 Syahrul 1 2009/2010 Course Plan Pengantar Organisasi Komputer Syahrul Teknik Komputer UNIVERSITAS KOMPUTER INDONESIA 2009.

Presentasi berjudul: " Syahrul 1 2009/2010 Course Plan Pengantar Organisasi Komputer Syahrul Teknik Komputer UNIVERSITAS KOMPUTER INDONESIA 2009."— Transcript presentasi:

1  Syahrul 1 2009/2010 Course Plan Pengantar Organisasi Komputer Syahrul Teknik Komputer UNIVERSITAS KOMPUTER INDONESIA 2009

2  Syahrul 2 SASARAN KULIAH Mengenal dan memahami struktur dan fungsi komputer melalui pengertian hakikat dan karakteristik sistem-sistem komputer modern MATERI KULIAH Pengenalan sistem komputer modern, Evolusi komputer dan performa, representasi data (representasi binari tidak bertanda, representasi interger bertanda, tipe karakter data, representasi floating-point dan tipe data lainnya), struktur ideal dari sistem komputer (memori, unit aritmetik/logik, input/output dan mass storage, unit kontrol), Struktur dan organisasi dari sebuah sistem komputer: keluarga INTEL MCS-51 (pengenalan MCS-51, mode pengalamatan, perintah dasar MCS-51, instruksi Compare dan Branch, perintah Logik dan Shift, input/output MCS-51, lompatan bersyarat MCS-51, dsb). DAFTAR PUSTAKA: 1. Stallings, William, Computer Organization and Architecture, 6th edition, Prentice- Hall, 2003. 2. B. Govindarajalu, Computer Architecture and Organization, Tata McGraw-Hill, 2004 3. Mostafa Abd-El-Barr, Hesham El-Rewini, Fundamentals of Computer Organization and Architecture, John Wiley & Sons, Inc Publication, 2005 4. Schneider, Michael.G, The Principles of Computer Organization, John Wiley & Sons, 1985. 5. Myke Predko, Programming and Customizing the 8051 Microcontroller, McGraw- Hill, 1999

3  Syahrul 3 KULIAHTOPIK PERSIAPAN (bahan yang harus dibaca mahasiswa sebelum kuliah) Minggu ke 1Organisasi Komputer ModernDP 1 BAB I, DP 2 BAB I Minggu ke 2Evolusi Komputer & PerformaDP 1 BAB 2 DP 2 BAB 2 Minggu ke 3Representasi Unsigned Binary & Signed Integer DP 1 BAB 9 DP 3 BAB 2 & 3 Minggu ke 4Representasi floating point dan tipe data karakter DP 3 BAB 4 & 5 Minggu ke 5The Arithmetic/Logic UnitDP 4 BAB 7 Minggu ke 6Control UnitDP 4 BAB 9 Minggu ke 7Control unit (lanj)DP 4 BAB 9 Minggu ke 8UTSPanitia ujian Minggu ke 9Memori InternalDP 1 BAB 5 DP 2 BAB 7 DP 3 BAB 7 Minggu ke 10Memori EksternalDP 1 BAB 6 DP 2 BAB 7 Minggu ke 11Organisasi Input/OutputDP 1 BAB 7 DP 2 BAB 9 & 10 Minggu ke 12Peripheral Device and SystemDP 3 BAB 12, 13, 14 Minggu ke 13STUDI KASUS: PENGENALAN MESIN The Intel X86 family, PENGENALAN MESIN Intel Microcontroller MCS-51 family DP 5 Minggu ke 14Pemrograman Bhs Mesin & Bhs Rakitan INTEL MCS-51: Mnemonic Instruksi and Syntax;Assembler directives and Commands; Execution program DP 5 Minggu ke 15INTEL MCS-51: Arithmetic instructions, logical instruction, Addressing mode, flow of control DP 5

4  Syahrul 4 EVALUASI Tugas : 10% Quiz: 30% Ujian Tengah Semester: 30% Ujian Akhir Semester: 30%

5  Syahrul 5 Organisasi Komputer Modern

6  Syahrul 6 Komputer digunakan pada hampir semua bidang kehidupan: perbankan, rumah sakit, sekolah, penerbitan, manufaktur, hiburan, shop, perpustakaan, industri/pabrik, biro perjalanan, hotel, penelitian, produksi film, game, peralatan rumah tangga, pelayanan keamanan, pertemuan dan konferensi, perekaman absensi, akuntan, transportasi, pemerintahan, pemilihan umum, pengadilan, universitas, penjara, robot, mesin perang, space shuttle dll. APLIKASI KOMPUTER

7  Syahrul 7 MANUSIA DAN KOMPUTER Saat ini manusia melakukan penghitungan dalam tiga cara: 1.Penghitungan manual secara penuh (fully manual computing) yaitu penghitungan tanpa adanya peralatan selain otak dan jari-jari 2.Penghitungan semimanual (semi-manual computing) menggunakan peralatan sederhana seperti mistar geser, abacus dan sebagainya. 3.Penghitungan otomatik (automatic computing) menggunakan mesin komputer.

8  Syahrul 8 Adanya perbedaan Metoda Penghitungan didasarkan pada parameter-parameter:  Kecepatan penghitungan  Keandalan hasil (reliability of results)  Kompleksitas masalah yang ditangani  Peningkatan keterlibatan upaya manusia  Konsistensi

9  Syahrul 9 KARAKTERISTIK KOMPUTER Karakteristik utama komputer meliputi:  Komputasi yang sangat cepat  Bersifat konsisten, tidak terpengaruh pada kelelahan (fatique), bosan, suka dan tidak suka dan sebagainya.  Kapasitas penyimpanan yang besar (untuk data dan program)  Komputasi akurasi tinggi  Mesin serbaguna yang dapat diprogram

10  Syahrul 10 KOMPUTER ANALOG atau DIGITAL ? Komputer Analog memantau (merasakan) sinyal masukan yg mempunyai perubahan nilai yg kontinyu. Hampir semuanya berupa variabel- variabel sinyal seperti tegangan, tekanan, temperatur, kecepatan, dll. Komputer Digital melakukan operasi pada informasi diskrit (digital) seperti bilangan. Komputer Digital menggunakan sistem bilangan biner yg hanya ada dua keadaan: 0 dan 1 yg disebut bit (binary digit). Rangkaiannya disebut rangkaian digital Komputer mutakhir (modern) adalah komputer digital dengan teknologi chip silikon yg mampu melakukan operasi-operasi aritmetika dan logika dan memberikan suatu hasilteknologi chip silikon

11  Syahrul 11 PERANGKAT KERAS & PERANGKAT LUNAK Istilah perangkat keras (hardware) umumnya merujuk pada rangkaian-rangkaian elektronika yang terdapat di dalam mesin komputer. Secara praktis, istilah perangkat keras digunakan untuk semua komponen fisik di dalam sebuah komputer termasuk mekanika, rakitan komponen-komponen listrik dan elektronika.

12  Syahrul 12

13  Syahrul 13

14  Syahrul 14 LAPISAN-LAPISAN KOMPUTER MODERN  Program aplikasi dibuat dalam bahasa tingkat tinggi menggunakan bilangan desimal dan statement dalam Bahasa manusia.  Kompiler adalah sebuah penerjemah (translator) bahasa yg mengubah program bahasa tingkat tinggi menjadi program bahasa mesin yg ekivalen dan terdiri dari instruksi-instruksi dan bilangan biner  OS (Operating System). Sistem operasi adalah kumpulan program yg menyediakan berbagai fungsi dengan sasaran pada penawaran efisiensi dan kemudahan pada user dan programmer  Basic Input-Output control System (BIOS) adalah kumpulan I/O driver (program untuk pelaksanaan operasi-operasi I/O) untuk berbagai peripheral device dalam komputer.

15  Syahrul 15 ORGANISASI DAN ARSITEKTUR KOMPUTER Arsitektur komputer adalah sebuah sains (ilmu) untuk tujuan perancangan suatu sistem komputer. Tujuan seorang aristek komputer adalah merancang suatu sistem dengan performance (unjuk kerja) yang tinggi dengan biaya yg layak, memenuhi semua persyaratan- persyaratan lainnya. “Computer’s architecture” menyediakan sejumlah atribut pada sistem komputer yg dibutuhkan seorang programmer bahasa mesin atau perancang perangkat lunak sistem (system software) untuk mengembangkan suatu program.

16  Syahrul 16 Model konseptual arsitektur komputer memberikan informasi berikut:  Instruction set  Instruction fomat  Operation codes  Operand types  Operand addressing modes  Register  Main memory space utilization (memory map)  I / O space allocation (I / O map)  Interrupt assignment and priority  DMA channels assignment and priority  I / O techniques used for various devices  I / O controller command formats  I / O controller status formats

17  Syahrul 17  Organisasi komputer memberikan gambar yang lebih dalam mengenai struktur fungsional dan interkoneksi logika antara unit-unit (blok fungsional). Biasanya termasuk detail perangkat keras yg dapat diketahui oleh programmer, seperti sinyal-sinyal kontrol, antarmuka komputer dan peripheral serta teknologi memori yg digunakan.

18  Syahrul 18  Sistem operasi: kumpulan program yg menyediakan berbagai fungsi dgn sasaran pada penawaran efisiensi dan kemudahan pada user dan programmer.  Fungsi-fungsi penting sistem operasi:  Penanganan pengguna komputer untuk permintaan sejumlah pelayanan  Penjadualan program  Pengaturan operasi-operasi I/O  Pengaturan unit-unit perangkat keras

19  Syahrul 19 Fungsi Komputer  Pemrosesan data  Penyimpanan data  Pemindahan/transfer data  Kontrol

20  Syahrul 20 Fungsi Komputer Siklus transfer antar I/O

21  Syahrul 21 Fungsi Komputer Siklus transfer memori & I/O

22  Syahrul 22 Fungsi Komputer Siklus pemrosesan & penyimpanan

23  Syahrul 23 Fungsi Komputer Siklus pemrosesan & transfer/penyimpanan

24  Syahrul 24 Komunikasi / link komputer dengan dunia luar : peripheral & transmisi data Fungsi Komputer

25  Syahrul 25 Komputer  Central Processing Unit (CPU): mengontrol operasi komputer & melakukan fungsi pemrosesan data  Memori utama: menyimpan data & program  I/O: memindahkan data antara komputer dan lingkungan eksternal  Interkoneksi sistem: komunikasi antara CPU, memori utama, dan I/O

26  Syahrul 26 CPU:  Control Unit: mengontrol operasi CPU dan karena itu komputer  ALU: melakukan fungsi pemrosesan data  Register: menyediakan penyimpanan internal CPU  Interkoneksi CPU: mekanisme yg menyediakan komunikasi antara Control Unit, ALU, dan Register

27  Syahrul 27 Unit Fungsional Komputer

28  Syahrul 28 Unit Fungsional Komputer

29  Syahrul 29 Input Device

30  Syahrul 30 Output Device

31  Syahrul 31 Main Memory dan Auxiliary Memory  Main memory disebut juga primary memory adalah media penyimpanan (memori) utama bagi data, instruksi maupun hasil pengolahan CPU.  Auxiliary memory disebut juga secondary memory, penyimpanan eksternal yg berada di luar inti sistem (system nucleus) komputer dan dapat menyimpan data dan program dalam jumlah yg besar.

32  Syahrul 32  CPU tidak dapat mengambil (fetch) langsung instruksi dari sebuah program yg berada dalam auxiliary memory, tapi harus melalui load ke dalam main memory.  Auxiliary memory lebih murah daripada main memory sehingga biasanya penggunaan main memory terbatas kapasitasnya, sementara auxiliary memory umumnya kapasitasnya jauh di atas kapasitas main memory.  Main memory tersedia dalam teknologi semikonduktor sedangkan auxiliary memory dalam teknologi maknetik dan optik. Main Memory dan Auxiliary Memory

33  Syahrul 33 Main Memory dan Auxiliary Memory

34  Syahrul 34 Device Controller  Peripheral device terhubung (link) dgn inti sistem (CPU dan memori) oleh suatu device controller, biasa juga disebut I/O controller.Peripheral device

35  Syahrul 35  Fungsi utama device controller: mentransfer informasi (program dan data) antara inti sistem dengan divais. Device controller dapat menangani lebih dari satu divais (multiple device) dalam jenis yang sama.  Misalnya sebuah pengendali floppy disk umumnya menangani empat floppy disk drive seperti yg ditunjukkan pada gambar.gambar  Secara fisik keberadaan device controller dapat dibedakan dalam tiga macam: (1) sebagai unit yang terpisah, (2) terintegrasi dengan divais dan (3) terintegrasi dengan CPU. Device Controller

36  Syahrul 36  Device controller berkomunikasi dengan device melalui antarmuka device (device interface) yg membawa sinyal antara device controller dengan device.  Semua device controller berkomunikasi dengan CPU atau memori melalui antarmuka sistem (system interface) seperti yg ditunjukkan pada gambar.  Walaupun beberapa device controller terhubung ke antarmuka sistem, namun secara logika hanya satu yg terhubung ke Antarmuka Sistem ketika melakukan komunikasi dengan CPU/memori. Controller lainnya tetap tidak melakukan interferensi/gangguan. Device Controller

37  Syahrul 37 Device Controller

38  Syahrul 38 Device interface Signal Ada 3 macam sinyal antara device dengan device controller: 1.Sinyal kendali (control signal) 2.Sinyal status (status signal) 3.Data

39  Syahrul 39  Sinyal kontrol (control signal) diberikan oleh device controller kepada device yang meminta device agar melakukan suatu aksi (tugas) tertentu. Misalnya :  Sinyal kontrol RESET: berfungsi me-reset (clear) kondisi internal pada divais tersebut.  Sinyal kontrol STEP: diberikan pada disk drive untuk melakukan pergerakan head baca/tulis untuk pindah ke track berikutnya.  Sinyal status (status signal): sinyal hasil respon balik dari I/O device yg dikirim ke device controller yg melaporkan status internal tertentu yg dialami/terjadi pada I/O device. Misalnya :  Sinyal status ERROR: melaporkan bahwa telah terjadi error di dalam I/O device.  Sinyal status PAPER EMPTY oleh printer, melaporkan ke kontrol printer bahwa tidak ada kertas di dalam printer.  Sinyal data dapat dikirim secara serial melalui sebuah konduktor bit per bit atau secara paralel melalui 8 buah konduktor yg membawa 8 bit atau 1 byte data sekaligus. Misalnya :  Data serial dari mouse  Data paralel dari printer

40  Syahrul 40 Komunikasi CPU - Memori CPU melakukan pengalamatan atau mengalamati memori baik saat operasi pembacaan memori (read) maupun untuk operasi penulisan memori (write).  Pertama CPU mengirimkan alamat lokasi dan kemudian mengirimkan sinyal baca.  Pada saat menerima sinyal baca, memori mencari lokasi yang ditunjuk oleh alamat.  Setelah access time, isi lokasi memori diletakkan oleh memori pada saluran data.  Operasi Baca (read)

41  Syahrul 41 Komunikasi CPU - Memori  Pertama CPU mengirimkan alamat lokasi dan kemudian mengirim data yang akan ditulisi dan sinyal tulis memori.  Pada saat menerima sinyal tulis memori, memori mulai melakukan penulisan pada lokasi sesuai alamat yang ditetapkan.  Operasi Tulis (write)

42  Syahrul 42  CPU menggunakan dua buah register (MAR dan MBR) untuk berkomunikasi dengan memori.  Selama operasi baca/tulis, CPU meletakkan alamat memori pada register alamat memori (Memory Address Register, MAR).  Register Penyangga Memori (Memory Buffer Register, MBR) digunakan untuk menyimpan data dari CPU selama operasi tulis dan data dari memori selama operasi baca.

43  Syahrul 43 OPERASI CPU Fungsi CPU: melakukan eksekusi program yg tersimpan di memori. Untuk melakukannya, CPU mengambil sebuah instruksi pada satu waktu, mengeksekusinya dan kemudian mengambil instruksi berikutnya lagi. Pekerjaan ini dilakukan secara berulang dan dikenal dengan sebutan siklus instruksi (Instruction cycle). Siklus Instruksi Siklus instruksi ada dua fase: fase pengambilan (fetch phase) dan fase eksekusi (execute phase). Pada fase pengambilan (fetch), sebuah instruksi diambil dari memori. Pada fase eksekusi, instruksi dianalisis atau didekode kemudian dilakukan operasi yang relevan.

44  Syahrul 44 Format Instruksi  Format umum sebuah instruksi diperlihatkan gbr. Medan kode operasi (operation code field) atau dikenal dgn opcode menunjukkan operasi yg dikerjakan dan medan operand (operand field) menunjukkan data.  Umumnya medan operand memberikan alamat lokasi memori di mana operand (data) tersebut disimpan. → Misalnya instruksi ADD yg mempunyai format seperti yg diperlihatkan gbr. Pola bit pada medan opcode menunjukkan instruksi ADD. Dua medan berikutnya menunjukkan lokasi di mana dua operand (data) tersedia atau tersimpan.

45  Syahrul 45 1.Accumulator (AC) 2.Program Counter (PC) 3.Memory Address Register (MAR) 4.Memory Buffer Register (MBR) 5. Instruction Register (IR) 6. General Purpose Register (GPR) 7. I/O Data Register (IODR) 8. I/O Address Register (IOAR)  Register CPU CPU mempunyai register utama seperti gbr:

46  Syahrul 46  Program Counter (instruction address counter) berisi alamat lokasi memori di mana instruksi berikut harus diambil. Segera setelah pengambilan instruksi telah lengkap, isi PC (program counter) dinaikkan untuk menunjuk ke alamat instruksi berikutnya.  Instruction register menyimpan instruksi yang baru saja diambil dari memori.  MAR berisi alamat lokasi memori selama memori dalan operasi baca/tulis.  MBR berisi data yang dibaca dari memori (selama pembacaan) atau data yang akan ditulis ke dalam memori (selama penulisan).  GPRs untuk keperluan umum (general purpose): menyimpan operand, alamat dsb. Selain itu ada beberapa register kerja (working register) yg disebut scratch pad memory (memori untuk keperluan corat coret). Register ini untuk menjaga/menyimpan hasil-hasil sementara (intermediate result) dalam satu siklus instruksi untuk instruksi yg kompleks seperti PERKALIAN, PEMBAGIAN dsb.

47  Syahrul 47 Clock Unit Clock membangkitkan dan mensuplai pulsa clock secara berurutan dan kontinyu. Sinyal clock mempunyai bentuk gelombang yang periodik. Sinyal clock digunakan sebagai referensi pewaktuan (timing) oleh control unit. Jumlah (rate) gelombang periodik yang berulang dalam satuan waktu disebut frekuensi (f). Satuan frekuensi ditetapkan dalam cycle per second (cps = siklus per detik) atau Hz. Frekuensi clock mengindikasikan kecepatan operasi internal dari prosesor. Interval waktu antara sinyal periodik dengan sinyal periodik berikutnya disebut perioda waktu (T). Hubungan antara frekuensi dan perioda adalahperioda waktu (T)

48  Syahrul 48 gambar

49  Syahrul 49 to be continued … ! thanks, see you later