kayboard dan display dengan Intel 8255A
⦁ Direct Memory Access (DMA)
Teknik yang dijelaskan sebelumnya yaitu I/O terprogram dan Interrupt-Driven I/O memiliki kelemahan, yaitu proses yang terjadi pada modul I/O masih melibatkan CPU secara langsung. Hal ini berimplikasi pada :
⦁ Kelajuan transfer I/O yang tergantung pada kecepatan operasi CPU.
⦁ Kerja CPU terganggu karena adanya interupsi secara langsung.
Bertolak dari kelemahan di atas, apalagi untuk menangani transfer data bervolume besar dikembangkan teknik yang lebih baik, dikenal dengan Direct Memory Access (DMA).
Prinsip kerja DMA adalah CPU akan mendelegasikan kerja I/O kepada DMA, CPU hanya akan terlibat pada awal proses untuk memberikan instruksi lengkap pada DMA dan akhir proses saja. Dengan demikian CPU dapat menjalankan proses lainnya tanpa banyak terganggu dengan interupsi. Blok diagram modul DMA terlihat pada gambar 6.9 berikut :
Gambar 6.9. Blok diagram DMA
Dalam melaksanakan transfer data secara mandiri, DMA memerlukan pengambilalihan kontrol bus dari CPU. Untuk itu DMA akan menggunakan bus bila CPU tidak menggunakannya atau DMA memaksa CPU untuk menghentikan sementara penggunaan bus. Teknik terakhir lebih umum digunakan, sering disebut cycle-stealing, karena modul DMA mengambil alih siklus bus. Penghentian sementara penggunaan bus bukanlah bentuk interupsi, melainkan hanyalah penghentian proses sesaat yang berimplikasi hanya pada kelambatan eksekusi CPU saja. Terdapat tiga buah konfigurasi modul DMA seperti yang terlihat pada gambar 6.10.
Gambar 6.10. Konfigurasi modul DMA
⦁ Perangkat Eksternal
Mesin komputer akan memiliki nilai apabila bisa berinteraksi dengan dunia luar. Lebih dari itu, komputer tidak akan berfungsi apabila tidak dapat berinteraksi dengan dunia luar. Ambil contoh saja, bagaimana kita bisa menginstruksikan CPU untuk melakukan suatu operasi apabila tidak ada keyboard. Bagaimana kita melihat hasil kerja sistem komputer bila tidak ada monitor. Keyboard dan monitor tergolang dalam perangkat eksternal komputer.
Perangkat eksternal atau lebih umum disebut peripheral tersambung dalam sistem CPU melalui perangat pengendalinya, yaitu modul I/O seperti telah dijelaskan sebelumnya. Lihat kembali gambar 6.4. Secara umum perangkat eksternal diklasifikasikan menjadi 3 katagori:
⦁ Human Readable, yaitu perangkat yang berhubungan dengan manusia sebagai pengguna komputer. Contohnya: monitor, keyboard, mouse, printer, joystick, disk drive.
⦁ Machine readable, yaitu perangkat yang berhubungan dengan peralatan. Biasanya berupa modul sensor dan tranduser untuk monitoring dan kontrol suatu peralatan atau sistem.
⦁ Communication, yatu perangkat yang berhubungan dengan komunikasi jarak jauh. Misalnya: NIC dan modem.
Pengklasifikasian juga bisa berdasarkan arah datanya, yaitu perangkat output, perangkat input dan kombinasi output-input. Contoh perangkat output: monitor, proyektor dan printer. Perangkat input misalnya: keyboard, mouse, joystick, scanner, mark reader, barcode reader.
Rangkuman
⦁ Modul I/O merupakan peralatan antarmuka (interface) bagi sistem bus atau switch sentral dan mengontrol satu atau lebih perangkat peripheral.
⦁ Modul I/O adalah suatu komponen dalam sistem komputer yang bertanggung jawab atas pengontrolan sebuah perangkat luar atau lebih dan bertanggung jawab pula dalam pertukaran data antara perangkat luar tersebut dengan memori utama ataupun dengan register – register CPU.
⦁ PPI 8255 merupakan salah satu modul I/O yang dirancang untuk keperluan I/O mikroprosessor 8086
⦁ Terdapat tiga buah teknik dalam operasi I/O, yaitu: I/O terprogram, interrupt – driven I/O, dan DMA (Direct Memory Access).
⦁ Perangkat eksternal atau lebih umum disebut peripheral tersambung dalam sistem CPU melalui perangat pengendalinya, yaitu modul I/O. Perangkat eksternal diklasifikasikan Human Readable, Machine readable, Communication
Soal-soal
⦁ Jelaskan sistem komputer unit masukkan/keluaran?
⦁ Jelaskan prinsip dan teknik unit masukkan/keluaran?
⦁ Pada vectored interrupts, sebutkan alasan kenapa modul I/O menempatkan vector pada saluran data dan bukannya pada saluran alamat.
⦁ Apa yang anda ketahui tentang PPI 8255 ?
⦁ Dalam semua system secara virtual yang memiliki modul DMA, akses DMA ke memori utama diberi perioritas lebih tinggi dibandingkan dengan akses CPU ke memori utama. Sebutkan alasannya.
⦁ Secara umum perangkat eksternal diklasifikasikan menjadi 3 katagori sebutkan dan jelaskan
Minggu, 19 Oktober 2014
INPUT OUPUT
BAB 6
UNIT INPUT OUTPUT
⦁ Pendahuluan
Peralatan Input/Output memungkinkan system komputer berinteraksi dengan dunia luarnya (baik berkomunikasi dengan user maupun dengan komputer lainnya). I/O device dapat berupa input device (contohnya keyboard, mouse), dan output device (contohnya printer, monitor), atau berupa input device sekaligus output device (contohnya disk drive).
Komputer menggunakan perangkat-perangkat I/O(yang disebut juga dengan peripheral device) untuk dua tujuan utama, yaitu untuk berkomunikasi dengan dunia luarnya dan untuk menyimpan data. Beberapa I/O device seperti printer, keyboard dan modem digunakan untuk tujuan komunikasi dan beberapa device seperti disk drive dan CD writer digunakan untuk menyimpan data. Semua komunikasi dengan perangkat I/O tersebut melibatkan bus system (system bus). Akan tetapi, perangkat-perangkat I/O tidak terhubung ke bus system secara langsung. Biasanya terdapat suatu I/O controller yang berfungsi sebagai interface antara bus system dan perangkat-perangkat I/O. Seperti yang tampak pada Gambar 6.1. dan Gambar 6.2.
Gambar 6.1. Koneksi I/O device pada system komputer
Gambar 6.2. I/O controller
I/O controller memiliki tiga jenis internal register yaitu data register, status register dan command register seperti yang tampak pada gambar 6.2. Ketika prosessor ingin berinteraksi dengan suatu perangkat I/O (I/O device), ia cukup berkomunikasi dengan I/O controller yang ada. Sebagai contoh, untuk mencetak suatu karakter pada printer. Sebelum CPU mengirim sebuah karakter untuk dicetak, ia terlebih dahulu memeriksa status register pada I/O controller yang ada. Untuk mengetahui apakah printer dalam keadaan online atau offline, sibuk atau tidak (busy atau idle), kehabisan kertas dan lain-lain.
⦁ Tujuan Khusus:
Setelah mempelajari bab ini, diharapkan Mahasiswa dapat:
⦁ Menjelaskan tentang sistem masukan dan keluaran komputer.
⦁ Menjelaskan tentang teknik masukan dan keluaran
⦁ Menjelaskan tentang perangkat eksternal
⦁ Sistem Masukan & Keluaran Komputer
Bagaimana modul I/O dapat menjalankan tugasnya, yaitu menjembatani CPU dan memori dengan dunia luar merupakan hal yang terpenting untuk kita ketahui. Inti mempelajari sistem I/O suatu komputer adalah mengetahui fungsi dan struktur modul I/O. Perhatikan Gambar 6.3 yang menyajikan model generik modul I/O.
Gambar 6.3. Model umum dari modul I/O
⦁ Fungsi Modul I/O
Modul I/O adalah suatu komponen dalam sistem komputer yang bertanggung jawab atas pengontrolan sebuah perangkat luar atau lebih dan bertanggung jawab pula dalam pertukaran data antara perangkat luar tersebut dengan memori utama ataupun dengan register – register CPU. Dalam mewujudkan hal ini, diperlukan antarmuka internal dengan komputer (CPU dan memori utama) dan antarmuka dengan perangkat eksternalnya untuk menjalankan fungsi – fungsi pengontrolan.
Fungsi dalam menjalankan tugas bagi modul I/O dapat dibagi menjadi beberapa katagori, yaitu:
⦁ Kontrol dan pewaktuan.
⦁ Komunikasi CPU.
⦁ Komunikasi perangkat eksternal.
⦁ Pem-buffer-an data.
⦁ Deteksi kesalahan.
Fungsi kontrol dan pewaktuan (control & timing) merupakan hal yang penting untuk mensinkronkan kerja masing – masing komponen penyusun komputer. Dalam sekali waktu CPU berkomunikasi dengan satu atau lebih perangkat dengan pola tidak menentu dan kecepatan transfer komunikasi data yang beragam, baik dengan perangkat internal seperti register – register, memori utama, memori sekunder, perangkat peripheral. Proses tersebut bisa berjalan apabila ada fungsi kontrol dan pewaktuan yang mengatur sistem secara keseluruhan. Contoh kontrol pemindahan data dari peripheral ke CPU melalui sebuah modul I/O dapat meliputi langkah – langkah berikut ini :
⦁ Permintaan dan pemeriksaan status perangkat dari CPU ke modul I/O.
⦁ Modul I/O memberi jawaban atas permintaan CPU.
⦁ Apabila perangkat eksternal telah siap untuk transfer data, maka CPU akan mengirimkan perintah ke modul I/O. 4 Modul I/O akan menerima paket data dengan panjang tertentu dari peripheral.
Selanjutnya data dikirim ke CPU setelah diadakan sinkronisasi panjang data dan kecepatan transfer oleh modul I/O sehingga paket – paket data dapat diterima CPU dengan baik. Transfer data tidak akan lepas dari penggunaan sistem bus, maka interaksi CPU dan modul I/O akan melibatkan kontrol dan pewaktuan sebuah arbitrasi bus atau lebih. Adapun fungsi komunikasi antara CPU dan modul I/O meliputi proses – proses berikut :
⦁ Command Decoding, yaitu modul I/O menerima perintah – perintah dari CPU yang dikirimkan sebagai sinyal bagi bus kontrol. Misalnya, sebuah modul I/O untuk disk dapat menerima perintah: Read sector, Scan record ID, Format disk.
⦁ Data, pertukaran data antara CPU dan modul I/O melalui bus data.
⦁ Status Reporting, yaitu pelaporan kondisi status modul I/O maupun perangkat peripheral, umumnya berupa status kondisi Busy atau Ready. Juga status bermacam – macam kondisi kesalahan (error)
Address Recognition, bahwa peralatan atau komponen penyusun komputer dapat dihubungi atau dipanggil maka harus memiliki alamat yang unik, begitu pula pada perangkat peripheral, sehingga setiap modul I/O harus mengetahui alamat peripheral yang dikontrolnya. Pada sisi modul I/O ke perangkat peripheral juga terdapat komunikasi yang meliputi komunikasi data, kontrol maupun status. Perhatikan gambar 6.4 berikut :
Gambar 6.4. Skema suatu perangkat peripheral
Fungsi selanjutnya adalah buffering. Tujuan utama buffering adalah mendapatkan penyesuaian data sehubungan perbedaan laju transfer data dari perangkat peripheral dengan kecepatan pengolahan pada CPU. Umumnya laju transfer data dari perangkat peripheral lebih lambat dari kecepatan CPU maupun media penyimpan.
Fungsi terakhir adalah deteksi kesalahan. Apabila pada perangkat peripheral terdapat masalah sehingga proses tidak dapat dijalankan, maka modul I/O akan melaporkan kesalahan tersebut. Misal informasi kesalahan pada peripheral printer seperti: kertas tergulung, pinta habis, kertas habis, dan lain – lain. Teknik yang umum untuk deteksi kesalahan adalah penggunaan bit paritas.
⦁ Struktur Modul I/O
Terdapat berbagai macam modul I/O seiring perkembangan komputer itu sendiri, contoh yang sederhana dan fleksibel adalah Intel 8255A yang sering disebut PPI (Programmable Peripheral Interface). Bagaimanapun kompleksitas suatu modul I/O, terdapat kemiripan struktur, seperti terlihat pada gambar 6.5.
Antarmuka modul I/O ke CPU melalui bus sistem komputer terdapat tiga saluran, yaitu saluran data, saluran alamat dan saluran kontrol. Bagian terpenting adalah blok logika I/O yang berhubungan dengan semua peralatan antarmuka peripheral, terdapat fungsi pengaturan dan switching pada blok ini.
Gambar 6.5. Blok diagram struktur modul I/O
⦁ Teknik Masukan/Keluaran
Terdapat tiga buah teknik dalam operasi I/O, yaitu: I/O terprogram, interrupt-driven I/O, dan DMA (Direct Memory Access). Ketiganya memiliki keunggulan maupun kelemahan, yang penggunaannya disesuaikan sesuai unjuk kerja masing-masing teknik.
⦁ I/O Terprogram
Pada I/O terprogram, data saling dipertukarkan antara CPU dan modul I/O. CPU mengeksekusi program yang memberikan operasi I/O kepada CPU secara langsung, seperti pemindahan data, pengiriman perintah baca maupun tulis, dan monitoring perangkat.
Kelemahan teknik ini adalah CPU akan menunggu sampai operasi I/O selesai dilakukan modul I/O sehingga akan membuang waktu, apalagi CPU lebih cepat proses operasinya. Dalam teknik ini, modul I/O tidak dapat melakukan interupsi kepada CPU terhadap proses – proses yang diinteruksikan padanya. Seluruh proses merupakan tanggung jawab CPU sampai operasi lengkap dilaksanakan.
Untuk melaksanakan perintah – perintah I/O, CPU akan mengeluarkan sebuah alamat bagi modul I/O dan perangkat peripheralnya sehingga terspesifikasi secara khusus dan sebuah perintah I/O yang akan dilakukan. Terdapat empat klasifikasi perintah I/O, yaitu:
⦁ Perintah control .
Perintah ini digunkan untuk mengaktivasi perangkat peripheral dan memberitahukan tugas yang diperintahkan padanya.
⦁ Perintah test .
Perintah ini digunakan CPU untuk menguji berbagai kondisi status modul I/O dan peripheralnya. CPU perlu mengetahui perangkat peripheralnya dalam keadaan aktif dan siap digunakan, juga untuk mengetahui operasi – operasi I/O yang dijalankan serta mendeteksi kesalahannya.
⦁ Perintah read.
Perintah pada modul I/O untuk mengambil suatu paket data kemudian menaruh dalam buffer internal. Proses selanjutnya paket data dikirim melalui bus data setelah terjadi sinkronisasi data maupun kecepatan transfernya
⦁ Perintah write.
Perintah ini kebalikan dariread. CPU memerintahkan modul I/O untuk mengambil data dari bus data untuk diberikan pada perangkat peripheral tujuan data tersebut.
Dalam teknik I/O terprogram, terdapat dua macam inplementasi perintah I/O yang
tertuang dalam instruksi I/O, yaitu: memory-mapped I/O dan isolated I/O.
Dalam memory-mapped I/O, terdapat ruang tunggal untuk lokasi memori dan perangkat I/O. CPU memperlakukan register status dan register data modul I/O sebagai lokasi memori dan menggunakan instruksi mesin yang sama untuk mengakses baik memori maupun perangkat I/O. Konskuensinya adalah diperlukan saluran tunggal untuk pembacaan dan saluran tunggal untuk penulisan. Keuntungan memory-mapped I/O adalah efisien dalam pemrograman, namun memakan banyak ruang memori alamat.
Dalam teknik isolated I/O, dilakukan pemisahan ruang pengalamatan bagi memori dan ruang pengalamatan bagi I/O. Dengan teknik ini diperlukan bus yang dilengkapi dengan saluran pembacaan dan penulisan memori ditambah saluran perintah output. Keuntungan isolated I/O adalah sedikitnya instruksi I/O.
⦁ Interrupt – Driven I/O
Teknik interrupt – driven I/O memungkinkan proses tidak membuang – buang waktu. Prosesnya adalah CPU mengeluarkan perintah I/O pada modul I/O, bersamaan perintah I/O dijalankan modul I/O maka CPU akan melakukan eksekusi perintah – perintah lainnya. Apabila modul I/O telah selesai menjalankan instruksi yang diberikan padanya akan melakukan interupsi pada CPU bahwa tugasnya telah selesai.
Dalam teknik ini kendali perintah masih menjadi tanggung jawab CPU, baik pengambilan perintah dari memori maupun pelaksanaan isi perintah tersebut. Terdapat selangkah kemajuan dari teknik sebelumnya, yaitu CPU melakukan multitasking beberapa perintah sekaligus sehingga tidak ada waktu tunggu bagi CPU.
Cara kerja teknik interupsi di sisi modul I/O adalah modul I/O menerima perintah, misal read. Kemudian modul I/O melaksanakan perintah pembacaan dari peripheral dan meletakkan paket data ke register data modul I/O, selanjutnya modul mengeluarkan sinyal interupsi ke CPU melalui saluran kontrol. Kemudian modul menunggu datanya diminta CPU. Saat permintaan terjadi, modul meletakkan data pada bus data dan modul siap menerima perintah selanjutnya.
Pengolahan interupsi saat perangkat I/O telah menyelesaikan sebuah operasi I/O adalah sebagai berikut :
⦁ Perangkat I/O akan mengirimkan sinyal interupsi ke CPU.
⦁ CPU menyelesaikan operasi yang sedang dijalankannya kemudian merespon interupsi.
⦁ CPU memeriksa interupsi tersebut, kalau valid maka CPU akan mengirimkan sinyal acknowledgment ke perangkat I/O untuk menghentikan interupsinya.
⦁ CPU mempersiapkan pengontrolan transfer ke routine interupsi. Hal yang dilakukan adalah menyimpan informasi yang diperlukan untuk melanjutkan operasi yang tadi dijalankan sebelum adanya interupsi. Informasi yang diperlukan berupa:
⦁ Status prosesor, berisi register yang dipanggil PSW (program status word).
⦁ Lokasi intruksi berikutnya yang akan dieksekusi.
Informasi tersebut kemudian disimpan dalam stack pengontrol sistem.
⦁ Kemudian CPU akan menyimpan PC (program counter) eksekusi sebelum interupsi ke stack pengontrol bersama informasi PSW. Selanjutnya mempersiapkan PC untuk penanganan interupsi.
⦁ Selanjutnya CPU memproses interupsi sempai selesai.
⦁ Apabila pengolahan interupsi selasai, CPU akan memanggil kembali informasi yang telah disimpan pada stack pengontrol untuk meneruskan operasi sebelum interupsi. Terdapat bermacam teknik yang digunakan CPU dalam menangani program interupsi ini, diantaranya :
⦁ Multiple Interrupt Lines.
⦁ Software poll.
⦁ Daisy Chain.
⦁ Arbitrasi bus.
Teknik yang paling sederhana adalah menggunakan saluran interupsi berjumlah banyak (Multiple Interrupt Lines) antara CPU dan modul – modul I/O. Namun tidak praktis untuk menggunakan sejumlah saluran bus atau pin CPU ke seluruh saluran interupsi modul – modul I/O.
Alternatif lainnya adalah menggunakan software poll. Prosesnya, apabila CPU mengetahui adanya sebuah interupsi, maka CPU akan menuju ke routine layanan interupsi yang tugasnya melakukan poll seluruh modul I/O untuk menentukan modul yang melakukan interupsi. Kerugian software poll adalah memerlukan waktu yang lama karena harus mengidentifikasi seluruh modul untuk mengetahui modul I/O yang melakukan interupsi.
Teknik yang lebih efisien adalah daisy chain, yang menggunakan hardware poll. Seluruh modul I/O tersambung dalam saluran interupsi CPU secara melingkar (chain). Apabila ada permintaan interupsi, maka CPU akan menjalankan sinyal acknowledge yang berjalan pada saluran interupsi sampai menjumpai modul I/O yang mengirimkan interupsi.
Teknik berikutnya adalah arbitrasi bus. Dalam metode ini, pertama – tama modul I/O memperoleh kontrol bus sebelum modul ini menggunakan saluran permintaan interupsi. Dengan demikian hanya akan terdapat sebuah modul I/O yang dapat melakukan interupsi.
Pengontrol Interrupt Intel 8259A
Intel mengeluarkan chips 8259A yang dikonfigurasikan sebagai interrupt arbiter pada mikroprosesor Intel 8086. Intel 8259A melakukan manajemen interupsi modul - modul I/O yang tersambung padanya. Chips ini dapat diprogram untuk menentukan prioritas modul I/O yang lebih dulu ditangani CPU apabila ada permintaan interupsi yang bersamaan. Gambar 6.6 menggambarkan pemakaian pengontrol interupsi 8259A. Berikut mode – mode interupsi yang mungkin terjadi :
⦁ Fully Nested: permintaan interupsi dengan prioritas mulai 0 (IR0) hingga 7(IR7).
⦁ Rotating: bila sebuah modul telah dilayani interupsinya akan menempati prioritas terendah.
⦁ Special Mask: prioritas diprogram untuk modul I/O tertentu secara spesial.
Gambar 6.6 Pemakaian pengontrol interupsi 8559A pada 8086
Programmable Peripheral Interface Intel 8255A
Contoh modul I/O yang menggunakan I/O terprogram dan interrupt driven I/O adalah Intel 8255A Programmable Peripheral Interface (PPI). Intel 8255A dirancang untuk keperluan mikroprosesor 8086. Gambar 6.7 menunjukkan blok diagram Intel 8255A dan pin layout-nya
Gambar 6.7. Modul I/O 8255A
Bagian kanan dari blok diagram Intel 8255A adalah 24 saluran antarmuka luar, terdiri atas 8 bit port A, 8 bit port B, 4 bit port CA dan 4 bit port CB. Saluran tersebut dapat diprogram dari mikroprosesor 8086 dengan menggunakan register kontrol untuk menentukan bermacam – macam mode operasi dan konfigurasinya. Bagian kiri blok diagram merupakan interface internal dengan mikroprosesor 8086. Saluran ini terdiri atas 8 bus data dua arah (D0 – D7), bus alamat, dan bus kontrol yang terdiri atas saluran CHIP SELECT, READ, WRITE, dan RESET.
Pengaturan mode operasi pada register kontrol dilakukan oleh mikroprosesor., Pada Mode 0, ketiga port berfungsi sebagai tiga port I/O 8 bit. Pada mode lain dapat port A dan port B sebagai port I/O 8 bit, sedangkan port C sebagai pengontrol saluran port A dan B
PPI Intel 8255A dapat diprogram untuk mengontrol berbagai peripheral sederhana. Gambar 6.8 memperlihatkan contoh penggunaan 8255A untuk modul I/O Keyboard dan display.
Gambar 6.8 Interface kayboard dan display dengan Intel 8255A
⦁ Direct Memory Access (DMA)
Teknik yang dijelaskan sebelumnya yaitu I/O terprogram dan Interrupt-Driven I/O memiliki kelemahan, yaitu proses yang terjadi pada modul I/O masih melibatkan CPU secara langsung. Hal ini berimplikasi pada :
⦁ Kelajuan transfer I/O yang tergantung pada kecepatan operasi CPU.
⦁ Kerja CPU terganggu karena adanya interupsi secara langsung.
Bertolak dari kelemahan di atas, apalagi untuk menangani transfer data bervolume besar dikembangkan teknik yang lebih baik, dikenal dengan Direct Memory Access (DMA).
Prinsip kerja DMA adalah CPU akan mendelegasikan kerja I/O kepada DMA, CPU hanya akan terlibat pada awal proses untuk memberikan instruksi lengkap pada DMA dan akhir proses saja. Dengan demikian CPU dapat menjalankan proses lainnya tanpa banyak terganggu dengan interupsi. Blok diagram modul DMA terlihat pada gambar 6.9 berikut :
Gambar 6.9. Blok diagram DMA
Dalam melaksanakan transfer data secara mandiri, DMA memerlukan pengambilalihan kontrol bus dari CPU. Untuk itu DMA akan menggunakan bus bila CPU tidak menggunakannya atau DMA memaksa CPU untuk menghentikan sementara penggunaan bus. Teknik terakhir lebih umum digunakan, sering disebut cycle-stealing, karena modul DMA mengambil alih siklus bus. Penghentian sementara penggunaan bus bukanlah bentuk interupsi, melainkan hanyalah penghentian proses sesaat yang berimplikasi hanya pada kelambatan eksekusi CPU saja. Terdapat tiga buah konfigurasi modul DMA seperti yang terlihat pada gambar 6.10.
Gambar 6.10. Konfigurasi modul DMA
⦁ Perangkat Eksternal
Mesin komputer akan memiliki nilai apabila bisa berinteraksi dengan dunia luar. Lebih dari itu, komputer tidak akan berfungsi apabila tidak dapat berinteraksi dengan dunia luar. Ambil contoh saja, bagaimana kita bisa menginstruksikan CPU untuk melakukan suatu operasi apabila tidak ada keyboard. Bagaimana kita melihat hasil kerja sistem komputer bila tidak ada monitor. Keyboard dan monitor tergolang dalam perangkat eksternal komputer.
Perangkat eksternal atau lebih umum disebut peripheral tersambung dalam sistem CPU melalui perangat pengendalinya, yaitu modul I/O seperti telah dijelaskan sebelumnya. Lihat kembali gambar 6.4. Secara umum perangkat eksternal diklasifikasikan menjadi 3 katagori:
⦁ Human Readable, yaitu perangkat yang berhubungan dengan manusia sebagai pengguna komputer. Contohnya: monitor, keyboard, mouse, printer, joystick, disk drive.
⦁ Machine readable, yaitu perangkat yang berhubungan dengan peralatan. Biasanya berupa modul sensor dan tranduser untuk monitoring dan kontrol suatu peralatan atau sistem.
⦁ Communication, yatu perangkat yang berhubungan dengan komunikasi jarak jauh. Misalnya: NIC dan modem.
Pengklasifikasian juga bisa berdasarkan arah datanya, yaitu perangkat output, perangkat input dan kombinasi output-input. Contoh perangkat output: monitor, proyektor dan printer. Perangkat input misalnya: keyboard, mouse, joystick, scanner, mark reader, barcode reader.
Rangkuman
⦁ Modul I/O merupakan peralatan antarmuka (interface) bagi sistem bus atau switch sentral dan mengontrol satu atau lebih perangkat peripheral.
⦁ Modul I/O adalah suatu komponen dalam sistem komputer yang bertanggung jawab atas pengontrolan sebuah perangkat luar atau lebih dan bertanggung jawab pula dalam pertukaran data antara perangkat luar tersebut dengan memori utama ataupun dengan register – register CPU.
⦁ PPI 8255 merupakan salah satu modul I/O yang dirancang untuk keperluan I/O mikroprosessor 8086
⦁ Terdapat tiga buah teknik dalam operasi I/O, yaitu: I/O terprogram, interrupt – driven I/O, dan DMA (Direct Memory Access).
⦁ Perangkat eksternal atau lebih umum disebut peripheral tersambung dalam sistem CPU melalui perangat pengendalinya, yaitu modul I/O. Perangkat eksternal diklasifikasikan Human Readable, Machine readable, Communication
Soal-soal
⦁ Jelaskan sistem komputer unit masukkan/keluaran?
⦁ Jelaskan prinsip dan teknik unit masukkan/keluaran?
⦁ Pada vectored interrupts, sebutkan alasan kenapa modul I/O menempatkan vector pada saluran data dan bukannya pada saluran alamat.
⦁ Apa yang anda ketahui tentang PPI 8255 ?
⦁ Dalam semua system secara virtual yang memiliki modul DMA, akses DMA ke memori utama diberi perioritas lebih tinggi dibandingkan dengan akses CPU ke memori utama. Sebutkan alasannya.
⦁ Secara umum perangkat eksternal diklasifikasikan menjadi 3 katagori sebutkan dan jelaskan
UNIT INPUT OUTPUT
⦁ Pendahuluan
Peralatan Input/Output memungkinkan system komputer berinteraksi dengan dunia luarnya (baik berkomunikasi dengan user maupun dengan komputer lainnya). I/O device dapat berupa input device (contohnya keyboard, mouse), dan output device (contohnya printer, monitor), atau berupa input device sekaligus output device (contohnya disk drive).
Komputer menggunakan perangkat-perangkat I/O(yang disebut juga dengan peripheral device) untuk dua tujuan utama, yaitu untuk berkomunikasi dengan dunia luarnya dan untuk menyimpan data. Beberapa I/O device seperti printer, keyboard dan modem digunakan untuk tujuan komunikasi dan beberapa device seperti disk drive dan CD writer digunakan untuk menyimpan data. Semua komunikasi dengan perangkat I/O tersebut melibatkan bus system (system bus). Akan tetapi, perangkat-perangkat I/O tidak terhubung ke bus system secara langsung. Biasanya terdapat suatu I/O controller yang berfungsi sebagai interface antara bus system dan perangkat-perangkat I/O. Seperti yang tampak pada Gambar 6.1. dan Gambar 6.2.
Gambar 6.1. Koneksi I/O device pada system komputer
Gambar 6.2. I/O controller
I/O controller memiliki tiga jenis internal register yaitu data register, status register dan command register seperti yang tampak pada gambar 6.2. Ketika prosessor ingin berinteraksi dengan suatu perangkat I/O (I/O device), ia cukup berkomunikasi dengan I/O controller yang ada. Sebagai contoh, untuk mencetak suatu karakter pada printer. Sebelum CPU mengirim sebuah karakter untuk dicetak, ia terlebih dahulu memeriksa status register pada I/O controller yang ada. Untuk mengetahui apakah printer dalam keadaan online atau offline, sibuk atau tidak (busy atau idle), kehabisan kertas dan lain-lain.
⦁ Tujuan Khusus:
Setelah mempelajari bab ini, diharapkan Mahasiswa dapat:
⦁ Menjelaskan tentang sistem masukan dan keluaran komputer.
⦁ Menjelaskan tentang teknik masukan dan keluaran
⦁ Menjelaskan tentang perangkat eksternal
⦁ Sistem Masukan & Keluaran Komputer
Bagaimana modul I/O dapat menjalankan tugasnya, yaitu menjembatani CPU dan memori dengan dunia luar merupakan hal yang terpenting untuk kita ketahui. Inti mempelajari sistem I/O suatu komputer adalah mengetahui fungsi dan struktur modul I/O. Perhatikan Gambar 6.3 yang menyajikan model generik modul I/O.
Gambar 6.3. Model umum dari modul I/O
⦁ Fungsi Modul I/O
Modul I/O adalah suatu komponen dalam sistem komputer yang bertanggung jawab atas pengontrolan sebuah perangkat luar atau lebih dan bertanggung jawab pula dalam pertukaran data antara perangkat luar tersebut dengan memori utama ataupun dengan register – register CPU. Dalam mewujudkan hal ini, diperlukan antarmuka internal dengan komputer (CPU dan memori utama) dan antarmuka dengan perangkat eksternalnya untuk menjalankan fungsi – fungsi pengontrolan.
Fungsi dalam menjalankan tugas bagi modul I/O dapat dibagi menjadi beberapa katagori, yaitu:
⦁ Kontrol dan pewaktuan.
⦁ Komunikasi CPU.
⦁ Komunikasi perangkat eksternal.
⦁ Pem-buffer-an data.
⦁ Deteksi kesalahan.
Fungsi kontrol dan pewaktuan (control & timing) merupakan hal yang penting untuk mensinkronkan kerja masing – masing komponen penyusun komputer. Dalam sekali waktu CPU berkomunikasi dengan satu atau lebih perangkat dengan pola tidak menentu dan kecepatan transfer komunikasi data yang beragam, baik dengan perangkat internal seperti register – register, memori utama, memori sekunder, perangkat peripheral. Proses tersebut bisa berjalan apabila ada fungsi kontrol dan pewaktuan yang mengatur sistem secara keseluruhan. Contoh kontrol pemindahan data dari peripheral ke CPU melalui sebuah modul I/O dapat meliputi langkah – langkah berikut ini :
⦁ Permintaan dan pemeriksaan status perangkat dari CPU ke modul I/O.
⦁ Modul I/O memberi jawaban atas permintaan CPU.
⦁ Apabila perangkat eksternal telah siap untuk transfer data, maka CPU akan mengirimkan perintah ke modul I/O. 4 Modul I/O akan menerima paket data dengan panjang tertentu dari peripheral.
Selanjutnya data dikirim ke CPU setelah diadakan sinkronisasi panjang data dan kecepatan transfer oleh modul I/O sehingga paket – paket data dapat diterima CPU dengan baik. Transfer data tidak akan lepas dari penggunaan sistem bus, maka interaksi CPU dan modul I/O akan melibatkan kontrol dan pewaktuan sebuah arbitrasi bus atau lebih. Adapun fungsi komunikasi antara CPU dan modul I/O meliputi proses – proses berikut :
⦁ Command Decoding, yaitu modul I/O menerima perintah – perintah dari CPU yang dikirimkan sebagai sinyal bagi bus kontrol. Misalnya, sebuah modul I/O untuk disk dapat menerima perintah: Read sector, Scan record ID, Format disk.
⦁ Data, pertukaran data antara CPU dan modul I/O melalui bus data.
⦁ Status Reporting, yaitu pelaporan kondisi status modul I/O maupun perangkat peripheral, umumnya berupa status kondisi Busy atau Ready. Juga status bermacam – macam kondisi kesalahan (error)
Address Recognition, bahwa peralatan atau komponen penyusun komputer dapat dihubungi atau dipanggil maka harus memiliki alamat yang unik, begitu pula pada perangkat peripheral, sehingga setiap modul I/O harus mengetahui alamat peripheral yang dikontrolnya. Pada sisi modul I/O ke perangkat peripheral juga terdapat komunikasi yang meliputi komunikasi data, kontrol maupun status. Perhatikan gambar 6.4 berikut :
Gambar 6.4. Skema suatu perangkat peripheral
Fungsi selanjutnya adalah buffering. Tujuan utama buffering adalah mendapatkan penyesuaian data sehubungan perbedaan laju transfer data dari perangkat peripheral dengan kecepatan pengolahan pada CPU. Umumnya laju transfer data dari perangkat peripheral lebih lambat dari kecepatan CPU maupun media penyimpan.
Fungsi terakhir adalah deteksi kesalahan. Apabila pada perangkat peripheral terdapat masalah sehingga proses tidak dapat dijalankan, maka modul I/O akan melaporkan kesalahan tersebut. Misal informasi kesalahan pada peripheral printer seperti: kertas tergulung, pinta habis, kertas habis, dan lain – lain. Teknik yang umum untuk deteksi kesalahan adalah penggunaan bit paritas.
⦁ Struktur Modul I/O
Terdapat berbagai macam modul I/O seiring perkembangan komputer itu sendiri, contoh yang sederhana dan fleksibel adalah Intel 8255A yang sering disebut PPI (Programmable Peripheral Interface). Bagaimanapun kompleksitas suatu modul I/O, terdapat kemiripan struktur, seperti terlihat pada gambar 6.5.
Antarmuka modul I/O ke CPU melalui bus sistem komputer terdapat tiga saluran, yaitu saluran data, saluran alamat dan saluran kontrol. Bagian terpenting adalah blok logika I/O yang berhubungan dengan semua peralatan antarmuka peripheral, terdapat fungsi pengaturan dan switching pada blok ini.
Gambar 6.5. Blok diagram struktur modul I/O
⦁ Teknik Masukan/Keluaran
Terdapat tiga buah teknik dalam operasi I/O, yaitu: I/O terprogram, interrupt-driven I/O, dan DMA (Direct Memory Access). Ketiganya memiliki keunggulan maupun kelemahan, yang penggunaannya disesuaikan sesuai unjuk kerja masing-masing teknik.
⦁ I/O Terprogram
Pada I/O terprogram, data saling dipertukarkan antara CPU dan modul I/O. CPU mengeksekusi program yang memberikan operasi I/O kepada CPU secara langsung, seperti pemindahan data, pengiriman perintah baca maupun tulis, dan monitoring perangkat.
Kelemahan teknik ini adalah CPU akan menunggu sampai operasi I/O selesai dilakukan modul I/O sehingga akan membuang waktu, apalagi CPU lebih cepat proses operasinya. Dalam teknik ini, modul I/O tidak dapat melakukan interupsi kepada CPU terhadap proses – proses yang diinteruksikan padanya. Seluruh proses merupakan tanggung jawab CPU sampai operasi lengkap dilaksanakan.
Untuk melaksanakan perintah – perintah I/O, CPU akan mengeluarkan sebuah alamat bagi modul I/O dan perangkat peripheralnya sehingga terspesifikasi secara khusus dan sebuah perintah I/O yang akan dilakukan. Terdapat empat klasifikasi perintah I/O, yaitu:
⦁ Perintah control .
Perintah ini digunkan untuk mengaktivasi perangkat peripheral dan memberitahukan tugas yang diperintahkan padanya.
⦁ Perintah test .
Perintah ini digunakan CPU untuk menguji berbagai kondisi status modul I/O dan peripheralnya. CPU perlu mengetahui perangkat peripheralnya dalam keadaan aktif dan siap digunakan, juga untuk mengetahui operasi – operasi I/O yang dijalankan serta mendeteksi kesalahannya.
⦁ Perintah read.
Perintah pada modul I/O untuk mengambil suatu paket data kemudian menaruh dalam buffer internal. Proses selanjutnya paket data dikirim melalui bus data setelah terjadi sinkronisasi data maupun kecepatan transfernya
⦁ Perintah write.
Perintah ini kebalikan dariread. CPU memerintahkan modul I/O untuk mengambil data dari bus data untuk diberikan pada perangkat peripheral tujuan data tersebut.
Dalam teknik I/O terprogram, terdapat dua macam inplementasi perintah I/O yang
tertuang dalam instruksi I/O, yaitu: memory-mapped I/O dan isolated I/O.
Dalam memory-mapped I/O, terdapat ruang tunggal untuk lokasi memori dan perangkat I/O. CPU memperlakukan register status dan register data modul I/O sebagai lokasi memori dan menggunakan instruksi mesin yang sama untuk mengakses baik memori maupun perangkat I/O. Konskuensinya adalah diperlukan saluran tunggal untuk pembacaan dan saluran tunggal untuk penulisan. Keuntungan memory-mapped I/O adalah efisien dalam pemrograman, namun memakan banyak ruang memori alamat.
Dalam teknik isolated I/O, dilakukan pemisahan ruang pengalamatan bagi memori dan ruang pengalamatan bagi I/O. Dengan teknik ini diperlukan bus yang dilengkapi dengan saluran pembacaan dan penulisan memori ditambah saluran perintah output. Keuntungan isolated I/O adalah sedikitnya instruksi I/O.
⦁ Interrupt – Driven I/O
Teknik interrupt – driven I/O memungkinkan proses tidak membuang – buang waktu. Prosesnya adalah CPU mengeluarkan perintah I/O pada modul I/O, bersamaan perintah I/O dijalankan modul I/O maka CPU akan melakukan eksekusi perintah – perintah lainnya. Apabila modul I/O telah selesai menjalankan instruksi yang diberikan padanya akan melakukan interupsi pada CPU bahwa tugasnya telah selesai.
Dalam teknik ini kendali perintah masih menjadi tanggung jawab CPU, baik pengambilan perintah dari memori maupun pelaksanaan isi perintah tersebut. Terdapat selangkah kemajuan dari teknik sebelumnya, yaitu CPU melakukan multitasking beberapa perintah sekaligus sehingga tidak ada waktu tunggu bagi CPU.
Cara kerja teknik interupsi di sisi modul I/O adalah modul I/O menerima perintah, misal read. Kemudian modul I/O melaksanakan perintah pembacaan dari peripheral dan meletakkan paket data ke register data modul I/O, selanjutnya modul mengeluarkan sinyal interupsi ke CPU melalui saluran kontrol. Kemudian modul menunggu datanya diminta CPU. Saat permintaan terjadi, modul meletakkan data pada bus data dan modul siap menerima perintah selanjutnya.
Pengolahan interupsi saat perangkat I/O telah menyelesaikan sebuah operasi I/O adalah sebagai berikut :
⦁ Perangkat I/O akan mengirimkan sinyal interupsi ke CPU.
⦁ CPU menyelesaikan operasi yang sedang dijalankannya kemudian merespon interupsi.
⦁ CPU memeriksa interupsi tersebut, kalau valid maka CPU akan mengirimkan sinyal acknowledgment ke perangkat I/O untuk menghentikan interupsinya.
⦁ CPU mempersiapkan pengontrolan transfer ke routine interupsi. Hal yang dilakukan adalah menyimpan informasi yang diperlukan untuk melanjutkan operasi yang tadi dijalankan sebelum adanya interupsi. Informasi yang diperlukan berupa:
⦁ Status prosesor, berisi register yang dipanggil PSW (program status word).
⦁ Lokasi intruksi berikutnya yang akan dieksekusi.
Informasi tersebut kemudian disimpan dalam stack pengontrol sistem.
⦁ Kemudian CPU akan menyimpan PC (program counter) eksekusi sebelum interupsi ke stack pengontrol bersama informasi PSW. Selanjutnya mempersiapkan PC untuk penanganan interupsi.
⦁ Selanjutnya CPU memproses interupsi sempai selesai.
⦁ Apabila pengolahan interupsi selasai, CPU akan memanggil kembali informasi yang telah disimpan pada stack pengontrol untuk meneruskan operasi sebelum interupsi. Terdapat bermacam teknik yang digunakan CPU dalam menangani program interupsi ini, diantaranya :
⦁ Multiple Interrupt Lines.
⦁ Software poll.
⦁ Daisy Chain.
⦁ Arbitrasi bus.
Teknik yang paling sederhana adalah menggunakan saluran interupsi berjumlah banyak (Multiple Interrupt Lines) antara CPU dan modul – modul I/O. Namun tidak praktis untuk menggunakan sejumlah saluran bus atau pin CPU ke seluruh saluran interupsi modul – modul I/O.
Alternatif lainnya adalah menggunakan software poll. Prosesnya, apabila CPU mengetahui adanya sebuah interupsi, maka CPU akan menuju ke routine layanan interupsi yang tugasnya melakukan poll seluruh modul I/O untuk menentukan modul yang melakukan interupsi. Kerugian software poll adalah memerlukan waktu yang lama karena harus mengidentifikasi seluruh modul untuk mengetahui modul I/O yang melakukan interupsi.
Teknik yang lebih efisien adalah daisy chain, yang menggunakan hardware poll. Seluruh modul I/O tersambung dalam saluran interupsi CPU secara melingkar (chain). Apabila ada permintaan interupsi, maka CPU akan menjalankan sinyal acknowledge yang berjalan pada saluran interupsi sampai menjumpai modul I/O yang mengirimkan interupsi.
Teknik berikutnya adalah arbitrasi bus. Dalam metode ini, pertama – tama modul I/O memperoleh kontrol bus sebelum modul ini menggunakan saluran permintaan interupsi. Dengan demikian hanya akan terdapat sebuah modul I/O yang dapat melakukan interupsi.
Pengontrol Interrupt Intel 8259A
Intel mengeluarkan chips 8259A yang dikonfigurasikan sebagai interrupt arbiter pada mikroprosesor Intel 8086. Intel 8259A melakukan manajemen interupsi modul - modul I/O yang tersambung padanya. Chips ini dapat diprogram untuk menentukan prioritas modul I/O yang lebih dulu ditangani CPU apabila ada permintaan interupsi yang bersamaan. Gambar 6.6 menggambarkan pemakaian pengontrol interupsi 8259A. Berikut mode – mode interupsi yang mungkin terjadi :
⦁ Fully Nested: permintaan interupsi dengan prioritas mulai 0 (IR0) hingga 7(IR7).
⦁ Rotating: bila sebuah modul telah dilayani interupsinya akan menempati prioritas terendah.
⦁ Special Mask: prioritas diprogram untuk modul I/O tertentu secara spesial.
Gambar 6.6 Pemakaian pengontrol interupsi 8559A pada 8086
Programmable Peripheral Interface Intel 8255A
Contoh modul I/O yang menggunakan I/O terprogram dan interrupt driven I/O adalah Intel 8255A Programmable Peripheral Interface (PPI). Intel 8255A dirancang untuk keperluan mikroprosesor 8086. Gambar 6.7 menunjukkan blok diagram Intel 8255A dan pin layout-nya
Gambar 6.7. Modul I/O 8255A
Bagian kanan dari blok diagram Intel 8255A adalah 24 saluran antarmuka luar, terdiri atas 8 bit port A, 8 bit port B, 4 bit port CA dan 4 bit port CB. Saluran tersebut dapat diprogram dari mikroprosesor 8086 dengan menggunakan register kontrol untuk menentukan bermacam – macam mode operasi dan konfigurasinya. Bagian kiri blok diagram merupakan interface internal dengan mikroprosesor 8086. Saluran ini terdiri atas 8 bus data dua arah (D0 – D7), bus alamat, dan bus kontrol yang terdiri atas saluran CHIP SELECT, READ, WRITE, dan RESET.
Pengaturan mode operasi pada register kontrol dilakukan oleh mikroprosesor., Pada Mode 0, ketiga port berfungsi sebagai tiga port I/O 8 bit. Pada mode lain dapat port A dan port B sebagai port I/O 8 bit, sedangkan port C sebagai pengontrol saluran port A dan B
PPI Intel 8255A dapat diprogram untuk mengontrol berbagai peripheral sederhana. Gambar 6.8 memperlihatkan contoh penggunaan 8255A untuk modul I/O Keyboard dan display.
Gambar 6.8 Interface kayboard dan display dengan Intel 8255A
⦁ Direct Memory Access (DMA)
Teknik yang dijelaskan sebelumnya yaitu I/O terprogram dan Interrupt-Driven I/O memiliki kelemahan, yaitu proses yang terjadi pada modul I/O masih melibatkan CPU secara langsung. Hal ini berimplikasi pada :
⦁ Kelajuan transfer I/O yang tergantung pada kecepatan operasi CPU.
⦁ Kerja CPU terganggu karena adanya interupsi secara langsung.
Bertolak dari kelemahan di atas, apalagi untuk menangani transfer data bervolume besar dikembangkan teknik yang lebih baik, dikenal dengan Direct Memory Access (DMA).
Prinsip kerja DMA adalah CPU akan mendelegasikan kerja I/O kepada DMA, CPU hanya akan terlibat pada awal proses untuk memberikan instruksi lengkap pada DMA dan akhir proses saja. Dengan demikian CPU dapat menjalankan proses lainnya tanpa banyak terganggu dengan interupsi. Blok diagram modul DMA terlihat pada gambar 6.9 berikut :
Gambar 6.9. Blok diagram DMA
Dalam melaksanakan transfer data secara mandiri, DMA memerlukan pengambilalihan kontrol bus dari CPU. Untuk itu DMA akan menggunakan bus bila CPU tidak menggunakannya atau DMA memaksa CPU untuk menghentikan sementara penggunaan bus. Teknik terakhir lebih umum digunakan, sering disebut cycle-stealing, karena modul DMA mengambil alih siklus bus. Penghentian sementara penggunaan bus bukanlah bentuk interupsi, melainkan hanyalah penghentian proses sesaat yang berimplikasi hanya pada kelambatan eksekusi CPU saja. Terdapat tiga buah konfigurasi modul DMA seperti yang terlihat pada gambar 6.10.
Gambar 6.10. Konfigurasi modul DMA
⦁ Perangkat Eksternal
Mesin komputer akan memiliki nilai apabila bisa berinteraksi dengan dunia luar. Lebih dari itu, komputer tidak akan berfungsi apabila tidak dapat berinteraksi dengan dunia luar. Ambil contoh saja, bagaimana kita bisa menginstruksikan CPU untuk melakukan suatu operasi apabila tidak ada keyboard. Bagaimana kita melihat hasil kerja sistem komputer bila tidak ada monitor. Keyboard dan monitor tergolang dalam perangkat eksternal komputer.
Perangkat eksternal atau lebih umum disebut peripheral tersambung dalam sistem CPU melalui perangat pengendalinya, yaitu modul I/O seperti telah dijelaskan sebelumnya. Lihat kembali gambar 6.4. Secara umum perangkat eksternal diklasifikasikan menjadi 3 katagori:
⦁ Human Readable, yaitu perangkat yang berhubungan dengan manusia sebagai pengguna komputer. Contohnya: monitor, keyboard, mouse, printer, joystick, disk drive.
⦁ Machine readable, yaitu perangkat yang berhubungan dengan peralatan. Biasanya berupa modul sensor dan tranduser untuk monitoring dan kontrol suatu peralatan atau sistem.
⦁ Communication, yatu perangkat yang berhubungan dengan komunikasi jarak jauh. Misalnya: NIC dan modem.
Pengklasifikasian juga bisa berdasarkan arah datanya, yaitu perangkat output, perangkat input dan kombinasi output-input. Contoh perangkat output: monitor, proyektor dan printer. Perangkat input misalnya: keyboard, mouse, joystick, scanner, mark reader, barcode reader.
Rangkuman
⦁ Modul I/O merupakan peralatan antarmuka (interface) bagi sistem bus atau switch sentral dan mengontrol satu atau lebih perangkat peripheral.
⦁ Modul I/O adalah suatu komponen dalam sistem komputer yang bertanggung jawab atas pengontrolan sebuah perangkat luar atau lebih dan bertanggung jawab pula dalam pertukaran data antara perangkat luar tersebut dengan memori utama ataupun dengan register – register CPU.
⦁ PPI 8255 merupakan salah satu modul I/O yang dirancang untuk keperluan I/O mikroprosessor 8086
⦁ Terdapat tiga buah teknik dalam operasi I/O, yaitu: I/O terprogram, interrupt – driven I/O, dan DMA (Direct Memory Access).
⦁ Perangkat eksternal atau lebih umum disebut peripheral tersambung dalam sistem CPU melalui perangat pengendalinya, yaitu modul I/O. Perangkat eksternal diklasifikasikan Human Readable, Machine readable, Communication
Soal-soal
⦁ Jelaskan sistem komputer unit masukkan/keluaran?
⦁ Jelaskan prinsip dan teknik unit masukkan/keluaran?
⦁ Pada vectored interrupts, sebutkan alasan kenapa modul I/O menempatkan vector pada saluran data dan bukannya pada saluran alamat.
⦁ Apa yang anda ketahui tentang PPI 8255 ?
⦁ Dalam semua system secara virtual yang memiliki modul DMA, akses DMA ke memori utama diberi perioritas lebih tinggi dibandingkan dengan akses CPU ke memori utama. Sebutkan alasannya.
⦁ Secara umum perangkat eksternal diklasifikasikan menjadi 3 katagori sebutkan dan jelaskan
evolusi dan kinerja komputer
BAB 2
EVOLUSI dan KINERJA KOMPUTER
2.1. Pendahuluan
Evolusi komputer dari generasi ke generasi antara lain disebabkan adanya kemajuan
dalam teknologi pembuatan hardware yang digunakan untuk membangun/membuat
komputer. Berdasarkan hardware yang digunakannya, komputer dapat dikelompokkan
sebagai komputer generasi I, II, III, dan IV. Masing-masing generasi memiliki ciri-ciri
tersendiri. Ciri komputer generasi I misalnya ditandai dengan penggunaan vacuum tube.
Komputer generasi ke II ditandai dengan penggunaan Transistor, dan generasi
berikutnya ditandai dengan penggunaaa Integrated Circuit (IC). Selain itu, setiap
generasi memiliki kinerja yang berbeda-beda pula.
Pada bab ini akan dibahas tentang sejarah singkat teknologi komputer, mulai dari
komputer generasi pertama sampai ke empat. Selanjutnya dibahas tentang
bermacam-macam teknik dan strategi yang digunakan untuk mencapai unjuk kerja yang
seimbang dan efisien. Pada akhir bab akan dibahas dua contoh penting evolusi
komputer yaitu evolusi Pentium yang menggunakan rancangan CISC dan Power PC
yang menggunakan rancangan RISC.
2.2. Tujuan Khusus:
Setelah mempelajari bab ini diharapkan Mahasiswa mampu:
• Menjelaskan perkembangan komputer mulai dari generasi I sampai generasi IV.
• Mennyebutkan ciri-ciri komputer pada masing-masing generasi
• Menjelaskan perkembangan Pentium dan PowerPC
2.3. Sejarah Singkat Komputer
Secara umum sejarah perkembangan komputer terbagi atas dua periode, yaitu sebelum
tahun 1940 dan setelah tahun 1940. Perkembangan komputer sebelum tahun 1940
dimulai sejak diciptakannya alat hitung manual dengan menggunakan jari jemari yang
2.1
dikenal dengan Abakus, sampai diciptakannya mesin hitung mekanik.
Mesin hitung mekanik tersebut dibuat dengan menggunakan roda-roda gigi
(mechanic gears) dan digerakkan oleh tuas (crank) yang dioperasikan oleh tangan.
System mekanik yang populer pada masa itu contohnya difference engine yang dibuat
oleh Charles Babbage (1792–1871). Mesin Babbage itu memiliki komponen-komponen
yang fungsinya sama seperti yang ada pada komputer sekarang. Mesin tersebut
memiliki ALU ( yang disebut mill), sebuah memori (yang disebut storage), dan
peralatan Input/Output pada masa itu. Pada tahun 1930-an keberadaan gigi roda
mekanik dan crack digantikan dengan elektromagnetik relay. Sejak itu, banyak
mesin-mesin yang dibuat dengan menggunakan elektromagnetik relay.
Pada sub bab berikut ini akan dibahas secara singkat tentang sejarah perkembangan
komputer setelah tahun 1940, yang dimulai dari komputer generasi I , II, III, sampai
generasi IV.
2.3.1. Komputer generasi I (sekitar tahun 1940an - 1950an)
Tabung hampa udara (vacuum tube) sebagai penguat sinyal, merupakan ciri khas
komputer generasi pertama. Pada awalnya, tabung hampa udara (vacuum-tube)
digunakan sebagai komponen penguat sinyal. Bahan bakunya terdiri dari kaca, sehingga
banyak memiliki kelemahan, seperti: mudah pecah, dan mudah menyalurkan panas.
Sehingga diperlukan peralatan tambahan berupa pendingin untuk menetralisir panas.
Dengan adanya komponen tambahan tersebut maka, ukuran komputer pada generasi I
akan menjadi lebih besar. Selain itu juga akan semakin berat dan mahal.
Komputer Generasi pertama dikarakteristik dengan fakta bahwa instruksi operasi
dibuat secara spesifik untuk suatu tugas tertentu. Setiap komputer memiliki program
kode-biner yang berbeda yang disebut “bahasa mesin” (machine language). Hal ini
menyebabkan komputer sulit untuk diprogram dan kecepatannya terbatas . Ciri lain
komputer generasi pertama adalah penggunaan e vakum tube (yang membuat komputer
pada masa tersebut berukuran sangat besar) dan silinder magnetik untuk penyimpanan
data. Berikut merupakan ciri-ciri yang dapat dilihat pada komputer generasi pertama:
· Menggunakan vacuum tube untuk membentuk operasi aritmatika dasar
2.2
· Ukuran komputer yang besar
· Sulit diprogram
· Kecepatannya masih relatif lambat
· Memerlukan daya yang besar
· Menggunakan konsep penyimpanan program yang diperkenalkan oleh Jhon von
Neumann. Dimana program dan data disimpan pada memori yang sama.
· Umumnya dikembangkan untuk keperluan perang dunia.
· Memakai arsitektur von Neumann.
· Program ditulis dengan menggunakan bahasa asembly yang kemudian di ubah
dalam bahasa mesin untuk dieksekusi.
· Menggunakan magnetik core memori (Magnetic Core memori digunakan
sampai tahun 1970-an) dan magnetic tape.
Contoh-contoh komputer generasi I
Contoh-contoh komputer generasi pertama antara lain seperti Z3, Collossus, Mark I,
ENIAC, EDVAC, UNIVAC I. UNIVAC II. IBM serie 701. Beberapa komputer
generasi I, secara singkat dijelaskan pada uraian berikut:
Z3
Dengan terjadinya Perang Dunia Kedua, negara-negara yang terlibat dalam perang
tersebut berusaha mengembangkan komputer untuk mengeksploit potensi strategis yang
dimiliki komputer. Hal ini meningkatkan pendanaan pengembangan komputer serta
mempercepat kemajuan teknik komputer. Pada tahun 1941, Konrad Zuse, seorang
insinyur Jerman membangun sebuah komputer Z3, untuk mendesain pesawat terbang
dan peluru kendali.
Colossus
Pihak sekutu juga membuat kemajuan lain dalam pengembangan kekuatan komputer.
Tahun 1943, pihak Inggris menyelesaikan komputer pemecah kode rahasia yang
dinamakan Colossus, untuk memecahkan kode-rahasia yang digunakan Jerman.
2.3
Dampak pembuatan Colossus tidak terlalu mempengaruhi perkembangan industri
komputer dikarenakan dua alasan. Alasan yang pertama, colossus bukan merupakan
komputer serbaguna (general-purpose computer) tetapi komputer dengan fungsi khusus
(special-purpose computer), ia hanya didesain untuk memecahkan kode rahasia. Alasan
yang kedua, keberadaan mesin ini dijaga kerahasiaannya hingga satu dekade setelah
perang berakhir.
Mark I
Usaha yang dilakukan oleh pihak Amerika pada saat itu menghasilkan suatu kemajuan
lain. Howard H. Aiken (1900-1973), seorang insinyur Harvard yang bekerja dengan
IBM, berhasil memproduksi kalkulator elektronik untuk US Navy. Kalkulator tersebut
berukuran panjang setengah lapangan bola kaki dan memiliki rentang kabel sepanjang
500 mil. The Harvd-IBM Automatic Sequence Controlled Calculator, atau Mark I,
merupakan komputer relai elektronik. Ia menggunakan sinyal elektromagnetik untuk
menggerakkan komponen mekanik. Mesin tersebut beroprasi dengan lambat (ia
membutuhkan 3-5 detik untuk setiap perhitungan) dan tidak fleksibel (urutan kalkulasi
tidak dapat diubah). Kalkulator tersebut dapat melakukan perhitungan aritmatik dasar
dan persamaan yang lebih kompleks.
ENIAC
Pada tahun 1946, komputer elektronik didunia yang pertama yakni Electronic
Numerical Integrator and Computer (ENIAC) selesai dibuat. Dibuat atas kerjasama
antara pemerintah Amerika Serikat dan University of Pennsylvania. ENIAC terdiri dari
18.800 tabung vakum, 75.000 relay dan saklar, 10000 kapasitor, 70.000 resistor, dan 5
juta titik solder, panjangnya 30 M dan tingginya 2,4 M dan memiliki berat lebih dari 30
ton. Komputer tersebut merupakan mesin yang sangat besar (sampai-sampai
memerlukan suatu ruangan tersendiri). Membutuhkan konsumsi daya yang besar
(sebesar 160kW - 174 kW). ENIAC dirancang oleh John Presper Eckert (1919-1995) dn
John W. Mauchly (1907-1980), ENIAC merupakan komputer serbaguna (general
purpose computer) yang bekerja 1000 kali lebih cepat dibandingkan Mark I (dapat
melakukan hampir 5000 penjumlahan per detik).
2.4
Gambar 2.1. Komputer ENIAC
EDVAC
Pada pertengahan 1940-an, John von Neumann (1903-1957) bergabung dengan tim
University of Pennsylvania dalam usha membangun konsep desain komputer yang
hingga 40 tahun mendatang masih dipakai dalam teknik komputer. Von Neumann
mendesain Electronic Discrete Variable Automatic Computer (EDVAC) pada tahun
1945 dengan sebuh memori untuk menampung baik program ataupun data. Teknik ini
memungkinkan komputer untuk berhenti pada suatu saat dan kemudian melanjutkan
pekerjaannya kembali. Kunci utama arsitektur von Neumann adalah unit pemrosesan
sentral (CPU), yang memungkinkan seluruh fungsi komputer untuk dikoordinasikan
melalui satu sumber tunggal.
UNIVAC I
UNIVAC I (Universal Automatic Computer I) yang dibuat oleh Remington Rand,
menjadi komputer komersial pertama yang memanfaatkan model arsitektur von
Neumann. Baik Badan Sensus Amerika Serikat dan General Electric memiliki
UNIVAC. Salah satu hasil mengesankan yang dicapai oleh UNIVAC adalah
keberhasilannya dalam memprediksi kemenangan Dwilight D. Eisenhower dalam
pemilihan presiden tahun 1952.
2.5
Gambar 2.2. Komputer Univac
2.3.2. Komputer generasi II (1959-1964)
Tahun 1948, ada 3 orang fisikawan amerika (Walter houser Brattain, jhone barden,
William brandford) menemukan transistor. Transistor memiliki tiga lapisan , yaitu:
"basic", "collector" dan "emmiter". Transistor merupakan singkatan dari Transfer
Resistor, yang berarti dengan mempengaruhi daya tahan antara dua dari tiga lapisan,
maka daya (resistor) yang ada pada lapisan berikutnya dapat pula dipengaruhi. Dengan
demikian, fungsi transistor adalah sebagai penguat sinyal. Transistor mempunyai
banyak keunggulan seperti misalnya: tidak mudah pecah, tidak menyalurkan panas. dan
dengan demikian, komputer yang ada menjadi lebih kecil dan lebih murah.
Perbandingan antara tabung hampa dan transistor dapat diperlihatkan pada Tabel
2.1. Penemuan transistor sangat berpengaruh terhadap perkembangan komputer masa
itu. Transistor menggantikan tube vakum di televisi, radio, dan komputer. sehingga
mengakibatkan, berubahnya ukuran mesin-mesin elektrik yang tadinya berukuran besar
menjadi ukuran yang lebih kecil. Transistor mulai dipakai dalam teknologi komputer
dimulai pada tahun 1956. Walaupun transistor dalam banyak hal telah mengungguli
tabung vakum, akan tetapi panas yang dihasilkan oleh transistor masih cukup besar,
sehingga dapat berpotensi merusak bagian-bagian internal komputer.
2.6
Tabel 2.1. Perbandingan Tabung Hampa dan Transistor
No Tabung Hampa Transistor
1 Berukuran besar, sekitar 500 cm Berukuran sangat kecil, kurang dari 1 cm3
2 Memakan daya besar, sekitar 6-10 W/tabung Konsumsi daya kecil, hanya 0.1 W/transistor
3 Memerlukan pemanasan 15-20 menit Segera bisa bekerja
4 Bekerja dengan tegangan tinggi, berbahaya Bekerja dengan tegangan rendah, aman
5 Memiliki batas waktu hidup, + 10.000 jam Batas waktu hidup tak terhingga
6 Unjuk kerja menurun sesuai dengan waktu Unjuk kerja tetap
7 Suhu tinggi, di atas 800 C Suhu rendah, sekitar 35-400
Penemuan lain yang berupa pengembangan memori inti-magnetik membantu
pengembangan komputer generasi kedua yang lebih kecil, lebih cepat, lebih bisa
diandalkan, dan lebih hemat energi dibanding para pendahulu sebelumnya. Mesin
pertama yang dapat memanfaatkan teknologi baru ini adalah superkomputer. IBM
menciptakan superkomputer bernama Stretch, dan Sprery-Rand membuat komputer
bernama LARC. Komputer ini, yang dikembangkan untuk laboratorium energi atom,
dapat menangani sejumlah data yang besar, sebuah kemampuan yang sangat dibutuhkan
oleh peneliti atom.
Mesin komputer LARC itu sangat mahal dan cenderung terlalu kompleks untuk
kebutuhan komputasi bisnis, sehingga kepopulerannya menjadi terbatas. Hanya ada dua
LARC yang pernah dipasang dan digunakan ; yaitu satu di Lawrence Radiation Labs di
Livermore, California, dan yang lainnya ada di US Navy Research and Development
Center di Washington D.C. Komputer generasi kedua ini telah menggantikan bahasa
mesin dengan bahasa assembly. Bahasa assembly adalah bahasa yang menggunakan
singkatan-singakatan untuk menggantikan kode biner.
Kemudian pada awal tahun 1960-an, mulailah bermunculan komputer generasi
kedua yang sukses di bidang bisnis, di universitas, dan di pemerintahan.
Komputer-komputer generasi kedua ini merupakan komputer yang sepenuhnya telah
menggunakan transistor. Mereka juga memiliki komponen-komponen yang dapat
2.7
diasosiasikan dengan komputer pada saat ini: printer, penyimpanan dalam disket,
memory, sistem operasi, dan program. sebagai salah satu contoh penting komputer pada
masa ini adalah IBM 1401 yang diterima secara luas di kalangan industri. Pada tahun
1965, hampir seluruh bisnis-bisnis besar memakai komputer generasi kedua sebagai alat
untuk memproses informasi keuangan perusahaan.
Program yang tersimpan di dalam komputer dan bahasa pemrograman yang ada di
dalamnya memberikan fleksibilitas kepada komputer. Fleksibilitas ini meningkatkan
kinerja komputer dengan harga yang pantas bagi penggunaan komputer untuk bisnis.
Dengan konsep ini, komputer dapat mencetak faktur pembelian konsumen dan
kemudian menjalankan desain produk atau menghitung daftar gaji.
Beberapa bahasa pemrograman mulai bermunculan pada saat itu. Bahasa
pemrograman Common Business-Oriented Language disingkat COBOL dan Formula
Translator disingkat FORTRAN, telah mulai umum digunakan. Bahasa pemrograman
ini menggantikan kode mesin yang rumit dengan kata-kata, kalimat, dan formula
matematika yang lebih mudah di pahami oleh manusia. Hal ini memudahkan seseorang
untuk memprogram dan mengatur komputer. kemudian muncullah Berbagai macam
karir baru di bidang komputer seperti programmer, analyst, teknisi komputer dan
lain-lain. Industri perangkat lunak pun juga mulai bermunculan dan berkembang pada
generasi kedua komputer ini.
Ciri-ciri komputer generasi kedua
Komputer generasi kedua memiliki ciri-ciri sebagai berikut:
· Sirkuitnya menggunakan transistor (dikembangkan di Bell Laboratories oleh
John Barden,William Shockley,& Walter Brattain tahun 1947)
· Program dapat dibuat dengan bahasa tingkat tinggi (High Level Language)
contohnya: FORTRAN, Cobol, Algol.
· Kapasitas memori utama sudah cukup besar dengan pengembangan magnetic
core storage
· Menggunakan simpanan luar magnetic tape dan magnetic disk yang berbentuk
2.8
removable disk atau disc pack
· Mempunyai kemampuan proses real time dan time sharing
· Ukuran fisik komputer lebih kecil dibandingkan generasi pertama
· Proses operasi sudah lebih cepat
· Membutuhkan lebih sedikit daya listrik
· Orientasi tidak hanya aplikasi bisnis tapi juga ke aplikasi teknik
Contoh-contoh komputer generasi kedua
Ada banyak jenis komputer yang termasuk kedalam komputer generasi ke dua ini,
antara lain seperti: IBM-7090 untuk aplikasi teknik, IBM 401 untuk aplikasi bisnis,
IBM 1602, IBM serie 7070, IBM 7080, IBM 1400 dan IBM 1600 (pabrik pembuatnya
International Business Machine), NCR Serie 304, NCR 300 (pabrik pembuatnya
National Cash Register), MARK IV dan Honeywell Model 400 dan 800 (pabrik
pembuatnya Honeywell), UNIVAC SS80, SS90 dan 1107, UNIVAC III, Burroughs
200 (pabrik pembuatnya Burroughs), CDC 1604 dan 160A (pabrik pembuatnya
Control Data Corporation), GE 635, 645 dan 200 (pabrik pembuatnya General
Electric), DPD-I. Berikut sekilas penjelasan dari beberapa contoh komputer generasi
kedua:
IBM-7090
Pada tahun 1960-an, IBM memperkenalkan komputer komersial yang memanfaatkan
transistor dan digunakan secara luas mulai beredar dipasaran. Komputer IBM- 7090
buatan Amerika Serikat merupakan salah satu komputer komersial yang memanfaatkan
transistor.
Komputer ini dirancang untuk menyelesaikan segala macam pekerjaan baik yang
bersifat ilmiah ataupun komersial. Karena kecepatan dan kemampuan yang dimilikinya,
menyebabkan IBM 7090 menjadi sangat popular.
2.9
Gambar 2.3. Komputer IBM-7090
PDP-1
Tahun 1960 PDP-1 (Programmed Data Processor-1) dibuat oleh DEC (Digital
Equipment Corporation), Ken & Stan Olsen dan Harlan Anderson.
PDP 1 mempunyai 18-bit kata dan mempunyai 4 kilowords sebagai standar main
memory (ekuivalen dengan 9KB atau 9000 bytes) dan bisa di up-grade hingga 64
kilowords (144 KB). Waktu perputaran magnetic core memory-nya adalah 5
microseconds karena mereka mempunyai 2 memory cycles: satu untuk instruksi dan
satunya lagi untuk operand data fetch. Signed numbers dipresentasikan melalui one's
complement.
Gambar 2.4. PDP-1
The PDP-1 menggunakan punched paper tape sebagai media penyimpanan
utamanya. Tidak seperti punched card decks, yang bisa disortir dan di re-ordered, paper
2.10
tape sulit untuk editing physicallyt. Pembuatan PDP-1 terinspirasi dari program
text-editing seperti Expensive Typewriter dan TECO .Karena keduanya dilengkapi
dengan online & offline printer yang berdasarkan pada IBM electric typewriter
mechanis.
PDP-5
Tahun 1963 PDP 5, komputer mini komersial pertama PDP-5 merupakan inovasi yang
mengganti radial structure yang merupakan desain awal komputer dengan sebuah I/O
bus. Dengan mengijinkan peralatan peripheral untuk ditambahkan ─bukan hanya
preallocating space, wiring dan cable drivers─desain dari I/O bus mengurangi ongkos
dasar pada system dan menyederhanakan konfigurasi mesin.
PDP-8
Komputer DEC PDP-8 adalah minikomputer pertama yang dibuat tahun 1964 untuk
pengolahan data komersial. Tahun 1965 PDP 8 PDP-8 Specifications Word Length: 12
Bits Speed: 1.5 micro second cycle time Primary memory: 4K 12-bit word core memory
Secondary memory: 32K maximum Instruction set: 3-bit op-code, 1 indirect bit; 8 bits
alamat Input/Output: teletype (ASR-33) termasuk pembaca paper-tape dan punch
Power: 780 watts.
UNIVAC III
UNIVAC III, UNIVAC SS80, SS90 dan 1107, yang dirancang sebagai peningkatan
transistorized pengganti vacum tube pada komputer UNIVAC 1 dan UNIVAC II,
diluncurkan pada bulan Juni 1962. Ia dirancang agar kompatibel untuk semua data
format. Namun ukuran kata dan instruction setnya berbeda; kesulitan signifikan ini
disajikan sebagai keseluruhan program yang harus ditulis ulang, sehingga banyak
pelanggan beralih ke vendor yang berbeda daripada yang ada UNIVACs upgrade.
Sistem yang direkayasa untuk digunakan sebagai sekecil core memory , tapi ini
adalah item sangat mahal . Mereka menggunakan memori sistem yang mempunyai lebar
25 bit, dan dapat dikonfigurasi dengan kata-kata dari 8192 hingga 32768 kata dari
2.11
memori. Memori dibangun di tumpukan dari dari 29 planes of 4,096 cores: 25 untuk
data kata, 2 untuk "modulo-3 check" bit, dan 2 untuk spares. Setiap memori kabinet
terdiri hingga empat susun (16.384 kata).
UNIVAC III didukung pengformat data sebagai berikut:
· 25 bit signed binary numbers
· excess-3 binary coded decimal dengan 4 bits per digit, memungkinkan 6 digit
signed decimal numbers
· alphanumerics dengan 6 bits per character, memungkinkan 4 character signed
alphanumeric values
Gambar 2.5. UNIVAC III
2.3.3. Komputer generasi III: integrated circuit (1964 – 1970)
Walaupun transistor dalam banyak hal mengungguli vacum tube, namun transistor
menghasilkan panas yang cukup besar, yang dapat berpotensi merusak bagian-bagian
internal komputer. Kemudian masalah ini dapat diatasi sejak ditemukannya Batu kuarsa
atau quartz rock. Seorang insinyur di Texas Instrument, bernama Jack Kilby
mengembangkan sirkuit terintegrasi (IC : integrated circuit) di tahun 1958. IC dapat
mengkombinasikan tiga komponen elektronik dalam sebuah piringan silikon yang kecil
terbuat dari pasir kuarsa. IC dibuat pertama kali oleh Texas Istruments dan Fairchild
Semiconductor pada tahun 1959 yang hanya berisi enam transistor. Bisa kita
bandingkan bahwa prosesor saat ini yang kita gunakan telah memiliki jutaan, puluhan,
ratusan juta transistor, bahkan telah didesain prosesor dengan miliaran transistor.
2.12
Sebuah perkembangan yang luar biasa dalam masa kurang dari setengah abad.
Pada generasi ketiga inilah teknologi Integrated Circuit (IC) menjadi ciri utama
karena mulai digunakan pada sebuah perangkat komputer hingga generasi sekarang.
Komponen IC berbentuk hybrid atau solid (SLT) dan monolithyc (MST). SLT adalah
transistor dan diode diletakkan terpisah dalam satu tempat sedangkan MST adalah
elemen transistor, diode, dan resistor diletakkan bersama dalam satu chip. MST lebih
kecil tetapi mempunyai kemampuan lebih besar dibanding SLT.
Kemudian para ilmuwan berhasil memasukkan lebih banyak komponen-komponen
ke dalam suatu chip tunggal yang dinamakan semikonduktor. Sehingga menghasilkan
sebuah komputer yang semakin kecil karena komponen yang ada di dalamnya dapat
dipadatkan dalam chip. Kemajuan komputer generasi ketiga yang lain adalah
penggunaan sistem operasi atau dalam bahasa inggrisnya operating system, yaitu suatu
sistem yang memungkinkan mesin dapat menjalankan berbagai program yang berbeda
secara bersamaan dengan sebuah program utama yang mengawasi atau memonitor dan
mengkoordinasi memori mesin komputer.
Ciri-ciri komputer generasi ketiga adalah:
· Menggunakan IC, sehingga ukuran komputer jauh lebih kecil dibandingkan
komputer generasi sebelumnya. Selain itu kinerja komputer menjadi lebih cepat
dan tepat (Kecepatannya hampir 10.000 kali lebih cepat dari komputer generasi
pertama.
· Peningkatan dari sisi software. Sudah menggunakan sistem operasi., yang
memungkinkan Mesin untuk menjalankan berbagai program yang berbeda
secara serentak dengan sebuah program utama yang memonitor dan
mengkordinasi memori komputer( Multiprogrammingdan time sharing)
· Kapasitas memori lebih besar, dan dapat menyimpan ratusan ribu karakter
(sebelumnya hanya puluhan ribu).
· Menggunakan media penyimpanan luar disket magnetik (external disk) yang
sifat pengaksesan datanya secara acak (random access) dengan kapasitas besar
(jutaan karakter).
2.13
· Penggunaan listrik lebih hemat.
· Kemampuan melakukan multiprocessing dan multitasking.
· Telah menggunakan terminal visual display dan dapat mengeluarkan suara.
· Harganya semakin murah.
· Kemampuan melakukan komunikasi dengan komputer lain.
Contoh-contoh komputer generasi III
komputer-komputer yang termasuk dalam generasi ke III antara lain yaitu: IBM S/360,
UNIVAC 1108, UNIVAC 9000, Burroughts 5700, 6700, 7700, NCR Century, GE 600,
CDC 3000, 6000, dan 7000, PDP-8, dan PDP-11 (pabrik pembuatnya adalah Digital
Equipment Corporation). Berikut penjelasan singkat komputer-komputer yang berada
pada generasi III
IBM S/360
Ditemukan pada tahun 1964 dan merupakan komputer generasi ketiga yang pertama kali
digunakan untuk aplikasi bisnis dan teknik. Komputer IBM S/360 yang menggunakan
komponen IC yang terdiri dari ribuan transistor (LSI). Dinamakan IBM S/360 karena
mampu melakukan operasi satu lingkaran penuh (360 derajat) yang maksudnya mampu
melakukan proses yang dibutuhkan oleh aplikasi bisnis maupun teknik. Bahasa
Pemrograman yang digunakan adalah BASIC dan PASCAL.
Gambar 2.6. Komputer IBM S/360
UNIVAC 1108
2.14
Dikembangkan oleh Data General Corporation, komputer mini 16 bit pertama.
UNIVAC 1108 UNIVAC 1108 merupakan anggota kedua dari Sperry Rand's,
diperkenalkan pada tahun 1964 . Integrated Circuits menggantikan memori film tipis
yang pada UNIVAC 1107 digunakan untuk mendaftar penimpanan. Lebih kecil dan
lebih cepat dalam hal core, dibandingkan dengan 1107, yang digunakan untuk memori
utama.
Gambar 2.7. Komputer UNIVAC 1108
UNIVAC 9000
UNIVAC 9000 diperkenalkan pada pertengahan tahun 1960an untuk bersaing dengan
IBM 360 series. UNIVAC 9000 mengimplementasikan IBM 360 instruction set.
Gambar 2.8. Komputer UNIVAC 9000
2.3.4. Komputer generasi ke-empat (1975 – Sekarang)
Microprocessor merupakan ciri khas komputer generasi ke-empat yang merupakan
pemadatan ribuan IC kedalam sebuah Chip. Karena bentuk yang semakin kecil dan
kemampuan yang semakin meningkat dan harga yang ditawarkan juga semakin murah.
2.15
Microprocessor merupakan awal kelahiran komputer personal. Pada tahun 1971, Intel
Corp kemudian mengembangkan microprocessor pertama serie 4004 yang terdiri dari
23.000 transistor (penggunaan Large Scale Integration atau disingkat LSI, yaitu
teknologi yang dapat mengemas ribuan transistor dalam satu chip tunggal). Sekarang
kita memiliki teknologi yang dapat mengemas 100 juta transistor dalam satu chip
tunggal (teknologi VLSI dan ULSI, yaitu teknologi yang dapat mengemas jutaan
transistor dalam satu chip tunggal). Contoh : pentium, terdiri dari 3 juta transistor.
Ciri-ciri komputer generasi IV:
· Penggunaan Large Scale Integration (LSI) dan Very Large Scale Integration
(VLSI).
· Ukurannya kecil, dan kemampuan yang semakin meningkat dan harga yang
ditawarkan juga semakin murah.
· Dikembangkan komputer mikro dengan menggunakan microprocessor dan
semiconductor yang berbentuk chip untuk memori komputer
Contoh-contoh komputer generasi IV
Komputer-komputer yang termasuk pada Generasi ke-empat antara lain adalah :
IBM 370, Micro Altair (produksi Instrumentation and Telemetry System ). Cray
1( Komputer super pertama), ARCNET, Apole II (Personal Computer pertama), IBM
PC/XT, IBM PC/AT (Advance Technology), IBM PS/2, IBM PC/386, IBM PC/486,
Pentium II, AMD K6 3D, Athlon. Beberapa komputer generasi keempat secara singkat
di uraikan dibawah ini:
Apple I
The Apple I, juga dikenal sebagai Apple I, merupakan komputer pribadi (Personal
Computer) pertama yang memiliki motherboard rakitan, dan merupakan komputer yang
pertama dari Apple. Komputer ini dirancang dan dibangun oleh Steve Jobs dan Steve
Wozniak. Produk Apple pertama ini ditunjukkan ke publik pertama kali pada April
1976 di Homebrew Computer Club di Palo Alto, California dan mulai dijual pada Juli
2.16
1976 dengan harga $ 666.66. Apple I menggunakan mikroprosesor 6502, mengunakan
PROMS untuk menyimpan firmware, dengan RAM 8 KB.
Gambar 2.9. Komputer Apple I
Apple II-e
Berbeda halnya dengan Apple I yang masih menggunakan kayu sebagai casingnya,
Apple II-e telah melakukan up-grade berbeda dengan menggunakan casing dari bahan
metal. Gambar 2.10. Memperlihatkan komputer Aplle II. Apple II-e diluncurkan pada
April 1977, dan ditujukan untuk kebutuhan personal.
2.17
Gambar 2.10. Komputer Apple II
Apple II-e menggunakan prosessor 6502, 1.02 MHz, 8 bit, dengan RAM sebesar 64
kilobytes (dapat ditambah hingga 128 kB dengan menggunakan Extended 80 Columns
Card) dan chip ROM sebesar 32-kilobyte yang berisi BASIC dan software lainnya, dan
Menggunakan Operating Sistem CP/M 8 Bit (Control Program for Microprocessor).
Video resolution maksimum yang dapat didukungnya adalah 560 x 192.
Apple II ini telah mendukung Graphic, Bahasa BASIC, Visical (dengan Excel
sebagai jendelanya), dan dilengkapi dengan game Oregon Trail. Apple II ini juga
dilengkapi dengan twin floppy disk drive dan monitor. Selain itu ia juga memiliki fitur
keyboard yang terintegrasi, suara, plastik kasus, dan delapan internal slot ekspansi.
Komputer Apple II merupakan salah satu komputer PC sangat popular pada awal tahun
80-an.
IBM PC
Pada tahun 1981, IBM memperkenalkan penggunaan Personal Computer yang di kenal
dengan nam IBM PC, untuk penggunaan di rumah, kantor dan sekolah. IBM PC
dekstop menggunakan prosesor Intel 8088, 16-bit processor, 4.77 megahertz (MHz)--
tergolong maju pada masa itu, tetapi lambat untuk standard sekarang--Memori 64 KB,
dan menggunakan sistem operasi DOS (Disk Operating System dari microsoft) dan telah
mendukung Bahasa BASIC.
2.18
Gambar 2.11. IBM PC
Dikarenakan harga yang ditawarkan tidak jauh berbeda dengan komputer lainnya,
disamping teknologinya jauh lebih baik serta nama besar dari IBM sendiri, maka dalam
waktu yang sangat singkat komputer ini menjadi sangat popular. 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 kemudian melanjutkan evolusinya menuju ukuran yang lebih kecil dari
komputer yang berada diatas meja (desktop computer) menjadi komputer yang dapat
dimasukan kedalam tas (laptop) atau bahkan komputer yang dapat digenggam
(palmtop / PDA). Pada masa sekarang, kita mengenal perjalanan IBM compatible
dengan pemakaian CPU: IBM PC/486, Pentium, Pentium II, Pentium III, Pentium IV
dan seterusnya.
2.4. Perancangan Kinerja
Kinerja sebuah sistem komputer merupakan hasil proses dari seluruh komponen
komputer, yang melibatkan CPU, memori utama, memori sekunder, bus, peripheral.
Dari segi perkembangan program aplikasipun sangat menakjubkan. Aplikasi dekstop
yang hampir dimiliki semua sistem komputer saat ini meliputi :
• Pengolahan citra
• Pengenalan voice atau pembicaraan
• Video conference
• Mulitimedia
• 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 dikembangkan, diantaranya :
• Branch Prediction, teknik dimana prosesor memungkinkan mengamati terlebih
dahulu di dalam software dan melakukan prediksi percabangan atau kelompok
2.19
instruksi yang akan dieksekusi berikutnya.
• Data Flow Analysis, prosesor akan menganalisa instruksi – instruksi yang tidak
tergantung pada hasil atau data lainnya untuk membuat penjadwalan yang
optimum dalam eksekusi.
• Speculative 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 semisal memori. Hal ini menimbulkan masalah kesenjangan dan kurang
sinkronnya operasi antar komponen. Perhatikan laju perkembangan prosesor
dibandingkan memori utama seperti terlihat pada gambar 2.12. Organisasi dan arsitektur
komputer yang handal sangat diperlukan untuk mengatasi persoalan seperti ini.
Gambar 2.12. Grafik perbandingan kecepatan mikroprosesor dan memori
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
2.20
teknik cache atau pola buffer lainnya pada keping DRAM.
• Meningkatkan bandwidth interkoneksi prosesor dan memori dengan
penggunakan hierarki 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 dengan
memori. 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 komputer
sehingga menghasilkan kinerja komputer yang tinggi.
2.5. Evolusi Pentium dan PowerPC
Berikut ini akan dibahas secara singkat tentang evolusi Pentium dan PowerPC. Pentium
merupakan salah satu komputer yang dibangun dengan menggunakan rancangan CISC
( complex instruction set computers ). Sedangkan Power PC merupakan salah satu
contoh komputer yang dibangun dengan menggunakan rancangan RISC ( reduced
instruction set computers). Dimana masing-masing rancangan memiliki keunggulan
tersendiri.
2.5.1. Power PC
PowerPC merupakan kelompok komputer yang menerapkan teknologi RISC (reduced
instruction set computers). RISC, Rangkaian instruksi built-in pada processor yang
terdiri dari perintah-perintah yang lebih ringkas dibandingkan dengan CISC. RISC
memiliki keunggulan dalam hal kecepatannya sehingga banyak digunakan untuk
aplikasi-aplikasi yang memerlukan kalkulasi secara intensif. Konsep RISC pertama kali
dikembangkan oleh IBM pada era 1970-an. Komputer pertama yang menggunakan
RISC adalah komputer mini IBM 807 yang diperkenalkan pada tahun 1980. Dewasa ini,
RISC digunakan pada keluarga processor buatan Motorola (PowerPC) dan SUN
Microsystems ( Sparc, UltraSparc).
Proyek mini komputer 801 di IBM pada tahun 1975 mengawali banyak konsep
2.21
arsitektur yang digunakan dalam sistem RISC. 801 bersama dengan prosessor RISC I
Berkeley, meluncurkan gerakan RISC, namun 801 hanya merupakan prototipe yang
ditujukan untuk mengenalkan konsep disain. Keberhasilan memperkenalkan 801
menyebabkan IBM membangun produk workstation RISC komersial yaitu PC RT pada
tahun 1986, dengan mengadaptasi konsep arsitektural 801 kedalam kinerja yang
sebanding atau yang lebih baik. IBM RISC System/6000 merupakan mesin RISC
superscalar yang dipasarkan sebagai workstation berunjuk kerja tinggi, tidak lama
kemudian IBM mengkaitkan mesin ini sebagai arsitektur Power.
IBM kemudian menjalin kerjasama dengan Motorola, pembuat mikroprosessor seri
6800, dan Apple, yang menggunakan keping Motorola dalam komputer Macintoshnya
dan hasilnya adalah seri mesin yang mengimplementasikan arsitektur PowerPC yang
diturunkan dari arsitektur POWER dan merupakan sistem RISC superscalar. Komputer
pertama yang menggunakan konsep RISC ini adalah IBM PC/XT pada era 1980-an.
2.5.2. Perkembangan Power PC
· 601, adalah mesin 32 bit merupakan produksi masal arsitektur PowerPC untuk
lebih dikenal masyarakat.
· 603, merupakan komputer desktop dan komputer portabel. Kelompok ini sama
dengan seri 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
2.5.3. Pentium
Pentium merupakan kelompok komputer yang menggunakan rancangan CISC
(complex instruction set computers) dalam arsitekturnya. CISC, Rangkaian instruksi
built-in pada processor yang terdiri dari perintah-perintah yang kompleks.
Instruksi-instruksi yang tersedia memudahkan para programmer untuk mengembangkan
2.22
aplikasi untuk plattform CISC. Di lain pihak, banyaknya instruksi dalam CISC dapat
mengurangi kecepatannya. CISC merupakan kebalikan dari RISC, biasanya digunakan
pada keluarga processor untuk PC (Intel, AMD, Cyrix).
Pentium secara luas digunakan pada komputer yang diproduksi oleh Intel
Corporation. Pentium merupakan prosesor pertama dari Intel yang menggunakan
arsitektur CISC (complex instruction set computers). Walaupun Pentium merupakan
prosesor yang bersifat CISC, Pentium dapat bekerja seperti layaknya prosesor RISC.
Pentium dengan cepat menggantikan mikroprosesor 486 sebagai prosesor yang
digunakan dalam pembuatan personal computer (PC). Pentium berisi jutaan transistor di
dalamnya.
2.5.4. Perkembangan pentium (prosesor Intel)
Pentium merupakan produk Intel yang mampu mendominasi pasaran prosesor hingga
saat ini. Generasi demi generasi diluncurkan ke pasaran dengan kenaikan unjuk kerja
yang menakjubkan dalam memenuhi kebutuhan konsumennya. Berikut evolusi prosesor
keluaran Intel dari prosesor sederhana sampai prosesor keluaran saat ini:
· 1971: 4004 Microprocessor Pada tahun 1971 munculah microprocessor pertama
Intel , microprocessor 4004 ini digunakan pada mesin kalkulator Busicom.
Dengan penemuan ini maka terbukalah jalan untuk memasukkan kecerdasan
buatan pada benda mati.
· 1972: 8008 Microprocessor Pada tahun 1972 munculah microprocessor 8008
yang berkekuatan 2 kali lipat dari pendahulunya yaitu 4004.
• 1974: 8080 Microprocessor Menjadi otak dari sebuah komputer yang bernama
Altair, pada saat itu terjual sekitar sepuluh ribu dalam 1 bulan.
• 1978: 8086-8088 Microprocessor Sebuah penjualan penting dalam divisi
komputer terjadi pada produk untuk komputer pribadi buatan IBM yang
memakai prosesor 8088 yang berhasil mendongkrak nama intel.
• 1982: 286 Microprocessor 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.
• 1985: Intel386™ Microprocessor Intel 386 adalah sebuah prosesor yang
2.23
memiliki 275.000 transistor yang tertanam diprosessor tersebut yang jika
dibandingkan dengan 4004 memiliki 100 kali lipat lebih banyak dibandingkan
dengan 4004.
• 1989: Intel 486 & trade; DX CPU Microprocessor Processor yang pertama kali
memudahkan berbagai aplikasi yang tadinya harus mengetikkan
command-command menjadi hanya sebuah klik saja, dan mempunyai fungsi
komplek matematika sehingga memperkecil beban kerja pada processor.
• 1993: Intel® Pentium® Processor. Processor generasi baru yang mampu
menangani berbagai jenis data seperti suara, bunyi, tulisan tangan, dan foto.
• 1995: Intel® Pentium® Pro Processor. Processor yang dirancang untuk
digunakan pada aplikasi server dan workstation, yang dibuat untuk memproses
data secara cepat, processor ini mempunyai 5,5 jt transistor yang tertanam.
• 1997: Intel® Pentium® II Processor. Processor Pentium II merupakan
processor yang menggabungkan Intel MMX yang dirancang secara khusus untuk
mengolah data video, audio, dan grafik secara efisien. Terdapat 7.5 juta
transistor terintegrasi di dalamnya sehingga dengan processor ini pengguna PC
dapat mengolah berbagai data dan menggunakan internet dengan lebih baik.
• 1998: Intel® Pentium II Xeon® Processor. Processor yang dibuat untuk
kebutuhan pada aplikasi server. Intel saat itu ingin memenuhi strateginya yang
ingin memberikan sebuah processor unik untuk sebuah pasar tertentu.
• 1999: Intel® Celeron® Processor. Processor Intel Celeron merupakan
processor yang dikeluarkan sebagai processor yang ditujukan untuk pengguna
yangtidak terlalu membutuhkan kinerja processor yang lebih cepat bagi
pengguna yang ingin membangun sebuah system computer dengan budget
(harga) yang tidak terlalu besar.
• Processor Intel Celeron ini memiliki bentuk dan formfactor yang sama dengan
processor Intel jenis Pentium, tetapi hanya dengan instruksi-instruksi yang lebih
sedikit, L2 cachenya lebih kecil, kecepatan (clock speed) yang lebih lambat, dan
harga yang lebih murah daripada processor Intel jenis Pentium. Dengan
keluarnya processor Celeron ini maka Intel kembali memberikan sebuah
processor untuk sebuah pasaran tertentu.
2.24
• 1999: Intel® Pentium® III Processor. Processor Pentium III merupakan
processor yang diberi tambahan 70 instruksi baru yang secara dramatis
memperkaya kemampuan pencitraan tingkat tinggi, tiga dimensi, audio
streaming, dan aplikasi-aplikasi video serta pengenalan suara.
• 1999: Intel® Pentium® III Xeon® Processor. Intel kembali merambah
pasaran server dan workstation dengan mengeluarkan seri Xeon tetapi jenis
Pentium III yang mempunyai 70 perintah SIMD. Keunggulan processor ini
adalah ia dapat mempercepat pengolahan informasi dari system bus ke processor
, yang juga mendongkrak performa secara signifikan. Processor ini juga
dirancang untuk dipadukan dengan processor lain yang sejenis.
• 2000: Intel® Pentium® 4 Processor.Processor Pentium IV merupakan produk
Intel yang kecepatan prosesnya mampu menembus kecepatan hingga 3.06 GHz.
Pertama kali keluar processor ini berkecepatan 1.5GHz dengan formafactor pin
423, setelah itu intel merubah formfactor processor Intel Pentium 4 menjadi pin
478 yang dimulai dari processor Intel Pentium 4 berkecepatan 1.3 GHz sampai
yang terbaru yang saat ini mampu menembus kecepatannya hingga 3.4 GHz.
• 2001: Intel® Xeon® Processor. Processor Intel Pentium 4 Xeon merupakan
processor Intel Pentium 4 yang ditujukan khusus untuk berperan sebagai
computer server. Processor ini memiliki jumlah pin lebih banyak dari processor
Intel Pentium 4 serta dengan memory L2 cache yang lebih besar pula.
• 2001: Intel® Itanium® Processor. Itanium adalah processor pertama berbasis
64 bit yang ditujukan bagi pemakain pada server dan workstation serta pemakai
tertentu. Processor ini sudah dibuat dengan struktur yang benar-benar berbeda
dari sebelumnya yang didasarkan pada desain dan teknologi Intel’s
Explicitly Parallel Instruction Computing ( EPIC ).
• 2002: Intel® Itanium® 2 Processor. Itanium 2 adalah generasi kedua dari
keluarga Itanium.
• 2003: Intel® Pentium® M Processor. Chipset 855, dan Intel®
PRO/WIRELESS 2100 adalah komponen dari Intel® Centrino™. Intel
Centrino dibuat untuk memenuhi kebutuhan pasar akan keberadaan sebuah
komputer yang mudah dibawa kemana-mana.
2.25
• 2004: Intel Pentium M 735/745/755 processors. Dilengkapi dengan chipset
855 dengan fitur baru 2Mb L2 Cache 400MHz system bus dan kecocokan
dengan soket processor dengan seri-seri Pentium M sebelumnya.
• 2004: Intel E7520/E7320 Chipsets. 7320/7520 dapat digunakan untuk dual
processor dengan konfigurasi 800MHz FSB, DDR2 400 memory, and PCI
Express peripheral interfaces. 2005: Intel Pentium 4 Extreme Edition 3.73GHz
Sebuah processor yang ditujukan untuk pasar pengguna komputer yang
menginginkan sesuatu yang lebih dari komputernya, processor ini menggunakan
konfigurasi 3.73GHz frequency, 1.066GHz FSB, EM64T, 2MB L2 cache, dan
HyperThreading.
• 2005: Intel Pentium D 820/830/840. Processor berbasis 64 bit dan disebut dual
core karena menggunakan 2 buah inti, dengan konfigurasi 1MB L2 cache pada
tiap core, 800MHz FSB, dan bisa beroperasi pada frekuensi 2.8GHz, 3.0GHz,
dan 3.2GHz. Pada processor jenis ini juga disertakan dukungan HyperThreading.
• 2006: Intel Core 2 Quad Q6600. Processor untuk type desktop dan digunakan
pada orang yang ingin kekuatan lebih dari komputer yang ia miliki memiliki 2
buah core dengan konfigurasi 2.4GHz dengan 8MB L2 cache (sampai dengan
4MB yang dapat diakses tiap core ), 1.06GHz Front-side bus, dan thermal design
power ( TDP ).
• 2006: Intel Quad-core Xeon X3210/X3220. Processor yang digunakan untuk
tipe server dan memiliki 2 buah core dengan masing-masing memiliki
konfigurasi 2.13 dan 2.4GHz, berturut-turut , dengan 8MB L2 cache ( dapat
mencapai 4MB yang diakses untuk tiap core ), 1.06GHz Front-side bus, dan
thermal design power (TDP).
2.5.5. Tipe data pada Pentium dan PowerPC
Tipe data pada PowerPC adalah : 8 bit byte, 16 halfword, 32 bit word, dan 64 bit
doubleword. Sedangkan tipe data pada Pentium adalah: 8 bit Byte, 16 bit word, 32 bit
double word, 64 bit quad word, Addressing menggunakan 8 bit unit, 32 bit double word
dibaca pada addres yangg habis dibagi dengan 4.
Beberapa instruksi mengharuskan agar operand memori dijajarkan (aligned) pada
2.26
batas 32-bit, walaupun secara umum tidak terlalu diperlukan. Salah satu ciri PowerPC
yang menarik adalah dapat menggunakan cara little-endian maupun big-endian dengan
kata lain, byte yang paling kurang signifikan disimpan dalam alamat terendah atau
tertinggi. Konsep ke-endianan pertama kali dibahas dalam literature Cohen [COHE8].
Pada byte ke-endian-an harus melakukan pengurutan nilai-nilai skalar multibyte.
Konsep ini terjadi apabila terdapat kebutuhan untuk memperlakukan entitas
multiple-byte sebagai butir data tunggal, walaupun entitas ini terdiri dari unit-unit yang
dapat dialamati yang lebih kecil. Beberapa mesin seperti intel 80x86, pentium, dan
VAX, merupakan mesin-mesin little endian, sedangkan mesin-mesin seperti IBM S/370,
Motorola 680x0, dan sebagian besar mesin-mesin RISC merupakn mesin-mesin
big-endian. Sifat ke- endian-an tidak akan melampaui unit data. Dalam sembarang
mesin, aggregate seperti file, struktur data, dan array terdiri dari beberapa unit data,
yang masing- masing memakai ke-endian-an.
Jadi konversi blok memori dari suatu jenis ke- endian-an kejenis lainnya
memerlukan pemahaman struktur data. Tidak terdapat konsensus umum tentang
ke-endianan yang terbaik. PowerPC sendiri adalah jenis prosesor yang bi-endian, yang
mendukung baik mode big-endian maupun litlle-endian. Arsitektur bi-endian
memungkinkan pembuat perangkat lunak untuk memilih mode yang mana saja ketika
harus memindahkan sistem operasi dan aplikasi dari suatu mesin ke mesin lainnya.
Byte, halfword, word, doubleword merupakan jenis data umum. Prosesor
mengiterpretasikan isi item data tertentu tergantung pada instruksi.
Prosesor fixed point mengenal jenis data berikut : Unsigned Byte dapat digunakan
bagi operasi logika atau aritmetika integer. Data ini dimuat dari memori ke register
umum dengan zero-extending dsebelah kiri keukuran penuh register.
Rangkuman
1. Sejarah singkat komputer dimulai dari Tabung Vakum, Transistor, IC dan VLSI.
2. Kinerja sebuah sistem komputer merupakan hasil proses dari seluruh komponen
komputer, yang melibatkan CPU, memori utama, memori sekunder, bus, peripheral.
3. Pentium Intel mampu mendominasi pasaran dan secara teknologi menggunakan
2.27
rancangan CISC (complex instruction set computers) dalam arsitekturnya.
4. PowerPC merupakan kelompok komputer yang menerapkan teknologi RISC
(reduced instruction set computers).
Soal Latihan
1. Jelaskan struktur detail dari komputer IAS?
2. Jelaskan metode untuk mengatasi perbedaan perkembangan antara Processor
dengan komponen komputer lainnya?
3. Jelaskan perbedaan utama teknologi CISC dan RIS?
2.28
EVOLUSI dan KINERJA KOMPUTER
2.1. Pendahuluan
Evolusi komputer dari generasi ke generasi antara lain disebabkan adanya kemajuan
dalam teknologi pembuatan hardware yang digunakan untuk membangun/membuat
komputer. Berdasarkan hardware yang digunakannya, komputer dapat dikelompokkan
sebagai komputer generasi I, II, III, dan IV. Masing-masing generasi memiliki ciri-ciri
tersendiri. Ciri komputer generasi I misalnya ditandai dengan penggunaan vacuum tube.
Komputer generasi ke II ditandai dengan penggunaan Transistor, dan generasi
berikutnya ditandai dengan penggunaaa Integrated Circuit (IC). Selain itu, setiap
generasi memiliki kinerja yang berbeda-beda pula.
Pada bab ini akan dibahas tentang sejarah singkat teknologi komputer, mulai dari
komputer generasi pertama sampai ke empat. Selanjutnya dibahas tentang
bermacam-macam teknik dan strategi yang digunakan untuk mencapai unjuk kerja yang
seimbang dan efisien. Pada akhir bab akan dibahas dua contoh penting evolusi
komputer yaitu evolusi Pentium yang menggunakan rancangan CISC dan Power PC
yang menggunakan rancangan RISC.
2.2. Tujuan Khusus:
Setelah mempelajari bab ini diharapkan Mahasiswa mampu:
• Menjelaskan perkembangan komputer mulai dari generasi I sampai generasi IV.
• Mennyebutkan ciri-ciri komputer pada masing-masing generasi
• Menjelaskan perkembangan Pentium dan PowerPC
2.3. Sejarah Singkat Komputer
Secara umum sejarah perkembangan komputer terbagi atas dua periode, yaitu sebelum
tahun 1940 dan setelah tahun 1940. Perkembangan komputer sebelum tahun 1940
dimulai sejak diciptakannya alat hitung manual dengan menggunakan jari jemari yang
2.1
dikenal dengan Abakus, sampai diciptakannya mesin hitung mekanik.
Mesin hitung mekanik tersebut dibuat dengan menggunakan roda-roda gigi
(mechanic gears) dan digerakkan oleh tuas (crank) yang dioperasikan oleh tangan.
System mekanik yang populer pada masa itu contohnya difference engine yang dibuat
oleh Charles Babbage (1792–1871). Mesin Babbage itu memiliki komponen-komponen
yang fungsinya sama seperti yang ada pada komputer sekarang. Mesin tersebut
memiliki ALU ( yang disebut mill), sebuah memori (yang disebut storage), dan
peralatan Input/Output pada masa itu. Pada tahun 1930-an keberadaan gigi roda
mekanik dan crack digantikan dengan elektromagnetik relay. Sejak itu, banyak
mesin-mesin yang dibuat dengan menggunakan elektromagnetik relay.
Pada sub bab berikut ini akan dibahas secara singkat tentang sejarah perkembangan
komputer setelah tahun 1940, yang dimulai dari komputer generasi I , II, III, sampai
generasi IV.
2.3.1. Komputer generasi I (sekitar tahun 1940an - 1950an)
Tabung hampa udara (vacuum tube) sebagai penguat sinyal, merupakan ciri khas
komputer generasi pertama. Pada awalnya, tabung hampa udara (vacuum-tube)
digunakan sebagai komponen penguat sinyal. Bahan bakunya terdiri dari kaca, sehingga
banyak memiliki kelemahan, seperti: mudah pecah, dan mudah menyalurkan panas.
Sehingga diperlukan peralatan tambahan berupa pendingin untuk menetralisir panas.
Dengan adanya komponen tambahan tersebut maka, ukuran komputer pada generasi I
akan menjadi lebih besar. Selain itu juga akan semakin berat dan mahal.
Komputer Generasi pertama dikarakteristik dengan fakta bahwa instruksi operasi
dibuat secara spesifik untuk suatu tugas tertentu. Setiap komputer memiliki program
kode-biner yang berbeda yang disebut “bahasa mesin” (machine language). Hal ini
menyebabkan komputer sulit untuk diprogram dan kecepatannya terbatas . Ciri lain
komputer generasi pertama adalah penggunaan e vakum tube (yang membuat komputer
pada masa tersebut berukuran sangat besar) dan silinder magnetik untuk penyimpanan
data. Berikut merupakan ciri-ciri yang dapat dilihat pada komputer generasi pertama:
· Menggunakan vacuum tube untuk membentuk operasi aritmatika dasar
2.2
· Ukuran komputer yang besar
· Sulit diprogram
· Kecepatannya masih relatif lambat
· Memerlukan daya yang besar
· Menggunakan konsep penyimpanan program yang diperkenalkan oleh Jhon von
Neumann. Dimana program dan data disimpan pada memori yang sama.
· Umumnya dikembangkan untuk keperluan perang dunia.
· Memakai arsitektur von Neumann.
· Program ditulis dengan menggunakan bahasa asembly yang kemudian di ubah
dalam bahasa mesin untuk dieksekusi.
· Menggunakan magnetik core memori (Magnetic Core memori digunakan
sampai tahun 1970-an) dan magnetic tape.
Contoh-contoh komputer generasi I
Contoh-contoh komputer generasi pertama antara lain seperti Z3, Collossus, Mark I,
ENIAC, EDVAC, UNIVAC I. UNIVAC II. IBM serie 701. Beberapa komputer
generasi I, secara singkat dijelaskan pada uraian berikut:
Z3
Dengan terjadinya Perang Dunia Kedua, negara-negara yang terlibat dalam perang
tersebut berusaha mengembangkan komputer untuk mengeksploit potensi strategis yang
dimiliki komputer. Hal ini meningkatkan pendanaan pengembangan komputer serta
mempercepat kemajuan teknik komputer. Pada tahun 1941, Konrad Zuse, seorang
insinyur Jerman membangun sebuah komputer Z3, untuk mendesain pesawat terbang
dan peluru kendali.
Colossus
Pihak sekutu juga membuat kemajuan lain dalam pengembangan kekuatan komputer.
Tahun 1943, pihak Inggris menyelesaikan komputer pemecah kode rahasia yang
dinamakan Colossus, untuk memecahkan kode-rahasia yang digunakan Jerman.
2.3
Dampak pembuatan Colossus tidak terlalu mempengaruhi perkembangan industri
komputer dikarenakan dua alasan. Alasan yang pertama, colossus bukan merupakan
komputer serbaguna (general-purpose computer) tetapi komputer dengan fungsi khusus
(special-purpose computer), ia hanya didesain untuk memecahkan kode rahasia. Alasan
yang kedua, keberadaan mesin ini dijaga kerahasiaannya hingga satu dekade setelah
perang berakhir.
Mark I
Usaha yang dilakukan oleh pihak Amerika pada saat itu menghasilkan suatu kemajuan
lain. Howard H. Aiken (1900-1973), seorang insinyur Harvard yang bekerja dengan
IBM, berhasil memproduksi kalkulator elektronik untuk US Navy. Kalkulator tersebut
berukuran panjang setengah lapangan bola kaki dan memiliki rentang kabel sepanjang
500 mil. The Harvd-IBM Automatic Sequence Controlled Calculator, atau Mark I,
merupakan komputer relai elektronik. Ia menggunakan sinyal elektromagnetik untuk
menggerakkan komponen mekanik. Mesin tersebut beroprasi dengan lambat (ia
membutuhkan 3-5 detik untuk setiap perhitungan) dan tidak fleksibel (urutan kalkulasi
tidak dapat diubah). Kalkulator tersebut dapat melakukan perhitungan aritmatik dasar
dan persamaan yang lebih kompleks.
ENIAC
Pada tahun 1946, komputer elektronik didunia yang pertama yakni Electronic
Numerical Integrator and Computer (ENIAC) selesai dibuat. Dibuat atas kerjasama
antara pemerintah Amerika Serikat dan University of Pennsylvania. ENIAC terdiri dari
18.800 tabung vakum, 75.000 relay dan saklar, 10000 kapasitor, 70.000 resistor, dan 5
juta titik solder, panjangnya 30 M dan tingginya 2,4 M dan memiliki berat lebih dari 30
ton. Komputer tersebut merupakan mesin yang sangat besar (sampai-sampai
memerlukan suatu ruangan tersendiri). Membutuhkan konsumsi daya yang besar
(sebesar 160kW - 174 kW). ENIAC dirancang oleh John Presper Eckert (1919-1995) dn
John W. Mauchly (1907-1980), ENIAC merupakan komputer serbaguna (general
purpose computer) yang bekerja 1000 kali lebih cepat dibandingkan Mark I (dapat
melakukan hampir 5000 penjumlahan per detik).
2.4
Gambar 2.1. Komputer ENIAC
EDVAC
Pada pertengahan 1940-an, John von Neumann (1903-1957) bergabung dengan tim
University of Pennsylvania dalam usha membangun konsep desain komputer yang
hingga 40 tahun mendatang masih dipakai dalam teknik komputer. Von Neumann
mendesain Electronic Discrete Variable Automatic Computer (EDVAC) pada tahun
1945 dengan sebuh memori untuk menampung baik program ataupun data. Teknik ini
memungkinkan komputer untuk berhenti pada suatu saat dan kemudian melanjutkan
pekerjaannya kembali. Kunci utama arsitektur von Neumann adalah unit pemrosesan
sentral (CPU), yang memungkinkan seluruh fungsi komputer untuk dikoordinasikan
melalui satu sumber tunggal.
UNIVAC I
UNIVAC I (Universal Automatic Computer I) yang dibuat oleh Remington Rand,
menjadi komputer komersial pertama yang memanfaatkan model arsitektur von
Neumann. Baik Badan Sensus Amerika Serikat dan General Electric memiliki
UNIVAC. Salah satu hasil mengesankan yang dicapai oleh UNIVAC adalah
keberhasilannya dalam memprediksi kemenangan Dwilight D. Eisenhower dalam
pemilihan presiden tahun 1952.
2.5
Gambar 2.2. Komputer Univac
2.3.2. Komputer generasi II (1959-1964)
Tahun 1948, ada 3 orang fisikawan amerika (Walter houser Brattain, jhone barden,
William brandford) menemukan transistor. Transistor memiliki tiga lapisan , yaitu:
"basic", "collector" dan "emmiter". Transistor merupakan singkatan dari Transfer
Resistor, yang berarti dengan mempengaruhi daya tahan antara dua dari tiga lapisan,
maka daya (resistor) yang ada pada lapisan berikutnya dapat pula dipengaruhi. Dengan
demikian, fungsi transistor adalah sebagai penguat sinyal. Transistor mempunyai
banyak keunggulan seperti misalnya: tidak mudah pecah, tidak menyalurkan panas. dan
dengan demikian, komputer yang ada menjadi lebih kecil dan lebih murah.
Perbandingan antara tabung hampa dan transistor dapat diperlihatkan pada Tabel
2.1. Penemuan transistor sangat berpengaruh terhadap perkembangan komputer masa
itu. Transistor menggantikan tube vakum di televisi, radio, dan komputer. sehingga
mengakibatkan, berubahnya ukuran mesin-mesin elektrik yang tadinya berukuran besar
menjadi ukuran yang lebih kecil. Transistor mulai dipakai dalam teknologi komputer
dimulai pada tahun 1956. Walaupun transistor dalam banyak hal telah mengungguli
tabung vakum, akan tetapi panas yang dihasilkan oleh transistor masih cukup besar,
sehingga dapat berpotensi merusak bagian-bagian internal komputer.
2.6
Tabel 2.1. Perbandingan Tabung Hampa dan Transistor
No Tabung Hampa Transistor
1 Berukuran besar, sekitar 500 cm Berukuran sangat kecil, kurang dari 1 cm3
2 Memakan daya besar, sekitar 6-10 W/tabung Konsumsi daya kecil, hanya 0.1 W/transistor
3 Memerlukan pemanasan 15-20 menit Segera bisa bekerja
4 Bekerja dengan tegangan tinggi, berbahaya Bekerja dengan tegangan rendah, aman
5 Memiliki batas waktu hidup, + 10.000 jam Batas waktu hidup tak terhingga
6 Unjuk kerja menurun sesuai dengan waktu Unjuk kerja tetap
7 Suhu tinggi, di atas 800 C Suhu rendah, sekitar 35-400
Penemuan lain yang berupa pengembangan memori inti-magnetik membantu
pengembangan komputer generasi kedua yang lebih kecil, lebih cepat, lebih bisa
diandalkan, dan lebih hemat energi dibanding para pendahulu sebelumnya. Mesin
pertama yang dapat memanfaatkan teknologi baru ini adalah superkomputer. IBM
menciptakan superkomputer bernama Stretch, dan Sprery-Rand membuat komputer
bernama LARC. Komputer ini, yang dikembangkan untuk laboratorium energi atom,
dapat menangani sejumlah data yang besar, sebuah kemampuan yang sangat dibutuhkan
oleh peneliti atom.
Mesin komputer LARC itu sangat mahal dan cenderung terlalu kompleks untuk
kebutuhan komputasi bisnis, sehingga kepopulerannya menjadi terbatas. Hanya ada dua
LARC yang pernah dipasang dan digunakan ; yaitu satu di Lawrence Radiation Labs di
Livermore, California, dan yang lainnya ada di US Navy Research and Development
Center di Washington D.C. Komputer generasi kedua ini telah menggantikan bahasa
mesin dengan bahasa assembly. Bahasa assembly adalah bahasa yang menggunakan
singkatan-singakatan untuk menggantikan kode biner.
Kemudian pada awal tahun 1960-an, mulailah bermunculan komputer generasi
kedua yang sukses di bidang bisnis, di universitas, dan di pemerintahan.
Komputer-komputer generasi kedua ini merupakan komputer yang sepenuhnya telah
menggunakan transistor. Mereka juga memiliki komponen-komponen yang dapat
2.7
diasosiasikan dengan komputer pada saat ini: printer, penyimpanan dalam disket,
memory, sistem operasi, dan program. sebagai salah satu contoh penting komputer pada
masa ini adalah IBM 1401 yang diterima secara luas di kalangan industri. Pada tahun
1965, hampir seluruh bisnis-bisnis besar memakai komputer generasi kedua sebagai alat
untuk memproses informasi keuangan perusahaan.
Program yang tersimpan di dalam komputer dan bahasa pemrograman yang ada di
dalamnya memberikan fleksibilitas kepada komputer. Fleksibilitas ini meningkatkan
kinerja komputer dengan harga yang pantas bagi penggunaan komputer untuk bisnis.
Dengan konsep ini, komputer dapat mencetak faktur pembelian konsumen dan
kemudian menjalankan desain produk atau menghitung daftar gaji.
Beberapa bahasa pemrograman mulai bermunculan pada saat itu. Bahasa
pemrograman Common Business-Oriented Language disingkat COBOL dan Formula
Translator disingkat FORTRAN, telah mulai umum digunakan. Bahasa pemrograman
ini menggantikan kode mesin yang rumit dengan kata-kata, kalimat, dan formula
matematika yang lebih mudah di pahami oleh manusia. Hal ini memudahkan seseorang
untuk memprogram dan mengatur komputer. kemudian muncullah Berbagai macam
karir baru di bidang komputer seperti programmer, analyst, teknisi komputer dan
lain-lain. Industri perangkat lunak pun juga mulai bermunculan dan berkembang pada
generasi kedua komputer ini.
Ciri-ciri komputer generasi kedua
Komputer generasi kedua memiliki ciri-ciri sebagai berikut:
· Sirkuitnya menggunakan transistor (dikembangkan di Bell Laboratories oleh
John Barden,William Shockley,& Walter Brattain tahun 1947)
· Program dapat dibuat dengan bahasa tingkat tinggi (High Level Language)
contohnya: FORTRAN, Cobol, Algol.
· Kapasitas memori utama sudah cukup besar dengan pengembangan magnetic
core storage
· Menggunakan simpanan luar magnetic tape dan magnetic disk yang berbentuk
2.8
removable disk atau disc pack
· Mempunyai kemampuan proses real time dan time sharing
· Ukuran fisik komputer lebih kecil dibandingkan generasi pertama
· Proses operasi sudah lebih cepat
· Membutuhkan lebih sedikit daya listrik
· Orientasi tidak hanya aplikasi bisnis tapi juga ke aplikasi teknik
Contoh-contoh komputer generasi kedua
Ada banyak jenis komputer yang termasuk kedalam komputer generasi ke dua ini,
antara lain seperti: IBM-7090 untuk aplikasi teknik, IBM 401 untuk aplikasi bisnis,
IBM 1602, IBM serie 7070, IBM 7080, IBM 1400 dan IBM 1600 (pabrik pembuatnya
International Business Machine), NCR Serie 304, NCR 300 (pabrik pembuatnya
National Cash Register), MARK IV dan Honeywell Model 400 dan 800 (pabrik
pembuatnya Honeywell), UNIVAC SS80, SS90 dan 1107, UNIVAC III, Burroughs
200 (pabrik pembuatnya Burroughs), CDC 1604 dan 160A (pabrik pembuatnya
Control Data Corporation), GE 635, 645 dan 200 (pabrik pembuatnya General
Electric), DPD-I. Berikut sekilas penjelasan dari beberapa contoh komputer generasi
kedua:
IBM-7090
Pada tahun 1960-an, IBM memperkenalkan komputer komersial yang memanfaatkan
transistor dan digunakan secara luas mulai beredar dipasaran. Komputer IBM- 7090
buatan Amerika Serikat merupakan salah satu komputer komersial yang memanfaatkan
transistor.
Komputer ini dirancang untuk menyelesaikan segala macam pekerjaan baik yang
bersifat ilmiah ataupun komersial. Karena kecepatan dan kemampuan yang dimilikinya,
menyebabkan IBM 7090 menjadi sangat popular.
2.9
Gambar 2.3. Komputer IBM-7090
PDP-1
Tahun 1960 PDP-1 (Programmed Data Processor-1) dibuat oleh DEC (Digital
Equipment Corporation), Ken & Stan Olsen dan Harlan Anderson.
PDP 1 mempunyai 18-bit kata dan mempunyai 4 kilowords sebagai standar main
memory (ekuivalen dengan 9KB atau 9000 bytes) dan bisa di up-grade hingga 64
kilowords (144 KB). Waktu perputaran magnetic core memory-nya adalah 5
microseconds karena mereka mempunyai 2 memory cycles: satu untuk instruksi dan
satunya lagi untuk operand data fetch. Signed numbers dipresentasikan melalui one's
complement.
Gambar 2.4. PDP-1
The PDP-1 menggunakan punched paper tape sebagai media penyimpanan
utamanya. Tidak seperti punched card decks, yang bisa disortir dan di re-ordered, paper
2.10
tape sulit untuk editing physicallyt. Pembuatan PDP-1 terinspirasi dari program
text-editing seperti Expensive Typewriter dan TECO .Karena keduanya dilengkapi
dengan online & offline printer yang berdasarkan pada IBM electric typewriter
mechanis.
PDP-5
Tahun 1963 PDP 5, komputer mini komersial pertama PDP-5 merupakan inovasi yang
mengganti radial structure yang merupakan desain awal komputer dengan sebuah I/O
bus. Dengan mengijinkan peralatan peripheral untuk ditambahkan ─bukan hanya
preallocating space, wiring dan cable drivers─desain dari I/O bus mengurangi ongkos
dasar pada system dan menyederhanakan konfigurasi mesin.
PDP-8
Komputer DEC PDP-8 adalah minikomputer pertama yang dibuat tahun 1964 untuk
pengolahan data komersial. Tahun 1965 PDP 8 PDP-8 Specifications Word Length: 12
Bits Speed: 1.5 micro second cycle time Primary memory: 4K 12-bit word core memory
Secondary memory: 32K maximum Instruction set: 3-bit op-code, 1 indirect bit; 8 bits
alamat Input/Output: teletype (ASR-33) termasuk pembaca paper-tape dan punch
Power: 780 watts.
UNIVAC III
UNIVAC III, UNIVAC SS80, SS90 dan 1107, yang dirancang sebagai peningkatan
transistorized pengganti vacum tube pada komputer UNIVAC 1 dan UNIVAC II,
diluncurkan pada bulan Juni 1962. Ia dirancang agar kompatibel untuk semua data
format. Namun ukuran kata dan instruction setnya berbeda; kesulitan signifikan ini
disajikan sebagai keseluruhan program yang harus ditulis ulang, sehingga banyak
pelanggan beralih ke vendor yang berbeda daripada yang ada UNIVACs upgrade.
Sistem yang direkayasa untuk digunakan sebagai sekecil core memory , tapi ini
adalah item sangat mahal . Mereka menggunakan memori sistem yang mempunyai lebar
25 bit, dan dapat dikonfigurasi dengan kata-kata dari 8192 hingga 32768 kata dari
2.11
memori. Memori dibangun di tumpukan dari dari 29 planes of 4,096 cores: 25 untuk
data kata, 2 untuk "modulo-3 check" bit, dan 2 untuk spares. Setiap memori kabinet
terdiri hingga empat susun (16.384 kata).
UNIVAC III didukung pengformat data sebagai berikut:
· 25 bit signed binary numbers
· excess-3 binary coded decimal dengan 4 bits per digit, memungkinkan 6 digit
signed decimal numbers
· alphanumerics dengan 6 bits per character, memungkinkan 4 character signed
alphanumeric values
Gambar 2.5. UNIVAC III
2.3.3. Komputer generasi III: integrated circuit (1964 – 1970)
Walaupun transistor dalam banyak hal mengungguli vacum tube, namun transistor
menghasilkan panas yang cukup besar, yang dapat berpotensi merusak bagian-bagian
internal komputer. Kemudian masalah ini dapat diatasi sejak ditemukannya Batu kuarsa
atau quartz rock. Seorang insinyur di Texas Instrument, bernama Jack Kilby
mengembangkan sirkuit terintegrasi (IC : integrated circuit) di tahun 1958. IC dapat
mengkombinasikan tiga komponen elektronik dalam sebuah piringan silikon yang kecil
terbuat dari pasir kuarsa. IC dibuat pertama kali oleh Texas Istruments dan Fairchild
Semiconductor pada tahun 1959 yang hanya berisi enam transistor. Bisa kita
bandingkan bahwa prosesor saat ini yang kita gunakan telah memiliki jutaan, puluhan,
ratusan juta transistor, bahkan telah didesain prosesor dengan miliaran transistor.
2.12
Sebuah perkembangan yang luar biasa dalam masa kurang dari setengah abad.
Pada generasi ketiga inilah teknologi Integrated Circuit (IC) menjadi ciri utama
karena mulai digunakan pada sebuah perangkat komputer hingga generasi sekarang.
Komponen IC berbentuk hybrid atau solid (SLT) dan monolithyc (MST). SLT adalah
transistor dan diode diletakkan terpisah dalam satu tempat sedangkan MST adalah
elemen transistor, diode, dan resistor diletakkan bersama dalam satu chip. MST lebih
kecil tetapi mempunyai kemampuan lebih besar dibanding SLT.
Kemudian para ilmuwan berhasil memasukkan lebih banyak komponen-komponen
ke dalam suatu chip tunggal yang dinamakan semikonduktor. Sehingga menghasilkan
sebuah komputer yang semakin kecil karena komponen yang ada di dalamnya dapat
dipadatkan dalam chip. Kemajuan komputer generasi ketiga yang lain adalah
penggunaan sistem operasi atau dalam bahasa inggrisnya operating system, yaitu suatu
sistem yang memungkinkan mesin dapat menjalankan berbagai program yang berbeda
secara bersamaan dengan sebuah program utama yang mengawasi atau memonitor dan
mengkoordinasi memori mesin komputer.
Ciri-ciri komputer generasi ketiga adalah:
· Menggunakan IC, sehingga ukuran komputer jauh lebih kecil dibandingkan
komputer generasi sebelumnya. Selain itu kinerja komputer menjadi lebih cepat
dan tepat (Kecepatannya hampir 10.000 kali lebih cepat dari komputer generasi
pertama.
· Peningkatan dari sisi software. Sudah menggunakan sistem operasi., yang
memungkinkan Mesin untuk menjalankan berbagai program yang berbeda
secara serentak dengan sebuah program utama yang memonitor dan
mengkordinasi memori komputer( Multiprogrammingdan time sharing)
· Kapasitas memori lebih besar, dan dapat menyimpan ratusan ribu karakter
(sebelumnya hanya puluhan ribu).
· Menggunakan media penyimpanan luar disket magnetik (external disk) yang
sifat pengaksesan datanya secara acak (random access) dengan kapasitas besar
(jutaan karakter).
2.13
· Penggunaan listrik lebih hemat.
· Kemampuan melakukan multiprocessing dan multitasking.
· Telah menggunakan terminal visual display dan dapat mengeluarkan suara.
· Harganya semakin murah.
· Kemampuan melakukan komunikasi dengan komputer lain.
Contoh-contoh komputer generasi III
komputer-komputer yang termasuk dalam generasi ke III antara lain yaitu: IBM S/360,
UNIVAC 1108, UNIVAC 9000, Burroughts 5700, 6700, 7700, NCR Century, GE 600,
CDC 3000, 6000, dan 7000, PDP-8, dan PDP-11 (pabrik pembuatnya adalah Digital
Equipment Corporation). Berikut penjelasan singkat komputer-komputer yang berada
pada generasi III
IBM S/360
Ditemukan pada tahun 1964 dan merupakan komputer generasi ketiga yang pertama kali
digunakan untuk aplikasi bisnis dan teknik. Komputer IBM S/360 yang menggunakan
komponen IC yang terdiri dari ribuan transistor (LSI). Dinamakan IBM S/360 karena
mampu melakukan operasi satu lingkaran penuh (360 derajat) yang maksudnya mampu
melakukan proses yang dibutuhkan oleh aplikasi bisnis maupun teknik. Bahasa
Pemrograman yang digunakan adalah BASIC dan PASCAL.
Gambar 2.6. Komputer IBM S/360
UNIVAC 1108
2.14
Dikembangkan oleh Data General Corporation, komputer mini 16 bit pertama.
UNIVAC 1108 UNIVAC 1108 merupakan anggota kedua dari Sperry Rand's,
diperkenalkan pada tahun 1964 . Integrated Circuits menggantikan memori film tipis
yang pada UNIVAC 1107 digunakan untuk mendaftar penimpanan. Lebih kecil dan
lebih cepat dalam hal core, dibandingkan dengan 1107, yang digunakan untuk memori
utama.
Gambar 2.7. Komputer UNIVAC 1108
UNIVAC 9000
UNIVAC 9000 diperkenalkan pada pertengahan tahun 1960an untuk bersaing dengan
IBM 360 series. UNIVAC 9000 mengimplementasikan IBM 360 instruction set.
Gambar 2.8. Komputer UNIVAC 9000
2.3.4. Komputer generasi ke-empat (1975 – Sekarang)
Microprocessor merupakan ciri khas komputer generasi ke-empat yang merupakan
pemadatan ribuan IC kedalam sebuah Chip. Karena bentuk yang semakin kecil dan
kemampuan yang semakin meningkat dan harga yang ditawarkan juga semakin murah.
2.15
Microprocessor merupakan awal kelahiran komputer personal. Pada tahun 1971, Intel
Corp kemudian mengembangkan microprocessor pertama serie 4004 yang terdiri dari
23.000 transistor (penggunaan Large Scale Integration atau disingkat LSI, yaitu
teknologi yang dapat mengemas ribuan transistor dalam satu chip tunggal). Sekarang
kita memiliki teknologi yang dapat mengemas 100 juta transistor dalam satu chip
tunggal (teknologi VLSI dan ULSI, yaitu teknologi yang dapat mengemas jutaan
transistor dalam satu chip tunggal). Contoh : pentium, terdiri dari 3 juta transistor.
Ciri-ciri komputer generasi IV:
· Penggunaan Large Scale Integration (LSI) dan Very Large Scale Integration
(VLSI).
· Ukurannya kecil, dan kemampuan yang semakin meningkat dan harga yang
ditawarkan juga semakin murah.
· Dikembangkan komputer mikro dengan menggunakan microprocessor dan
semiconductor yang berbentuk chip untuk memori komputer
Contoh-contoh komputer generasi IV
Komputer-komputer yang termasuk pada Generasi ke-empat antara lain adalah :
IBM 370, Micro Altair (produksi Instrumentation and Telemetry System ). Cray
1( Komputer super pertama), ARCNET, Apole II (Personal Computer pertama), IBM
PC/XT, IBM PC/AT (Advance Technology), IBM PS/2, IBM PC/386, IBM PC/486,
Pentium II, AMD K6 3D, Athlon. Beberapa komputer generasi keempat secara singkat
di uraikan dibawah ini:
Apple I
The Apple I, juga dikenal sebagai Apple I, merupakan komputer pribadi (Personal
Computer) pertama yang memiliki motherboard rakitan, dan merupakan komputer yang
pertama dari Apple. Komputer ini dirancang dan dibangun oleh Steve Jobs dan Steve
Wozniak. Produk Apple pertama ini ditunjukkan ke publik pertama kali pada April
1976 di Homebrew Computer Club di Palo Alto, California dan mulai dijual pada Juli
2.16
1976 dengan harga $ 666.66. Apple I menggunakan mikroprosesor 6502, mengunakan
PROMS untuk menyimpan firmware, dengan RAM 8 KB.
Gambar 2.9. Komputer Apple I
Apple II-e
Berbeda halnya dengan Apple I yang masih menggunakan kayu sebagai casingnya,
Apple II-e telah melakukan up-grade berbeda dengan menggunakan casing dari bahan
metal. Gambar 2.10. Memperlihatkan komputer Aplle II. Apple II-e diluncurkan pada
April 1977, dan ditujukan untuk kebutuhan personal.
2.17
Gambar 2.10. Komputer Apple II
Apple II-e menggunakan prosessor 6502, 1.02 MHz, 8 bit, dengan RAM sebesar 64
kilobytes (dapat ditambah hingga 128 kB dengan menggunakan Extended 80 Columns
Card) dan chip ROM sebesar 32-kilobyte yang berisi BASIC dan software lainnya, dan
Menggunakan Operating Sistem CP/M 8 Bit (Control Program for Microprocessor).
Video resolution maksimum yang dapat didukungnya adalah 560 x 192.
Apple II ini telah mendukung Graphic, Bahasa BASIC, Visical (dengan Excel
sebagai jendelanya), dan dilengkapi dengan game Oregon Trail. Apple II ini juga
dilengkapi dengan twin floppy disk drive dan monitor. Selain itu ia juga memiliki fitur
keyboard yang terintegrasi, suara, plastik kasus, dan delapan internal slot ekspansi.
Komputer Apple II merupakan salah satu komputer PC sangat popular pada awal tahun
80-an.
IBM PC
Pada tahun 1981, IBM memperkenalkan penggunaan Personal Computer yang di kenal
dengan nam IBM PC, untuk penggunaan di rumah, kantor dan sekolah. IBM PC
dekstop menggunakan prosesor Intel 8088, 16-bit processor, 4.77 megahertz (MHz)--
tergolong maju pada masa itu, tetapi lambat untuk standard sekarang--Memori 64 KB,
dan menggunakan sistem operasi DOS (Disk Operating System dari microsoft) dan telah
mendukung Bahasa BASIC.
2.18
Gambar 2.11. IBM PC
Dikarenakan harga yang ditawarkan tidak jauh berbeda dengan komputer lainnya,
disamping teknologinya jauh lebih baik serta nama besar dari IBM sendiri, maka dalam
waktu yang sangat singkat komputer ini menjadi sangat popular. 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 kemudian melanjutkan evolusinya menuju ukuran yang lebih kecil dari
komputer yang berada diatas meja (desktop computer) menjadi komputer yang dapat
dimasukan kedalam tas (laptop) atau bahkan komputer yang dapat digenggam
(palmtop / PDA). Pada masa sekarang, kita mengenal perjalanan IBM compatible
dengan pemakaian CPU: IBM PC/486, Pentium, Pentium II, Pentium III, Pentium IV
dan seterusnya.
2.4. Perancangan Kinerja
Kinerja sebuah sistem komputer merupakan hasil proses dari seluruh komponen
komputer, yang melibatkan CPU, memori utama, memori sekunder, bus, peripheral.
Dari segi perkembangan program aplikasipun sangat menakjubkan. Aplikasi dekstop
yang hampir dimiliki semua sistem komputer saat ini meliputi :
• Pengolahan citra
• Pengenalan voice atau pembicaraan
• Video conference
• Mulitimedia
• 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 dikembangkan, diantaranya :
• Branch Prediction, teknik dimana prosesor memungkinkan mengamati terlebih
dahulu di dalam software dan melakukan prediksi percabangan atau kelompok
2.19
instruksi yang akan dieksekusi berikutnya.
• Data Flow Analysis, prosesor akan menganalisa instruksi – instruksi yang tidak
tergantung pada hasil atau data lainnya untuk membuat penjadwalan yang
optimum dalam eksekusi.
• Speculative 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 semisal memori. Hal ini menimbulkan masalah kesenjangan dan kurang
sinkronnya operasi antar komponen. Perhatikan laju perkembangan prosesor
dibandingkan memori utama seperti terlihat pada gambar 2.12. Organisasi dan arsitektur
komputer yang handal sangat diperlukan untuk mengatasi persoalan seperti ini.
Gambar 2.12. Grafik perbandingan kecepatan mikroprosesor dan memori
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
2.20
teknik cache atau pola buffer lainnya pada keping DRAM.
• Meningkatkan bandwidth interkoneksi prosesor dan memori dengan
penggunakan hierarki 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 dengan
memori. 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 komputer
sehingga menghasilkan kinerja komputer yang tinggi.
2.5. Evolusi Pentium dan PowerPC
Berikut ini akan dibahas secara singkat tentang evolusi Pentium dan PowerPC. Pentium
merupakan salah satu komputer yang dibangun dengan menggunakan rancangan CISC
( complex instruction set computers ). Sedangkan Power PC merupakan salah satu
contoh komputer yang dibangun dengan menggunakan rancangan RISC ( reduced
instruction set computers). Dimana masing-masing rancangan memiliki keunggulan
tersendiri.
2.5.1. Power PC
PowerPC merupakan kelompok komputer yang menerapkan teknologi RISC (reduced
instruction set computers). RISC, Rangkaian instruksi built-in pada processor yang
terdiri dari perintah-perintah yang lebih ringkas dibandingkan dengan CISC. RISC
memiliki keunggulan dalam hal kecepatannya sehingga banyak digunakan untuk
aplikasi-aplikasi yang memerlukan kalkulasi secara intensif. Konsep RISC pertama kali
dikembangkan oleh IBM pada era 1970-an. Komputer pertama yang menggunakan
RISC adalah komputer mini IBM 807 yang diperkenalkan pada tahun 1980. Dewasa ini,
RISC digunakan pada keluarga processor buatan Motorola (PowerPC) dan SUN
Microsystems ( Sparc, UltraSparc).
Proyek mini komputer 801 di IBM pada tahun 1975 mengawali banyak konsep
2.21
arsitektur yang digunakan dalam sistem RISC. 801 bersama dengan prosessor RISC I
Berkeley, meluncurkan gerakan RISC, namun 801 hanya merupakan prototipe yang
ditujukan untuk mengenalkan konsep disain. Keberhasilan memperkenalkan 801
menyebabkan IBM membangun produk workstation RISC komersial yaitu PC RT pada
tahun 1986, dengan mengadaptasi konsep arsitektural 801 kedalam kinerja yang
sebanding atau yang lebih baik. IBM RISC System/6000 merupakan mesin RISC
superscalar yang dipasarkan sebagai workstation berunjuk kerja tinggi, tidak lama
kemudian IBM mengkaitkan mesin ini sebagai arsitektur Power.
IBM kemudian menjalin kerjasama dengan Motorola, pembuat mikroprosessor seri
6800, dan Apple, yang menggunakan keping Motorola dalam komputer Macintoshnya
dan hasilnya adalah seri mesin yang mengimplementasikan arsitektur PowerPC yang
diturunkan dari arsitektur POWER dan merupakan sistem RISC superscalar. Komputer
pertama yang menggunakan konsep RISC ini adalah IBM PC/XT pada era 1980-an.
2.5.2. Perkembangan Power PC
· 601, adalah mesin 32 bit merupakan produksi masal arsitektur PowerPC untuk
lebih dikenal masyarakat.
· 603, merupakan komputer desktop dan komputer portabel. Kelompok ini sama
dengan seri 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
2.5.3. Pentium
Pentium merupakan kelompok komputer yang menggunakan rancangan CISC
(complex instruction set computers) dalam arsitekturnya. CISC, Rangkaian instruksi
built-in pada processor yang terdiri dari perintah-perintah yang kompleks.
Instruksi-instruksi yang tersedia memudahkan para programmer untuk mengembangkan
2.22
aplikasi untuk plattform CISC. Di lain pihak, banyaknya instruksi dalam CISC dapat
mengurangi kecepatannya. CISC merupakan kebalikan dari RISC, biasanya digunakan
pada keluarga processor untuk PC (Intel, AMD, Cyrix).
Pentium secara luas digunakan pada komputer yang diproduksi oleh Intel
Corporation. Pentium merupakan prosesor pertama dari Intel yang menggunakan
arsitektur CISC (complex instruction set computers). Walaupun Pentium merupakan
prosesor yang bersifat CISC, Pentium dapat bekerja seperti layaknya prosesor RISC.
Pentium dengan cepat menggantikan mikroprosesor 486 sebagai prosesor yang
digunakan dalam pembuatan personal computer (PC). Pentium berisi jutaan transistor di
dalamnya.
2.5.4. Perkembangan pentium (prosesor Intel)
Pentium merupakan produk Intel yang mampu mendominasi pasaran prosesor hingga
saat ini. Generasi demi generasi diluncurkan ke pasaran dengan kenaikan unjuk kerja
yang menakjubkan dalam memenuhi kebutuhan konsumennya. Berikut evolusi prosesor
keluaran Intel dari prosesor sederhana sampai prosesor keluaran saat ini:
· 1971: 4004 Microprocessor Pada tahun 1971 munculah microprocessor pertama
Intel , microprocessor 4004 ini digunakan pada mesin kalkulator Busicom.
Dengan penemuan ini maka terbukalah jalan untuk memasukkan kecerdasan
buatan pada benda mati.
· 1972: 8008 Microprocessor Pada tahun 1972 munculah microprocessor 8008
yang berkekuatan 2 kali lipat dari pendahulunya yaitu 4004.
• 1974: 8080 Microprocessor Menjadi otak dari sebuah komputer yang bernama
Altair, pada saat itu terjual sekitar sepuluh ribu dalam 1 bulan.
• 1978: 8086-8088 Microprocessor Sebuah penjualan penting dalam divisi
komputer terjadi pada produk untuk komputer pribadi buatan IBM yang
memakai prosesor 8088 yang berhasil mendongkrak nama intel.
• 1982: 286 Microprocessor 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.
• 1985: Intel386™ Microprocessor Intel 386 adalah sebuah prosesor yang
2.23
memiliki 275.000 transistor yang tertanam diprosessor tersebut yang jika
dibandingkan dengan 4004 memiliki 100 kali lipat lebih banyak dibandingkan
dengan 4004.
• 1989: Intel 486 & trade; DX CPU Microprocessor Processor yang pertama kali
memudahkan berbagai aplikasi yang tadinya harus mengetikkan
command-command menjadi hanya sebuah klik saja, dan mempunyai fungsi
komplek matematika sehingga memperkecil beban kerja pada processor.
• 1993: Intel® Pentium® Processor. Processor generasi baru yang mampu
menangani berbagai jenis data seperti suara, bunyi, tulisan tangan, dan foto.
• 1995: Intel® Pentium® Pro Processor. Processor yang dirancang untuk
digunakan pada aplikasi server dan workstation, yang dibuat untuk memproses
data secara cepat, processor ini mempunyai 5,5 jt transistor yang tertanam.
• 1997: Intel® Pentium® II Processor. Processor Pentium II merupakan
processor yang menggabungkan Intel MMX yang dirancang secara khusus untuk
mengolah data video, audio, dan grafik secara efisien. Terdapat 7.5 juta
transistor terintegrasi di dalamnya sehingga dengan processor ini pengguna PC
dapat mengolah berbagai data dan menggunakan internet dengan lebih baik.
• 1998: Intel® Pentium II Xeon® Processor. Processor yang dibuat untuk
kebutuhan pada aplikasi server. Intel saat itu ingin memenuhi strateginya yang
ingin memberikan sebuah processor unik untuk sebuah pasar tertentu.
• 1999: Intel® Celeron® Processor. Processor Intel Celeron merupakan
processor yang dikeluarkan sebagai processor yang ditujukan untuk pengguna
yangtidak terlalu membutuhkan kinerja processor yang lebih cepat bagi
pengguna yang ingin membangun sebuah system computer dengan budget
(harga) yang tidak terlalu besar.
• Processor Intel Celeron ini memiliki bentuk dan formfactor yang sama dengan
processor Intel jenis Pentium, tetapi hanya dengan instruksi-instruksi yang lebih
sedikit, L2 cachenya lebih kecil, kecepatan (clock speed) yang lebih lambat, dan
harga yang lebih murah daripada processor Intel jenis Pentium. Dengan
keluarnya processor Celeron ini maka Intel kembali memberikan sebuah
processor untuk sebuah pasaran tertentu.
2.24
• 1999: Intel® Pentium® III Processor. Processor Pentium III merupakan
processor yang diberi tambahan 70 instruksi baru yang secara dramatis
memperkaya kemampuan pencitraan tingkat tinggi, tiga dimensi, audio
streaming, dan aplikasi-aplikasi video serta pengenalan suara.
• 1999: Intel® Pentium® III Xeon® Processor. Intel kembali merambah
pasaran server dan workstation dengan mengeluarkan seri Xeon tetapi jenis
Pentium III yang mempunyai 70 perintah SIMD. Keunggulan processor ini
adalah ia dapat mempercepat pengolahan informasi dari system bus ke processor
, yang juga mendongkrak performa secara signifikan. Processor ini juga
dirancang untuk dipadukan dengan processor lain yang sejenis.
• 2000: Intel® Pentium® 4 Processor.Processor Pentium IV merupakan produk
Intel yang kecepatan prosesnya mampu menembus kecepatan hingga 3.06 GHz.
Pertama kali keluar processor ini berkecepatan 1.5GHz dengan formafactor pin
423, setelah itu intel merubah formfactor processor Intel Pentium 4 menjadi pin
478 yang dimulai dari processor Intel Pentium 4 berkecepatan 1.3 GHz sampai
yang terbaru yang saat ini mampu menembus kecepatannya hingga 3.4 GHz.
• 2001: Intel® Xeon® Processor. Processor Intel Pentium 4 Xeon merupakan
processor Intel Pentium 4 yang ditujukan khusus untuk berperan sebagai
computer server. Processor ini memiliki jumlah pin lebih banyak dari processor
Intel Pentium 4 serta dengan memory L2 cache yang lebih besar pula.
• 2001: Intel® Itanium® Processor. Itanium adalah processor pertama berbasis
64 bit yang ditujukan bagi pemakain pada server dan workstation serta pemakai
tertentu. Processor ini sudah dibuat dengan struktur yang benar-benar berbeda
dari sebelumnya yang didasarkan pada desain dan teknologi Intel’s
Explicitly Parallel Instruction Computing ( EPIC ).
• 2002: Intel® Itanium® 2 Processor. Itanium 2 adalah generasi kedua dari
keluarga Itanium.
• 2003: Intel® Pentium® M Processor. Chipset 855, dan Intel®
PRO/WIRELESS 2100 adalah komponen dari Intel® Centrino™. Intel
Centrino dibuat untuk memenuhi kebutuhan pasar akan keberadaan sebuah
komputer yang mudah dibawa kemana-mana.
2.25
• 2004: Intel Pentium M 735/745/755 processors. Dilengkapi dengan chipset
855 dengan fitur baru 2Mb L2 Cache 400MHz system bus dan kecocokan
dengan soket processor dengan seri-seri Pentium M sebelumnya.
• 2004: Intel E7520/E7320 Chipsets. 7320/7520 dapat digunakan untuk dual
processor dengan konfigurasi 800MHz FSB, DDR2 400 memory, and PCI
Express peripheral interfaces. 2005: Intel Pentium 4 Extreme Edition 3.73GHz
Sebuah processor yang ditujukan untuk pasar pengguna komputer yang
menginginkan sesuatu yang lebih dari komputernya, processor ini menggunakan
konfigurasi 3.73GHz frequency, 1.066GHz FSB, EM64T, 2MB L2 cache, dan
HyperThreading.
• 2005: Intel Pentium D 820/830/840. Processor berbasis 64 bit dan disebut dual
core karena menggunakan 2 buah inti, dengan konfigurasi 1MB L2 cache pada
tiap core, 800MHz FSB, dan bisa beroperasi pada frekuensi 2.8GHz, 3.0GHz,
dan 3.2GHz. Pada processor jenis ini juga disertakan dukungan HyperThreading.
• 2006: Intel Core 2 Quad Q6600. Processor untuk type desktop dan digunakan
pada orang yang ingin kekuatan lebih dari komputer yang ia miliki memiliki 2
buah core dengan konfigurasi 2.4GHz dengan 8MB L2 cache (sampai dengan
4MB yang dapat diakses tiap core ), 1.06GHz Front-side bus, dan thermal design
power ( TDP ).
• 2006: Intel Quad-core Xeon X3210/X3220. Processor yang digunakan untuk
tipe server dan memiliki 2 buah core dengan masing-masing memiliki
konfigurasi 2.13 dan 2.4GHz, berturut-turut , dengan 8MB L2 cache ( dapat
mencapai 4MB yang diakses untuk tiap core ), 1.06GHz Front-side bus, dan
thermal design power (TDP).
2.5.5. Tipe data pada Pentium dan PowerPC
Tipe data pada PowerPC adalah : 8 bit byte, 16 halfword, 32 bit word, dan 64 bit
doubleword. Sedangkan tipe data pada Pentium adalah: 8 bit Byte, 16 bit word, 32 bit
double word, 64 bit quad word, Addressing menggunakan 8 bit unit, 32 bit double word
dibaca pada addres yangg habis dibagi dengan 4.
Beberapa instruksi mengharuskan agar operand memori dijajarkan (aligned) pada
2.26
batas 32-bit, walaupun secara umum tidak terlalu diperlukan. Salah satu ciri PowerPC
yang menarik adalah dapat menggunakan cara little-endian maupun big-endian dengan
kata lain, byte yang paling kurang signifikan disimpan dalam alamat terendah atau
tertinggi. Konsep ke-endianan pertama kali dibahas dalam literature Cohen [COHE8].
Pada byte ke-endian-an harus melakukan pengurutan nilai-nilai skalar multibyte.
Konsep ini terjadi apabila terdapat kebutuhan untuk memperlakukan entitas
multiple-byte sebagai butir data tunggal, walaupun entitas ini terdiri dari unit-unit yang
dapat dialamati yang lebih kecil. Beberapa mesin seperti intel 80x86, pentium, dan
VAX, merupakan mesin-mesin little endian, sedangkan mesin-mesin seperti IBM S/370,
Motorola 680x0, dan sebagian besar mesin-mesin RISC merupakn mesin-mesin
big-endian. Sifat ke- endian-an tidak akan melampaui unit data. Dalam sembarang
mesin, aggregate seperti file, struktur data, dan array terdiri dari beberapa unit data,
yang masing- masing memakai ke-endian-an.
Jadi konversi blok memori dari suatu jenis ke- endian-an kejenis lainnya
memerlukan pemahaman struktur data. Tidak terdapat konsensus umum tentang
ke-endianan yang terbaik. PowerPC sendiri adalah jenis prosesor yang bi-endian, yang
mendukung baik mode big-endian maupun litlle-endian. Arsitektur bi-endian
memungkinkan pembuat perangkat lunak untuk memilih mode yang mana saja ketika
harus memindahkan sistem operasi dan aplikasi dari suatu mesin ke mesin lainnya.
Byte, halfword, word, doubleword merupakan jenis data umum. Prosesor
mengiterpretasikan isi item data tertentu tergantung pada instruksi.
Prosesor fixed point mengenal jenis data berikut : Unsigned Byte dapat digunakan
bagi operasi logika atau aritmetika integer. Data ini dimuat dari memori ke register
umum dengan zero-extending dsebelah kiri keukuran penuh register.
Rangkuman
1. Sejarah singkat komputer dimulai dari Tabung Vakum, Transistor, IC dan VLSI.
2. Kinerja sebuah sistem komputer merupakan hasil proses dari seluruh komponen
komputer, yang melibatkan CPU, memori utama, memori sekunder, bus, peripheral.
3. Pentium Intel mampu mendominasi pasaran dan secara teknologi menggunakan
2.27
rancangan CISC (complex instruction set computers) dalam arsitekturnya.
4. PowerPC merupakan kelompok komputer yang menerapkan teknologi RISC
(reduced instruction set computers).
Soal Latihan
1. Jelaskan struktur detail dari komputer IAS?
2. Jelaskan metode untuk mengatasi perbedaan perkembangan antara Processor
dengan komponen komputer lainnya?
3. Jelaskan perbedaan utama teknologi CISC dan RIS?
2.28
Pengantar orkom
BAB 1
PENGANTAR ORGANISASI KOMPUTER
1.1. Pendahuluan
Komputer adalah mesin penghitung elektronik yang cepat dan dapat menerima
informasi input digital, kemudian memprosesnya sesuai dengan program yang
tersimpan di memorinya, dan menghasilkan output berupa informasi. Komputer terdiri
dari beberapa komponen utama seperti Prosesor atau sering disebut juga dengan CPU,
Unit memori, unit I/O, dan sistem bus. Setiap komponen memiliki fungsi
masing-masing dan saling bekerja sama satu dengan lainnya untuk menyelesaikan suatu
pekerjaan.
Pada bab I ini akan dibahas mengenai struktur dan fungsi komputer, fungsi
masing-masing komponen utama dalam suatu komputer, dan hubungan antara
komponen yang satu dengan komponen yang lainnya.
1.2. Tujuan Khusus:
Setelah selesai mempelajari bab ini, diharapkan Mahasiswa dapat :
• Menjelaskan tentang struktur dan fungsi komputer
• Menjelaskan tentang fungsi masing-masing komponen utama suatu komputer
dan hubungan komponen yang satu dengan komponen yang lainnya.
• Menjelaskan tentang organisasi komputer dan perbedaan yang mendasar antara
organisasi komputer dengan arsitektur komputer.
• Menjelaskan konsep dasar operasi komputer
1.3. Sistem Komputer
Komputer berasal dari bahasa latin computare yang mengandung arti menghitung.
Karena luasnya bidang garapan ilmu komputer, para pakar dan peneliti sedikit berbeda
dalam mendefinisikan termininologi komputer. Berikut ini beberapa definis komputer:
• Menurut Hamacher[1], komputer adalah mesin penghitung elektronik yang
1.1
cepat dan dapat menerima informasi input digital, kemudian memprosesnya
sesuai dengan program yang tersimpan di memorinya, dan menghasilkan output
berupa informasi.
• Menurut Blissmer[2], komputer adalah suatu alat elektonik yang mampu
melakukan beberapa tugas sebagai berikut:
- Menerima input
- Memproses input tadi sesuai dengan programnya
- Menyimpan perintah-perintah dan hasil dari pengolahan
- Menyediakan output dalam bentuk informasi
• Sedangan Fuori[3] berpendapat bahwa, komputer adalah suatu pemroses data
yang dapat melakukan perhitungan besar secara cepat, termasuk perhitungan
aritmetika dan operasi logika, tanpa campur tangan dari manusia.
1.4. Penggolongan Komputer
Komputer dapat dibedakan berdasarkan: data yang diolahnya, penggunaannya,
kapasitas/ukurannya, dan berdasarkan teknologi hardware yang digunakannya.
Berdasarkan data yang diolahnya, komputer dapat digolongkan atas :
• Komputer Analog
• Komputer Digital
• Komputer Hybrid.
Sedangkan berdasarkan penggunaanya, komputer dapat digolongkan atas :
• Komputer Untuk fungsi khusus (Special Purpose Computer), atau untuk satu
fungsi (single purpose). Contohnya seperti peralatan embedded system.
• Komputer Untuk fungsi umum (General Purpose Computer) atau untuk banyak
fungsi (multi purpose). Contohnya seperti PC dan Laptop.
Berdasarkan kapasitasnya/ukurannya, komputer dapat digolongkan atas:
• Komputer Mikro (Micro Computer)
• Komputer Mini (Mini Computer)
• Komputer Kecil (Small Computer)
• Komputer Menengah (Medium Computer)
1.2
• Komputer Besar (Large Computer)
• Komputer Super (Super Computer) .
Berdasarkan Teknologi hardware yang digunakkannya, komputer dapat dibedakan atas:
• Komputer Generasi Pertama (1946-1959)
• Komputer Generasi Kedua (1959-1964)
• Komputer Generasi Ketiga (1964-1970)
• Komputer Generasi Keempat (1979-sekarang)
• Komputer Generasi Kelima (sekarang dan masa yang akan datang).
1.5. Organisasi Komputer
Organisasi komputer adalah bagian yang terkait erat dengan unit-unit operasional dan
interkoneksi antar komponen penyusun sistem komputer dalam merealisasikan aspek
arsitekturalnya. Contoh aspek organisasional adalah teknologi hardware, perangkat
antarmuka, teknologi memori, sistem memori, dan sinyal-sinyal kontrol. Sebagai contoh
apakah instruksi pengalamatan tersebut akan diimplementasikan secara langsung
ataukah melalui mekanisme cache adalah kajian organisasional. Gambar 1.1
memperlihatkan contoh suatu organisasi dari komputer yang sederhana dengan satu
CPU dan dua perangkat I/O.
Gambar 1.1 Organisasi komputer dengan satu CPU dan dua peralatan I/O
1.3
1.6. Perbedaan antara Orkom dan Arkom
Dalam menjelaskan sistem komputer, sering diperlukan pembedaan antara arsitektur
komputer dengan organisasi komputer. Walaupun sulit untuk mendapatkan definisi yang
tepat bagi kedua istilah ini, terdapat sebutah konsensus tentang bidang-bidang yang
dicakup oleh masing-masing istilah tersebut ( misalnya, lihat [VRAN80], [SIEW82],
dan [BELL78a] ).
Organisasi komputer adalah bagian yang terkait erat dengan unit-unit operasional
dan interkoneksi antar komponen penyusun sistem komputer dalam merealisasikan
aspek arsitekturalnya. Contoh aspek organisasional adalah teknologi hardware,
perangkat antarmuka, teknologi memori, sistem memori, dan sinyal-sinyal kontrol.
Sedangkan Arsitektur Komputer (Arkom) lebih cenderung pada kajian atribut-atribut
sistem komputer yang terkait dengan seorang programer. Contohnya, set instruksi,
aritmetika yang digunakan, teknik pengalamatan, mekanisme I/O.
Sebagai contoh apakah suatu komputer perlu memiliki instruksi pengalamatan pada
memori merupakan masalah rancangan arsitektural. Apakah instruksi pengalamatan
tersebut akan diimplementasikan secara langsung ataukah melalui mekanisme cache
adalah kajian organisasional. Atau apakah suatu komputer perlu memiliki instruksi
perkalian merupakan masalah rancangan arsitektural. Apakah instruksi tersebut akan
diimplementasikan oleh unit perkalian khusus atau oleh sebuah mekanisme yang
memakai pengulangan unit penambah merupakan masalah organisasional. Keputusan
organisasional dapat didasarkan pada frekuensi penggunaan instruksi perkalian,
kecepatan relatif dua buah pendekatan, dan harga serta ukuran fisik unit perkalian
tersebut.
Secara historis, dan masih tetap berlangsung hingga saat ini, perbedaan antara
arsitektur dan organisasi merupakan hal yang penting. Banyak pabrik komputer
menawarkan sekelompok model komputer, yang semuanya memiliki arsitektur yang
sama namun berbeda dalam segi organisasinya. Sebagai akibatnya, model-model yang
berbeda akan mempunyai harga dan karakteristik untuk kerja yang berbeda. Selain itu,
suatu arsitektur dapat bertahan selama bertahun-tahun namun organisasinya dapat
berubah sesuai dengan perkembangan teknologi. Contoh penting dari kedua fenomena
ini adalah arsitektur IBM system/370. Arsitektur ini diperkenalkan untuk pertama
1.4
kalinya pada tahun 1970 dan meliputi sejumlah model. Pengguna yang memiliki
kebutuhan yang sederhana dapat membeli sebuah model yang murah dan lambat, bila
kemudian kebutuhannya meningkat, maka model tersebut dapat di-upgrade menjadi
model yang lebih mahal dan lebih cepat tanpa perlu mengganti software sebelumnya
yang telah terlanjur dipakai.
Dalam beberapa tahun, IBM telah membuat beberapa model baru yang
menggunakan teknologi yang telah ditingkatkan untuk mengganti model lama. Model
baru ini menawarkan kecepatan yang lebih baik, harga yang lebih murah, atau keduanya
kepada pelanggan. Model baru ini mempertahankan arsitektur yang sama sehingga
modal pelanggan yang telah ditanamkan untuk software dapat dilindungi. Arsitektur
system/370 dengan sedikit penyempurnaan dapat bertahan hingga saat ini dan
mempertahankan dirinya sebagai produk berbendera IBM.
Di dalam kelas sistem yang disebut mikrokomputer, hubungan antara rancangan
organisaional dan arsitekrural sangat dekat. Perubahan teknologi tidak hanya
berpengaruh pada organisasi namun juga pada hasil yang terjadi pada arsitekrural yang
lebih baik dan lebih kaya. Umumnnya, terdapat sedikit persyaratan bagi kompatibilitas
antara generasi yang satu ke generasi lainnya pada mesin-mesin kecil itu. Dengan
demikian, terdapat pengaruh yang lebih kuat antara keputusan rancangan organisasional
dan arsitekrural. Sebuah contoh yang menarik tentang masalah ini adalah reduced
instruction set computer (RISC).
1.7. Struktur dan Fungsi Komputer
Struktur merupakan cara komponen-komponen saling terkait. Sedangkan Fungsi
merupakan operasi masing-masing komponen sebagai bagian dari struktur. Untuk lebih
detail tentang struktur dan fungsi komputer dapat dilihat dari penjelasan berikut ini.
1.7.1. Struktur Komputer
Komputer adalah sebuah sistem yang berinteraksi dengan cara tertentu dengan dunia
luar. Interaksi dengan dunia luar dilakukan melalui perangkat peripheral dan saluran
komunikasi. Struktur merupakan cara komponen-komponen saling terkait. Suatu sistem
komputer terdiri atas empat komponen utama yaitu:
1.5
• Prosesor atau Central Processing Unit (CPU), berfungsi sebagai pengontrol
operasi komputer dan pusat pengolahan fungsi-fungsi komputer. Kesepakatan,
CPU cukup disebut sebagai processor (prosesor) saja.
• Unit memori , berfungsi sebagai penyimpan data.
• Perangkat I/O, berfungsi memindahkan data ke dan dari lingkungan luar atau
perangkat lainnya.
• System Interkoneksi, yang menghubungkan berbagai komponen pada sistem
komputer seperti CPU, memori utama dan I/O.
Struktur komputer dan blok diagram komputer yang memperlihatkan
komponen-komponen utama dari sistem komputer diperlihatkan pada Gambar 1.2. dan
Gambar 1.3.
Gambar 1.2. Struktur dari komputer personal atau PC
Gambar 1.3. Blok diagram sederhana dari system komputer
1.6
1.7.2. Fungsi Komputer
Fungsi merupakan operasi masing-masing komponen sebagai bagian dari struktur. Pada
dasarnya fungsi komputer adalah :
1. Fungsi operasi pengolah data (Data processing)
2. Fungsi operasi penyimpanan data (Data storage)
3. Fungsi operasi pemindahan data ( Data movement)
4. Fungsi operasi kontrol (Control)
Gambar 1.4. Fungsi Komputer
Gambar 1.4. menjelaskan fungsi-fungsi dasar dimana sebuah komputer dapat dibentuk.
Komputer harus dapat memproses data. Jenis data dapat bervariasi sekali, dan range
kebutuhan pengolahnnyapun sangat luas sekali. Namun nanti kita akan mengetahui
bahwa hanya terdapat beberapa metode atau jenis penting daripada pengolahan data.
Disamping itu sangatlah penting penting bahwa komputer harus dapat menyimpan
data. Walaupun komputer hanya memproses data untuk keperluan dalam waktu yang
pendek (misalnya, data masuk dan diproses, dan hasilnya akan segera dikirimkan),
komputer harus dapat menyimpan secara sementara sedikitnya potongan data yang
sendang dikerjakan oleh komputer pada suatu saat. Jadi, sedikitnya terdapat fungsi
penyimpan data dalam selang waktu pendek. File-file data disimpan di dalam komputer
untuk dapat dicari dan diperbaharui.
Komputer harus dapat memindahkan data antara dirinya dengan dunia luar.
Lingkungan pengoperasian komputer terdiri dari perangkat yang melayani sumber data
atau tempat tujuan data. Ketika data diterima dari atau dikirimkan ke sebuah perangkat
yang terhubung langsung dengan komputer, maka proses itu dikenal sebagai
input-output (I/O), dan perangkat tersebut dikenal sebagai peripheral. Pada saat data
dipindahkan ke jarak yang cukup jauh, atau dari remote device, proses tersebut dikenal
1.7
sebagai komunikasi data.
Terakhir, harus terdapat kontrol bagi ketiga fungsi ini. Akhirnya, kontrol ini dilatih
oleh individual yang menyediakan komputer dengan instruksi-instruksi. Di dalam
sistem komputer, sebuah unit kontrol mengatur sumber daya komputer dan
mengendalikan unjuk kerja bagian-bagian fungsional dalam memberikan respons
terhadap instruksi-instruksi tersebut.
(a)
(b)
(c)
(d)
Gambar 1.5. Operasi-Operasi Komputer
1.8
Gambar 1.5. (a), (b), (c) dan (d) memperlihatkan operasi-operasi yang berkaitan
dengan fungsi-fungsi komputer yang telah disebutkan diatas. Dimana Gambar (a)
memperlihatkan fungsi pemindahan data dari keyboard ke layar monitor. Gambar (b)
memperlihatkan fungsi penyimpanan data (proses download dari internet), dan Gambar
bagian (c) dan (d) merupakan pengolahan data (updating dan cetak).
Rangkuman
1. Komputer adalah sebuah mesin elektronik yang secara cepat menerima informasi
masukan digital dan mengolah informasi tersebut menurut seperangkat instruksi
yang tersimpan dalam komputer dan menghasilkan keluaran informasi yang
dihasilkan setelah diolah.
2. Organisasi Komputer adalah bagian yang terkait erat dengan unit–unit operasional
dan interkoneksi antar komponen penyusun sistem komputer dalam merealisasikan
aspek arsitekturalnya.
3. Arsitektur Komputer lebih cenderung pada kajian atribut–atribut sistem komputer
yang terkait dengan seorang programmer. Struktur internal komputer meliputi:
Central Processing Unit (CPU), Memori Utama, I/O, Sistem Interkoneksi.
4. Struktur internal CPU meliputi: Control Unit, Aritmetic And Logic Unit (ALU),
Register, CPU Interkoneksi.
5. Fungsi dasar sistem komputer adalah Fungsi Operasi Pengolahan Data, Penyimpanan
Data, Fungsi Operasi Pemindahan Data, Fungsi Operasi Kontrol.
Soal-Soal
1. Jelaskan perbedaan utama Organisasi Komputer dan Arisitektur Komputer? Beri
Contohnya.
2. Gambarkan Struktur Top Level komputer dan jelaskan masing-masing fungsi?
3. Gambarkan Struktur Central Processing Unit dan jelaskan masing-masing fungsi?
4. Gambarkan operasi-operasi komputer dan jelaskan masing-masing fungsi?
1.9
PENGANTAR ORGANISASI KOMPUTER
1.1. Pendahuluan
Komputer adalah mesin penghitung elektronik yang cepat dan dapat menerima
informasi input digital, kemudian memprosesnya sesuai dengan program yang
tersimpan di memorinya, dan menghasilkan output berupa informasi. Komputer terdiri
dari beberapa komponen utama seperti Prosesor atau sering disebut juga dengan CPU,
Unit memori, unit I/O, dan sistem bus. Setiap komponen memiliki fungsi
masing-masing dan saling bekerja sama satu dengan lainnya untuk menyelesaikan suatu
pekerjaan.
Pada bab I ini akan dibahas mengenai struktur dan fungsi komputer, fungsi
masing-masing komponen utama dalam suatu komputer, dan hubungan antara
komponen yang satu dengan komponen yang lainnya.
1.2. Tujuan Khusus:
Setelah selesai mempelajari bab ini, diharapkan Mahasiswa dapat :
• Menjelaskan tentang struktur dan fungsi komputer
• Menjelaskan tentang fungsi masing-masing komponen utama suatu komputer
dan hubungan komponen yang satu dengan komponen yang lainnya.
• Menjelaskan tentang organisasi komputer dan perbedaan yang mendasar antara
organisasi komputer dengan arsitektur komputer.
• Menjelaskan konsep dasar operasi komputer
1.3. Sistem Komputer
Komputer berasal dari bahasa latin computare yang mengandung arti menghitung.
Karena luasnya bidang garapan ilmu komputer, para pakar dan peneliti sedikit berbeda
dalam mendefinisikan termininologi komputer. Berikut ini beberapa definis komputer:
• Menurut Hamacher[1], komputer adalah mesin penghitung elektronik yang
1.1
cepat dan dapat menerima informasi input digital, kemudian memprosesnya
sesuai dengan program yang tersimpan di memorinya, dan menghasilkan output
berupa informasi.
• Menurut Blissmer[2], komputer adalah suatu alat elektonik yang mampu
melakukan beberapa tugas sebagai berikut:
- Menerima input
- Memproses input tadi sesuai dengan programnya
- Menyimpan perintah-perintah dan hasil dari pengolahan
- Menyediakan output dalam bentuk informasi
• Sedangan Fuori[3] berpendapat bahwa, komputer adalah suatu pemroses data
yang dapat melakukan perhitungan besar secara cepat, termasuk perhitungan
aritmetika dan operasi logika, tanpa campur tangan dari manusia.
1.4. Penggolongan Komputer
Komputer dapat dibedakan berdasarkan: data yang diolahnya, penggunaannya,
kapasitas/ukurannya, dan berdasarkan teknologi hardware yang digunakannya.
Berdasarkan data yang diolahnya, komputer dapat digolongkan atas :
• Komputer Analog
• Komputer Digital
• Komputer Hybrid.
Sedangkan berdasarkan penggunaanya, komputer dapat digolongkan atas :
• Komputer Untuk fungsi khusus (Special Purpose Computer), atau untuk satu
fungsi (single purpose). Contohnya seperti peralatan embedded system.
• Komputer Untuk fungsi umum (General Purpose Computer) atau untuk banyak
fungsi (multi purpose). Contohnya seperti PC dan Laptop.
Berdasarkan kapasitasnya/ukurannya, komputer dapat digolongkan atas:
• Komputer Mikro (Micro Computer)
• Komputer Mini (Mini Computer)
• Komputer Kecil (Small Computer)
• Komputer Menengah (Medium Computer)
1.2
• Komputer Besar (Large Computer)
• Komputer Super (Super Computer) .
Berdasarkan Teknologi hardware yang digunakkannya, komputer dapat dibedakan atas:
• Komputer Generasi Pertama (1946-1959)
• Komputer Generasi Kedua (1959-1964)
• Komputer Generasi Ketiga (1964-1970)
• Komputer Generasi Keempat (1979-sekarang)
• Komputer Generasi Kelima (sekarang dan masa yang akan datang).
1.5. Organisasi Komputer
Organisasi komputer adalah bagian yang terkait erat dengan unit-unit operasional dan
interkoneksi antar komponen penyusun sistem komputer dalam merealisasikan aspek
arsitekturalnya. Contoh aspek organisasional adalah teknologi hardware, perangkat
antarmuka, teknologi memori, sistem memori, dan sinyal-sinyal kontrol. Sebagai contoh
apakah instruksi pengalamatan tersebut akan diimplementasikan secara langsung
ataukah melalui mekanisme cache adalah kajian organisasional. Gambar 1.1
memperlihatkan contoh suatu organisasi dari komputer yang sederhana dengan satu
CPU dan dua perangkat I/O.
Gambar 1.1 Organisasi komputer dengan satu CPU dan dua peralatan I/O
1.3
1.6. Perbedaan antara Orkom dan Arkom
Dalam menjelaskan sistem komputer, sering diperlukan pembedaan antara arsitektur
komputer dengan organisasi komputer. Walaupun sulit untuk mendapatkan definisi yang
tepat bagi kedua istilah ini, terdapat sebutah konsensus tentang bidang-bidang yang
dicakup oleh masing-masing istilah tersebut ( misalnya, lihat [VRAN80], [SIEW82],
dan [BELL78a] ).
Organisasi komputer adalah bagian yang terkait erat dengan unit-unit operasional
dan interkoneksi antar komponen penyusun sistem komputer dalam merealisasikan
aspek arsitekturalnya. Contoh aspek organisasional adalah teknologi hardware,
perangkat antarmuka, teknologi memori, sistem memori, dan sinyal-sinyal kontrol.
Sedangkan Arsitektur Komputer (Arkom) lebih cenderung pada kajian atribut-atribut
sistem komputer yang terkait dengan seorang programer. Contohnya, set instruksi,
aritmetika yang digunakan, teknik pengalamatan, mekanisme I/O.
Sebagai contoh apakah suatu komputer perlu memiliki instruksi pengalamatan pada
memori merupakan masalah rancangan arsitektural. Apakah instruksi pengalamatan
tersebut akan diimplementasikan secara langsung ataukah melalui mekanisme cache
adalah kajian organisasional. Atau apakah suatu komputer perlu memiliki instruksi
perkalian merupakan masalah rancangan arsitektural. Apakah instruksi tersebut akan
diimplementasikan oleh unit perkalian khusus atau oleh sebuah mekanisme yang
memakai pengulangan unit penambah merupakan masalah organisasional. Keputusan
organisasional dapat didasarkan pada frekuensi penggunaan instruksi perkalian,
kecepatan relatif dua buah pendekatan, dan harga serta ukuran fisik unit perkalian
tersebut.
Secara historis, dan masih tetap berlangsung hingga saat ini, perbedaan antara
arsitektur dan organisasi merupakan hal yang penting. Banyak pabrik komputer
menawarkan sekelompok model komputer, yang semuanya memiliki arsitektur yang
sama namun berbeda dalam segi organisasinya. Sebagai akibatnya, model-model yang
berbeda akan mempunyai harga dan karakteristik untuk kerja yang berbeda. Selain itu,
suatu arsitektur dapat bertahan selama bertahun-tahun namun organisasinya dapat
berubah sesuai dengan perkembangan teknologi. Contoh penting dari kedua fenomena
ini adalah arsitektur IBM system/370. Arsitektur ini diperkenalkan untuk pertama
1.4
kalinya pada tahun 1970 dan meliputi sejumlah model. Pengguna yang memiliki
kebutuhan yang sederhana dapat membeli sebuah model yang murah dan lambat, bila
kemudian kebutuhannya meningkat, maka model tersebut dapat di-upgrade menjadi
model yang lebih mahal dan lebih cepat tanpa perlu mengganti software sebelumnya
yang telah terlanjur dipakai.
Dalam beberapa tahun, IBM telah membuat beberapa model baru yang
menggunakan teknologi yang telah ditingkatkan untuk mengganti model lama. Model
baru ini menawarkan kecepatan yang lebih baik, harga yang lebih murah, atau keduanya
kepada pelanggan. Model baru ini mempertahankan arsitektur yang sama sehingga
modal pelanggan yang telah ditanamkan untuk software dapat dilindungi. Arsitektur
system/370 dengan sedikit penyempurnaan dapat bertahan hingga saat ini dan
mempertahankan dirinya sebagai produk berbendera IBM.
Di dalam kelas sistem yang disebut mikrokomputer, hubungan antara rancangan
organisaional dan arsitekrural sangat dekat. Perubahan teknologi tidak hanya
berpengaruh pada organisasi namun juga pada hasil yang terjadi pada arsitekrural yang
lebih baik dan lebih kaya. Umumnnya, terdapat sedikit persyaratan bagi kompatibilitas
antara generasi yang satu ke generasi lainnya pada mesin-mesin kecil itu. Dengan
demikian, terdapat pengaruh yang lebih kuat antara keputusan rancangan organisasional
dan arsitekrural. Sebuah contoh yang menarik tentang masalah ini adalah reduced
instruction set computer (RISC).
1.7. Struktur dan Fungsi Komputer
Struktur merupakan cara komponen-komponen saling terkait. Sedangkan Fungsi
merupakan operasi masing-masing komponen sebagai bagian dari struktur. Untuk lebih
detail tentang struktur dan fungsi komputer dapat dilihat dari penjelasan berikut ini.
1.7.1. Struktur Komputer
Komputer adalah sebuah sistem yang berinteraksi dengan cara tertentu dengan dunia
luar. Interaksi dengan dunia luar dilakukan melalui perangkat peripheral dan saluran
komunikasi. Struktur merupakan cara komponen-komponen saling terkait. Suatu sistem
komputer terdiri atas empat komponen utama yaitu:
1.5
• Prosesor atau Central Processing Unit (CPU), berfungsi sebagai pengontrol
operasi komputer dan pusat pengolahan fungsi-fungsi komputer. Kesepakatan,
CPU cukup disebut sebagai processor (prosesor) saja.
• Unit memori , berfungsi sebagai penyimpan data.
• Perangkat I/O, berfungsi memindahkan data ke dan dari lingkungan luar atau
perangkat lainnya.
• System Interkoneksi, yang menghubungkan berbagai komponen pada sistem
komputer seperti CPU, memori utama dan I/O.
Struktur komputer dan blok diagram komputer yang memperlihatkan
komponen-komponen utama dari sistem komputer diperlihatkan pada Gambar 1.2. dan
Gambar 1.3.
Gambar 1.2. Struktur dari komputer personal atau PC
Gambar 1.3. Blok diagram sederhana dari system komputer
1.6
1.7.2. Fungsi Komputer
Fungsi merupakan operasi masing-masing komponen sebagai bagian dari struktur. Pada
dasarnya fungsi komputer adalah :
1. Fungsi operasi pengolah data (Data processing)
2. Fungsi operasi penyimpanan data (Data storage)
3. Fungsi operasi pemindahan data ( Data movement)
4. Fungsi operasi kontrol (Control)
Gambar 1.4. Fungsi Komputer
Gambar 1.4. menjelaskan fungsi-fungsi dasar dimana sebuah komputer dapat dibentuk.
Komputer harus dapat memproses data. Jenis data dapat bervariasi sekali, dan range
kebutuhan pengolahnnyapun sangat luas sekali. Namun nanti kita akan mengetahui
bahwa hanya terdapat beberapa metode atau jenis penting daripada pengolahan data.
Disamping itu sangatlah penting penting bahwa komputer harus dapat menyimpan
data. Walaupun komputer hanya memproses data untuk keperluan dalam waktu yang
pendek (misalnya, data masuk dan diproses, dan hasilnya akan segera dikirimkan),
komputer harus dapat menyimpan secara sementara sedikitnya potongan data yang
sendang dikerjakan oleh komputer pada suatu saat. Jadi, sedikitnya terdapat fungsi
penyimpan data dalam selang waktu pendek. File-file data disimpan di dalam komputer
untuk dapat dicari dan diperbaharui.
Komputer harus dapat memindahkan data antara dirinya dengan dunia luar.
Lingkungan pengoperasian komputer terdiri dari perangkat yang melayani sumber data
atau tempat tujuan data. Ketika data diterima dari atau dikirimkan ke sebuah perangkat
yang terhubung langsung dengan komputer, maka proses itu dikenal sebagai
input-output (I/O), dan perangkat tersebut dikenal sebagai peripheral. Pada saat data
dipindahkan ke jarak yang cukup jauh, atau dari remote device, proses tersebut dikenal
1.7
sebagai komunikasi data.
Terakhir, harus terdapat kontrol bagi ketiga fungsi ini. Akhirnya, kontrol ini dilatih
oleh individual yang menyediakan komputer dengan instruksi-instruksi. Di dalam
sistem komputer, sebuah unit kontrol mengatur sumber daya komputer dan
mengendalikan unjuk kerja bagian-bagian fungsional dalam memberikan respons
terhadap instruksi-instruksi tersebut.
(a)
(b)
(c)
(d)
Gambar 1.5. Operasi-Operasi Komputer
1.8
Gambar 1.5. (a), (b), (c) dan (d) memperlihatkan operasi-operasi yang berkaitan
dengan fungsi-fungsi komputer yang telah disebutkan diatas. Dimana Gambar (a)
memperlihatkan fungsi pemindahan data dari keyboard ke layar monitor. Gambar (b)
memperlihatkan fungsi penyimpanan data (proses download dari internet), dan Gambar
bagian (c) dan (d) merupakan pengolahan data (updating dan cetak).
Rangkuman
1. Komputer adalah sebuah mesin elektronik yang secara cepat menerima informasi
masukan digital dan mengolah informasi tersebut menurut seperangkat instruksi
yang tersimpan dalam komputer dan menghasilkan keluaran informasi yang
dihasilkan setelah diolah.
2. Organisasi Komputer adalah bagian yang terkait erat dengan unit–unit operasional
dan interkoneksi antar komponen penyusun sistem komputer dalam merealisasikan
aspek arsitekturalnya.
3. Arsitektur Komputer lebih cenderung pada kajian atribut–atribut sistem komputer
yang terkait dengan seorang programmer. Struktur internal komputer meliputi:
Central Processing Unit (CPU), Memori Utama, I/O, Sistem Interkoneksi.
4. Struktur internal CPU meliputi: Control Unit, Aritmetic And Logic Unit (ALU),
Register, CPU Interkoneksi.
5. Fungsi dasar sistem komputer adalah Fungsi Operasi Pengolahan Data, Penyimpanan
Data, Fungsi Operasi Pemindahan Data, Fungsi Operasi Kontrol.
Soal-Soal
1. Jelaskan perbedaan utama Organisasi Komputer dan Arisitektur Komputer? Beri
Contohnya.
2. Gambarkan Struktur Top Level komputer dan jelaskan masing-masing fungsi?
3. Gambarkan Struktur Central Processing Unit dan jelaskan masing-masing fungsi?
4. Gambarkan operasi-operasi komputer dan jelaskan masing-masing fungsi?
1.9
Langganan:
Postingan (Atom)